Miglioramento della "Power Quality" e dell’affidabilità della fornitura di energia elettrica mediante l’utilizzo di sistemi di accumulo ad alta potenza

In svariate applicazioni industriali di grossa potenza la criticità dei carichi richiede un’alta affidabilità della rete elettrica di alimentazione, soprattutto per quanto riguarda i cosiddetti buchi e le microinterruzioni di tensione. Il 90% dei guasti delle reti elettriche riguardano infatti interruzioni della fornitura di durata inferiore al secondo. Le soluzioni attualmente adottate per far fronte a tali inconvenienti prevedono l’impiego si sistemi UPS (Uninterruptible Power Supply) interposti tra la rete elettrica e le utenze critiche. Gli UPS utilizzano tradizionalmente batterie in tampone per fronteggiare interruzioni fino a qualche decina di secondi, ovvero il tempo necessario l’avvio di un gruppo elettrogeno (diesel o turbogas). Tale configurazione presenta lo svantaggio di avere il doppio stadio di conversione (raddrizzatore lato rete ed inverter lato carico) sempre interessato dall’intera potenza assorbita dalle utenze, con conseguenti perdite energetiche sui dispositivi anche in assenza della funzionalità UPS. Vi è inoltre la necessità di un notevole sovradimensionamento dei banchi di batterie, dovendo queste erogare elevata potenza pur se per tempi (e quindi energia) relativamente modesti. Di fatto, solo una parte dell’energia accumulata viene effettivamente utilizzata. La soluzione proposta in questo lavoro consiste nell’utilizzo di un sistema di condizionamento della potenza (PCS, Power Conditioning System) con una struttura del tutto simile a quella di un inverter di rete trifase, collegato in derivazione, e non in cascata come nel caso dell’UPS, rispetto al sistema rete-carico. Il PCS è dotato di uno speciale dispositivo di accumulo dell’energia sul lato continua. Tale dispositivo può includere supercondensatori, magneti superconduttori o gruppi rotanti (flywheel), ovvero sistemi di accumulo in grado di erogare un’altissima potenza con un’energia accumulata relativamente modesta. La struttura del PCS è tale da poter svolgere funzionalità aggiuntive quali compensazione e/o regolazione della potenza reattiva, mitigazione delle fluttuazioni di carico (flicker), bilanciamento del carico e compensazione delle eventuali armoniche di corrente dovute a carichi distorcenti. Tali caratteristiche aggiuntive consentono un più rapido ammortamento del costo del sistema contribuendo in modo decisivo al miglioramento della cosiddetta "Power Quality" dell’utenza verso la rete di alimentazione.