Ancora oggi molti dispositivi terminali sono alimentati a corrente continua (DC). Anche le stazioni di ricarica e gli azionamenti elettrici nell'industria funzionano con la corrente continua.
Anche le fonti di energia rinnovabili, come l'eolico e il solare, generano corrente continua. In una rete tradizionale a corrente alternata (AC), ciò comporta molte conversioni AC-DC non necessarie, che costano energia.
In presenza di una rete DC, la corrente continua viene immessa, immagazzinata e utilizzata direttamente da utenze come macchinari, motori o nastri trasportatori senza essere convertita in corrente alternata. In questo modo si riducono al minimo le perdite di conversione. Inoltre, l'energia di frenata, ad esempio, può essere conservata nella rete e ridurre così i picchi di carico. L'efficienza energetica aumenta notevolmente e si riduce la potenza di alimentazione fino all'80%.
Essendo uno dei 39 partner dell'industria e della ricerca, anche noi facciamo parte del progetto DC-INDUSTRIE 2 di ZVEI, finanziato dal Ministero federale dell'economia e della protezione del clima tedesco. In qualità di membro fondatore e membro del CdA, Phoenix Contact è naturalmente coinvolta anche nella conseguente commissione, la ODCA (Open Direct Current Alliance).
La nuova All Electric Society Factory a Blomberg dispone di una propria rete DC industriale e sfrutta appieno il potenziale delle forme di energia rinnovabile. L'edificio funge da modello per un alimentazione elettrica sostenibile ed efficiente nell'industria.
Una rete a 650 V DC collega direttamente impianti fotovoltaici, batterie di accumulo e utenze, riduce le perdite di conversione e consente una gestione efficiente dell'energia con un'elevata stabilità della rete.
Le reti DC aumentano l'efficienza energetica nella produzione, poiché le perdite di conversione vengono eliminate e le energie rinnovabili possono essere integrate direttamente. Esempi pratici, ad esempio nell'industria automobilistica, ne dimostrano il potenziale. I componenti modulari garantiscono un funzionamento sicuro e flessibile. Inoltre, il recupero e l'uso ridotto di materiali consentono di aumentare ulteriormente l'efficienza, un passo importante verso un'industria sostenibile.
I data center consumano enormi quantità di energia e sono sottoposti a una forte pressione a causa del crescente fabbisogno energetico, delle elevate emissioni di CO₂ e dei costi sempre più alti. Con le reti DC, Phoenix Contact offre una soluzione innovativa per aumentare l'efficienza, la sostenibilità e la sicurezza di alimentazione. Minori perdite di conversione, migliore integrazione delle energie rinnovabili e riduzione delle emissioni di CO₂ sono solo alcuni dei vantaggi. Scopri come i nostri componenti DC aprono la strada a data center ecologici.
Le reti DC costituiscono la base per un'infrastruttura di ricarica efficiente, in quanto riducono le perdite di conversione e consentono la ricarica bidirezionale. Le batterie dei veicoli sono integrate nel sistema di gestione dell'energia come dispositivi di accumulo. Le reti DC industriali collegano tra loro generatori di energia, batterie e infrastrutture di ricarica, aumentando così l'efficienza e la sicurezza di alimentazione.
Si viene a creare un'infrastruttura di ricarica scalabile e a prova di futuro per l'industria e il commercio.
I sistemi a batteria di accumulo collegati in corrente continua aumentano l'efficienza delle reti DC, in quanto registrano perdite di conversione significativamente inferiori. Stabilizzano la rete, consentono un uso flessibile delle energie rinnovabili e riducono i costi dell'energia.
L'esempio della All Electric Society Factory mostra una soluzione scalabile e sostenibile con batterie riciclate e gestione intelligente dell'energia.
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Il settore industriale è alla ricerca di soluzioni adeguate per il raggiungimento degli obiettivi climatici. L'aumento dei costi energetici, la scarsità delle risorse e la crescente domanda di energia pongono nuove sfide all'industria. Un approccio per risolvere questo problema consiste nel passare da una rete AC a una rete DC. La produzione di energia rinnovabile, lo stoccaggio e il recupero di energia sono parole chiave che vengono implementate in una microgrid DC. In questo modo si riducono i consumi energetici e i picchi di carico (limatura del picco). Questo riduce il carico sulla rete di alimentazione, stabilizzandola. La progettazione di reti DC nell'industria è un approccio che favorisce una produzione industriale sostenibile.
In una microgrid a corrente continua, l'energia elettrica viene prodotta attraverso l'integrazione efficiente di energie rinnovabili generate a emissioni zero. Con una rete DC, questa energia viene utilizzata direttamente dalle utenze elettriche senza ulteriore conversione da DC ad AC. Ciò consente di evitare le perdite di conversione e si riduce il consumo energetico. Inoltre, è possibile utilizzare l'intera energia di frenata dei processi di sollevamento, che altrimenti andrebbe persa sotto forma di calore. L'energia di frenata viene invece reimmessa nella rete DC come energia elettrica. Gli accumuli raccolgono le eccedenze di corrente continua per utilizzarle successivamente.
Una combinazione di produzione di energia sostenibile, recupero di energia e stoccaggio di energia garantisce una maggiore sostenibilità ed efficienza energetica della fabbrica.
Oltre al risparmio sul consumo energetico, l'utilizzo dell'alimentazione in DC crea anche potenziali di risparmio di materiale e di spazio.
Le perdite di energia possono essere ridotte di circa il 6-8% eliminando le conversioni DC-AC. Inoltre, l'utilizzo di un accumulo idoneo permette di ridurre la potenza di alimentazione fino all'80% dalla rete pubblica. Lo sfruttamento completo dell'energia di frenata consente inoltre di risparmiare dal 15 al 20% di energia in più, a seconda dell'applicazione. Questi fattori aumentano significativamente l'efficienza energetica dell'alimentazione in DC rispetto all'alimentazione in AC.
Anche il potenziale di risparmio di materiale e di spazio è notevole. Nell'alimentazione in DC, a parità di potenza, è possibile risparmiare fino al 40% di rame e materiale isolante. In tempi di scarsità di risorse, questo è un dato significativo. Inoltre, i dispositivi in DC hanno dimensioni notevolmente inferiori rispetto ai dispositivi in AC. Il ridotto consumo di materiale consente di risparmiare ulteriore spazio.
La conversione della corrente continua in corrente alternata o della tensione continua in tensione alternata comporta delle perdite, poiché la conversione richiede energia. Questo aumenta il consumo di energia, a discapito quindi dell'efficienza energetica. Inoltre, sono necessari convertitori DC-AC che richiedono uno spazio corrispondente nell'applicazione, che viene risparmiato evitando la conversione.
L'uso diretto della corrente continua per le utenze rende superflue le conversioni DC-AC-DC finora imprescindibili. Ciò aumenta l'efficienza energetica, in quanto un'alimentazione in DC esclusiva risparmia in genere dal 6 all'8% di energia rispetto a un'alimentazione in AC. Ulteriori risparmi sono possibili grazie all'utilizzo dell'energia di frenata e allo stoccaggio diretto della corrente continua.
Nelle applicazioni in corrente continua, un arco voltaico può causare danni ai contatti e alle parti della custodia, nel peggiore dei casi rappresentando un pericolo anche per gli operatori. Ciò richiede un nuovo approccio per lo sviluppo di componenti. Nell'ambito di progetti di ricerca, Phoenix Contact ha sviluppato diverse tecnologie per i connettori DC. Con le tecniche di spegnimento nei connettori, è stato trovato un approccio innovativo che protegge i componenti e gli operatori dai pericoli dell'arco voltaico di separazione.
