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SMARTGRID TECH-FOCUS 47 - ELETTRONICA OGGI 481 - OTTOBRE 2019 di un sistema di potenza completamente funzionale e controllabile, in grado, grazie a una maggior efficienza e affidabilità, di ridurre le perdite di energia e il costo della stessa. Tra gli aspetti di modernizzazione, a livello di ricerca, sviluppo e implementazio- ne, è da rilevare il fatto che le attuali appli- cazioni delle utility adottano ancora disposi- tivi di elettronica di potenza basati su silicio. Questi, pur essendo affidabili, largamente disponibili, e meno costosi in confronto alle prime valvole raddrizzatrici al mercurio (rad- drizzatori al mercurio), presentano limitazioni a livello di tensione (maximum blocking vol- tage), massima frequenza di commutazione, e massima temperatura operativa. Semiconduttori WGB: carburo di silicio e nitruro di gallio Per i motivi sopra accennati – e per il fatto che negli ultimi anni le potenze e frequenze in gioco nelle varie applicazioni sono pro- gressivamente cresciute, assieme all’incre- mento dei vincoli e requisiti tecnici richiesti nei vari progetti – oggi il silicio, allo stato puro, o nelle sue varianti “drogate” (pro- cesso di drogaggio del silicio), non è più in grado di soddisfare con efficacia le condi- zioni di funzionamento stabilite. Ciò porta in primo piano l’adozione di una categoria di semiconduttori denominati “wide band gap” (WBG). Si tratta di semiconduttori basati su materiali innovativi, come il carburo di sili- cio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), in grado di dar vita a dispositivi capaci di operare ad elevati livelli di temperatura, tensione e potenza e, al contempo, di ridurre ulterior- mente le perdite e incrementare l’efficienza e l’affidabilità del sistema. trasformatori di distribu- zione con SST diventa il fattore abilitante per rea- lizzare quello che EPRI chiama “intelligent uni- versal transformer” (IUT) a stato solido, un trasfor- matore elettronico che rappresenta un’innova- zione progettuale capa- ce di fornire molteplici benefici rispetto alle soluzioni tradizionali. I classici trasformatori di distribuzione LFT (low- frequency transformer), illustra Ashok S. – professore all’Electri- cal Engineering Department (EED) del NIT (National Institute of Technology) di Calicut, India – hanno dimensioni ingombranti, e uti- lizzano un isolamento in olio minerale che, in caso di perdite, o fuoriuscita e dispersione nell’ambiente, può produrre effetti nocivi. Il fenomeno di saturazione del nucleo del tra- sformatore produce la formazione di armo- niche che finiscono per generare grandi cor- renti di spunto (inrush current). Secondo la connessione del trasformatore, le armoniche possono propagarsi nella rete, o condurre a un incremento delle perdite sull’avvolgimen- to primario. In aggiunta, tra i vari inconve- nienti, tutti gli LFT accusano una non perfetta regolazione della tensione. Rispetto a questi dispositivi, i trasformatori SST presentano vari vantaggi: dai sistemi di compensazione dell’abbassamento di ten- sione, alla compensazione delle interruzioni, alla regolazione istantanea della tensione, all’isolamento dei guasti e delle armoniche, alla maggior tutela degli aspetti ambienta- li, garantita dall’assenza nel dispositivo di liquidi dannosi. Occorre dunque un cam- bio di rotta fondamentale nelle applicazio- ni dell’elettronica di potenza, che porti in generale allo sviluppo di controparti a stato solido per la maggioranza delle attrezzature di potenza, come trasformatori, interrutto- ri, limitatori di corrente di guasto. Questa evoluzione permetterebbe di soddisfare in maniera affidabile la domanda emergente di integrazione nelle smart grid delle fonti rinnovabili, ma anche le attività di ricarica dei veicoli elettrici. L’adozione di tecnologie evolute di elettronica di potenza consen- tirebbe infatti di abilitare la progettazione Le caratteristiche chiave di ElecLink, il progetto di collegamento HVDC tra le reti elettriche di Gran Bretagna e Francia (Fonte: Siemens)