Novembre 13, 2023

Nicola Martello

Fraunhofer ISE presenta inverter di stringa a media tensione

I moderni inverter di stringa FV hanno una tensione di uscita compresa tra 400 VCA e 800 VCA. Sebbene la produzione delle centrali elettriche sia in costante aumento, la tensione non è ancora aumentata. Ciò per due ragioni: in primo luogo, costruire un inverter altamente efficiente e compatto basato su semiconduttori in silicio è una sfida. In secondo luogo, attualmente non esistono standard specifici per il fotovoltaico che coprano solo la gamma di bassa tensione (max. 1.500 V CC / 1.000 V CA).

In un progetto finanziato dal Ministero federale tedesco per gli affari economici e l’azione per il clima (BMWK), Fraunhofer ISE, in collaborazione con Siemens e Sumida, ha sviluppato un inverter che consente di aumentare la tensione di uscita a 1.500 V, a 250 kVA. La chiave è l’uso di semiconduttori al carburo di silicio, che hanno una tensione di blocco più elevata.

Il gruppo di ricerca ha inoltre implementato un concetto di raffreddamento più efficiente utilizzando heat pipe, che riducono la quantità di alluminio richiesta.

I cavi più sottili offrono un enorme potenziale di risparmio

Un impianto fotovoltaico medio richiede decine di chilometri di cavi in rame. L’aumento della tensione genera un notevole potenziale di risparmio: con la tensione di uscita possibile oggi di 800 VCA, un inverter di stringa da 250 kVA richiede cavi con una sezione trasversale minima di 120 mm². Aumentando la tensione a 1.500 VCA, la sezione del cavo può essere ridotta a 35 mm². Ciò a sua volta riduce il consumo di rame di circa 700 chilogrammi per chilometro di cavo.

Andreas Bett, direttore dell’Istituto Fraunhofer per i sistemi ad energia solare ISE
Le nostre analisi delle risorse mostrano che nel medio termine l’elettrificazione del sistema energetico porterà a una scarsità di rame. L’aumento della tensione ci consente di risparmiare risorse preziose.

Gli standard devono cambiare

Con il progetto “MS LeiKra” usciamo dall’ambito degli standard di bassa tensione (<1.000 VCA / <1.500 VCC). Attualmente non esistono standard specifici per il fotovoltaico per questa gamma. Per questo motivo il team del progetto sta lavorando anche sugli standard che deriverebbero dall’aumento della tensione.

Trovare un partner per il progetto dimostrativo

Dopo aver immesso con successo energia nella rete a media tensione, il team di ricerca è ora alla ricerca di sviluppatori di parchi solari e operatori di rete per testare il concetto di centrale elettrica sul campo.

Oltre al fotovoltaico, superare la bassa tensione è interessante anche per altre applicazioni, come le turbine eoliche, dove le crescenti capacità del sistema richiedono anche cavi con grandi sezioni trasversali. Lo stesso vale per le infrastrutture di ricarica per grandi veicoli elettrici e flotte di veicoli, nonché per le reti industriali, dove gli inverter a media tensione potrebbero risparmiare molto materiale se si riducessero le sezioni dei cavi.

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