I vantaggi della corrente continua 400V DC

L’incremento dei costi e della domanda di energia, abbinato alla diffusione delle fonti rinnovabili, promuove l’implementazione di nuove architetture di alimentazione, come la corrente continua 400 V DC, che permette una maggior efficienza delle reti e delle aziende.
Emerson Network Power ha individuato e analizzato quattro applicazioni destinate a beneficiare dell’avvento della tecnologia di distribuzione 400V DC come alternativa percorribile alle architetture tradizionali.

Il contesto
Una volta non erano disponibili tecnologie per utilizzare in modo sicuro ed economico la corrente continua su lunghe distanze e nella rete di distribuzione si impose quindi la corrente alternata.
Oggi l’uso della corrente continua su lunghe distanze è invece economicamente vantaggioso, l’energia rinnovabile basata sull’alimentazione DC si sta via via diffondendo, e la maggior parte delle apparecchiature tecnologiche funzionano a corrente continua. Tuttavia la rete elettrica distribuisce ancora corrente alternata, determinando inefficienze.
Gli standard necessari per una diffusa implementazione della corrente continua a 400V sono in fase di elaborazione, come dimostra lo standard En 300 132-3-1 dello European Telecommunications Standards Institute pubblicato a febbraio 2012.
Man mano che un maggior numero di operatori supporteranno questo standard, l’adozione della corrente continua a 400V inizierà ad aumentare rapidamente in varie applicazioni e verranno chiariti e adottati ulteriori standard.

Le quattro applicazioni
Emerson Network Power, allora, ha individuato quattro applicazioni principali per la tecnologia 400V DC: siti di centrale di aziende di telecomunicazioni, datacenter, edifici commerciali e trasporti.

TLC, per ridurre rame e costi nella centrale
A differenza della rete elettrica, le reti per le TLC utilizzano da tempo la distribuzione in corrente continua, principalmente per la grande affidabilità e per buona qualità del segnale. Dato che le apparecchiature destinate alle TLC sono passate alla tecnologia DC, esiste già l’allineamento tra la distribuzione di alimentazione DC e le apparecchiature DC, ma sono ancora possibili miglioramenti in termini di costo ed efficienza.
Per esempio, la 400V DCè particolarmente indicata per la distribuzione di energia elevata su lunghe distanze, perché riduce i costi di installazione e operativi migliorando la gestione dei cavi rispetto alla -48V DC.
Questi benefici si ottengono grazie a una riduzione almeno dell’80%del filo di rame impiegato, che influisce sul costo e sui tempi di installazione.
La riduzione delle perdite sulla linea incrementa solitamente anche l’efficienza dell’energia end-to-end, diminuendo ulteriormente i costi operativi.

Datacenter, per meno perdite di conversione
La logica alla base dell’alimentazione a 400V DC nel datacenter è l’esigenza di una elevata disponibilità ed efficienza, con una riduzione dei costi totali. Dato che l’alimentazione AC della rete di distribuzione elettrica deve essere convertita in DC per essere utilizzata da tutte le apparecchiature It e dato che i sistemi di storage energetico e le fonti rinnovabili forniscono un’alimentazione DC, una tipica architettura a corrente continua richiede un minor numero di conversioni di alimentazione dalla rete al chip.
La riduzione di queste conversioni, oltre a far risparmiare energia, può anche incrementare la disponibilità di alimentazione critica attraverso una distribuzione semplificata e una riduzione dei punti di interruzione nella catena energetica.
L’alimentazione DC non richiede inoltre il bilanciamento delle fasi o considerazioni per le armoniche, eliminando la dispersione di energia a causa di declassamenti delle apparecchiature.
Tra le altre alternative di alimentazione DC per il datacenter ci sono quelle basate sulla -48V DC, che è più adatta per soluzioni in fila in cui i carichi sono nell’immediata prossimità dell’UPS.
La topologia -48V non è comparabile a un sistema AC tradizionale in una sala, ma ora, con l’introduzione dei sistemi e componenti di alimentazione a 400V DC, sono per la prima volta disponibili i vantaggi dell’alimentazione a corrente continua in una soluzione energetica di livello aziendale per il datacenter.

Edifici commerciali e rinnovabili
Sulla base di motivazioni finanziarie o civiche i gestori degli edifici usano sempre di più soluzioni che riducono il consumo energetico sfruttando materiali e fonti rinnovabili. L’impiego della generazione di energia rinnovabile in loco può ridurre o eliminare il consumo dalla rete di distribuzione.
È un fatto significativo per la 400V DC perché le fonti rinnovabili generano energia DC.
Per evitare conversioni aggiuntive, architetti e ingegneri progettano strutture con una distribuzione energetica a “microrete” 400V DC in tutto l’edificio o complesso di edifici o in aree selezionate.
Questa soluzione incrementa l’efficienza energetica del sistema, semplifica la microrete elettrica e migliora l’affidabilità riducendo i costi operativi.
Quando la microrete di un edificio o complesso di edifici è alimentata da molteplici fonti energetiche, la distribuzione di corrente continua a 400V è più facile da controllare perché, a differenza della corrente alternata, le fonti DC non devono essere sincronizzate.

Trasporti, dove regna la DC
Automobili, navi, locomotive, macchinari edili stanno integrando l’alimentazione DC per le unità motrici e altri carichi, per incrementare l’efficienza e risparmiare carburante. Per esempio, nei settori marittimo e ferroviario, l’alimentazione DC viene sempre più sfruttata per la propulsione e i carichi a bordo.
Nello stesso modo, parallelamente alla diffusione di veicoli elettrici e ibridi come autovetture e autobus, l’alimentazione DC è una scelta logica per avere una rapidità di carica e di utilizzo nei sistemi di bordo. In questi e in altri veicoli, che continuano ad andare verso sistemi ibridi ed elettrici, sarà utilizzata la corrente DC con le tecnologie di distribuzione attuali e a 400V.