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I SiC rendono l’accumulo energetico sostenibile

Il panorama energetico mondiale sta cambiando con le rivoluzionarie tecnologie al carburo di silicio, che permettono di raggiungere dei livelli di efficienza energetica mai visti prima. Già utilizzati in diversi settori, quali gli azionamenti dei motori industriali e l’energia rinnovabile, i dispositivi SiC sembrerebbero essere la soluzione anche per la realizzazione di sistemi di accumulo sostenibili.

Accumulo energetico residenziale (ESS) per la ricarica dei veicoli elettrici

Gli ESS rendono possibile utilizzare l’energia rinnovabile in ogni casa, con connettività bidirezionale al veicolo elettrico, per ridurre la dipendenza dalla rete elettrica tradizionale, pur mantenendo il comfort e la comodità
Per quanto riguarda le applicazioni fotovoltaiche residenziali, il livello di potenza è tipicamente inferiore a 15 kW, con tensioni comprese tra 90 e 240 V. I pannelli solari sul tetto di una casa, ad esempio, possono caricare una batteria di accumulo di energia in CC (ESS), con microinverter collegati all’ESS che forniscono energia all’abitazione o alla rete.

Rispetto agli IGBT tradizionali comunemente utilizzati nei convertitori di potenza, i dispositivi SiC rappresentano un’alternativa ad alta efficienza di conversione, anche per gestire grandi potenze. Questo li rende perfetti anche per la ricarica dei veicoli elettrici.

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Grazie alla frequenza di commutazione più elevata, i sistemi basati sui SiC sono 3 volte più piccoli e fino a dieci volte più leggeri rispetto alle altre soluzioni.

Questo si traduce in un significativo risparmio sui costi di installazione, ma anche in termini di risparmio energetico e dei costi di produzione.

Il SiC favorisce anche nuove applicazioni future, come ad esempio:

  • Utilizzo su larga scala delle energie rinnovabili e accumulo di energia
  • Azionamenti industriali a media tensione (> 2 kV), treni, conversione di potenza della rete energetica
  • E-mobilità dei cieli
  • Ricarica veloce di qualsiasi dispositivo

A UPS/ESS Charging System

Questo esempio mostra un sistema di continuità da 200 kW con un inverter/raddrizzatore collegato a un convertitore CC-CC.

SIC vs IGBT

Utilizzando dei mosfet SiC al posto degli IGBT, si ottiene un incremento dell’efficienza del 40,4% e la quantità di calore da dissipare si riduce sostanzialmente.
Inoltre, questo commutatore consente di ridurre del 37% l’induttanza richiesta in termini di capacità da 2322 µF a 740µF, per prestazioni complessivamente superiori.

Commercial DCFC from MV grid

Con la diffusione dei veicoli elettrici, la ricarica rapida in corrente continua rappresenta una soluzione interessante per ridurre i tempi di ricarica.

In questi casi è buona norma optare per dei caricatori basati su moduli SiC, che offrono frequenze di commutazioni elevate con notevoli vantaggi in termini di dimensioni/peso rispetto ai tradizionali trasformatori a bassa frequenza solitamente utilizzati in questa categoria.

Articolo originale pubblicato su Power Electronics.

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Redazione Fare Elettronica