Quando le correnti alternate e dirette si uniscono
A causa del passaggio da sistemi basati su fonti fossili a fonti di energia rinnovabile, i trasformatori di potenza convenzionali hanno difficoltà a soddisfare le nuove necessità d’uso. Con il proseguire della transizione energetica, i trasformatori a stato solido (SST, solid-state transformer) stanno emergendo come la soluzione preferita a questo problema. Un nuovo documento pubblicato nell’ambito del progetto TIGON, finanziato dall’UE, fornisce ora una revisione pratica e orientata all’applicazione degli SST, allo scopo di fare luce sull’attuale stato dell’arte e sulle tendenze future. Come descritto nel documento, «gli SST sono dispositivi elettronici di potenza che possono interconnettere reti elettriche separate con diversi intervalli di tensione o frequenza, fornendo un isolamento galvanico tra di esse, grazie a uno stadio elettronico di potenza a media frequenza». Pubblicato sulla rivista «Electronics», il documento analizza le capacità e le applicazioni dell’attuale tecnologia degli SST, che si ritiene svolgerà un ruolo chiave nello sviluppo delle reti intelligenti avanzate, delle reti ibride e delle microreti.
Le capacità degli SST
Gli SST sono descritti come dispositivi estremamente flessibili che consentono un’ampia gamma di funzionalità per contribuire a migliorare la qualità dell’alimentazione della rete e fornire nuovi servizi, altrimenti non possibili con i classici trasformatori di potenza. Alcune delle funzionalità più utili degli SST comprendono la rigenerazione della forma d’onda, la facile regolazione della tensione e della frequenza, l’iniezione di potenza reattiva e le funzioni di controllo e protezione del flusso di potenza. Queste funzionalità rendono gli SST utili anche in campi diversi da quello delle reti elettriche, permettendo loro di trovare applicazione nelle ferrovie, nei centri dati, nelle reti intelligenti e nei parchi eolici offshore. «Per quanto riguarda i parchi eolici offshore, la tendenza verso turbine e centrali di potenza nominale più elevata comporta un aumento significativo dei costi di installazione e manutenzione», spiega il documento. Tuttavia, se si utilizzano sistemi SST, le barre di distribuzione a media tensione (MT) o ad alta tensione in corrente continua «potrebbero interconnettere le turbine eoliche, riducendo le perdite di trasmissione dell’energia e i costi di installazione (data la possibilità di eliminare le sottostazioni elettriche offshore)». Altre applicazioni includono impianti fotovoltaici su scala pubblica, stazioni di ricarica per veicoli elettrici e sistemi di stoccaggio dell’energia, oltre al settore marittimo e a quello aerospaziale. «Gli SST non solo sembrano una buona soluzione per le applicazioni a bordo, ma anche per le stazioni di ricarica marittime e aerospaziali. Questi tipi di applicazioni sono caratterizzati da un’alta intensità energetica e richiedono flussi di potenza elevati. Pertanto, una presa della stazione di ricarica direttamente collegata alla rete elettrica a media tensione sembra la migliore alternativa dal punto di vista della rete di distribuzione. I sistemi SST sono strumenti che consentono di realizzare questo tipo di stazioni di ricarica». I portatori di interessi coinvolti nella tecnologia SST sono centri di ricerca e università, oltre ad alcuni produttori. «Questi soggetti interessati sono sparsi in tutto il mondo, il che conferma il potenziale individuato in questa tecnologia. Molti produttori sono stati inoltre coinvolti nei progetti di ricerca e sviluppo localizzati, a dimostrazione della potenziale diffusione sul mercato della tecnologia SST.» Pur evidenziando il grande potenziale degli SST, il documento di TIGON (Towards Intelligent DC-based hybrid Grids Optimizing the network performance) sottolinea anche come la tecnologia non sia ancora abbastanza matura per penetrare in modo sostanziale nel mercato delle applicazioni citate. Gli SST «sono più complessi, hanno requisiti di manutenzione più elevati e le loro capacità avanzate si riflettono anche sul loro costo». Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto TIGON
Parole chiave
TIGON, trasformatore a stato solido, trasformatore, potenza, rete elettrica, energia, tensione
