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14 - ELETTRONICA OGGI 496 - SETTEMBRE 2021 COVERSTORY Spinte dallo sviluppo di tecnologie di conversione dell’energia efficienti ed economiche basate su semiconduttori wide band gap, come i dispositivi GaN e SiC, molte applicazioni ora vedono benefici nel passare all’utilizzo di energia in corrente continua. Luca Martini System Engineer Analog Devices LA MISURA P erché è importante la misura dell’energia in DC? Nel 21esimo secolo, i governi mondiali stan- no lavorando su piani d’azione per affrontare sfide complesse e a lungo termine nella riduzione delle emissioni di CO 2 . Le emissioni di CO 2 si sono rivelate responsabili degli effetti devastanti del cambiamento climatico, e le esigenze di una nuova ed efficiente tec- nologia di conversione dell’energia e di una migliore chimica delle batterie sono in rapida crescita. Includendo sia le fonti di energia rinnovabili sia quel- le non rinnovabili, la popolazione mondiale ha con- sumato quasi 18 trilioni di kWh lo scorso anno e la domanda continua a crescere; infatti, più della metà dell’energia prodotta dall’uomo è stata consumata negli ultimi 15 anni. Le reti elettriche e i generatori di energia si stanno costantemente espandendo; il bisogno di un’energia più efficiente ed ecologica non è mai stato così ur- gente. Poiché risulta più semplice da utilizzare, fin dal principio le reti elettriche hanno impiegato la corren- te alternata (AC) per l’alimentazione in tutto il mondo, tuttavia, in molte applicazioni la corrente continua (DC) può migliorare notevolmente l’efficienza. In questo articolo verranno discusse le opportunità per la misura in corrente continua nelle stazioni di ri- carica dei veicoli elettrici, nella generazione di ener- gia rinnovabile, server farm, nelle microgrid e nella condivisione di energia peer-to-peer, e verrà propo- sto un progetto di contatore di energia in corrente continua. Applicazioni di misura dell’energia DC Stazioni di ricarica DC per veicoli elettrici Il tasso di crescita dei veicoli elettrici plug-in (EV) è stimato a +70% Cagr a partire dal 2018[1] e si preve- de che crescerà del +25% Cagr anno per anno dal 2017 al 2024.[2] Il mercato delle stazioni di ricarica seguirà al 41,8% Cagr dal 2018 al 2023.[3] Tuttavia, per accelerare la riduzione dell’impronta di CO 2 cau- sata dal trasporto privato, gli EV dovranno diventare la prima scelta del mercato automobilistico. Negli ultimi anni grandi sforzi sono stati fatti per mi- gliorare la capacità e la durata delle batterie, tuttavia, una rete di ricarica diffusa per i veicoli elettrici è an- che una condizione fondamentale per consentire lun- ghi viaggi senza preoccuparsi dell’autonomia o del tempo di ricarica. Molti fornitori di energia e aziende private stanno distribuendo colonnine di ricarica ve- loce fino a 150 kW, e si sta registrando un forte inte- resse per ricariche ultraveloci con potenza fino a 500 kW per colonnina. Considerando le stazioni di rica- rica ultraveloce con una potenza di picco nell’ordine di megawatt e le relative tariffe premium per l’energia necessaria alla ricarica veloce, la ricarica dei veicoli elettrici diventerà un massiccio mercato di scambio di energia, con la conseguente necessità di una fat- turazione energetica accurata. Attualmente, la misura dell’energia dei caricabatterie standard per EV vie- ne calcolata sul lato AC, con l’inconveniente di non misurare l’energia persa nella conversione AC-DC, a scapito del cliente finale. Dal 2019, i nuovi regolamen- ti dell’UE obbligano i fornitori di energia a fatturare al cliente solo l’energia trasferita all’EV, con la con- seguenza di lasciare a carico del fornitore le perdite di conversione e distribuzione dell’energia. Sebbene i convertitori SiC per EV di ultima generazione pos- sano raggiungere un’efficienza superiore al 97%, è evidente la necessità di consentire una fatturazione accurata lato DC per i caricatori veloci e ultraveloci, dove l’energia viene trasferita in DC quando è diret- tamente collegata alla batteria del veicolo. Oltre all’in- teresse per la ricarica pubblica degli EV, gli schemi di ricarica EV peer-to-peer privati e residenziali potreb- bero essere maggiormente incentivati da un preciso computo dell’energia in DC (Fig.1). Distribuzione DC - Microgrid Cos’è una microgrid? In sostanza, è una versione più piccola di un sistema elettrico di utenze. Come tale, è richiesta un’alimentazione continua, affidabile ed ef- ficiente. Esempi di microgrid si possono trovare negli ospedali, nelle basi militari e anche come parte dei sistemi di utenze dove la generazione di energia rin- novabile, gruppi elettrogeni e lo stoccaggio di ener- gia lavorano in modo congiunto per rendere affidabi-