Efficienza delle risorse grazie alla media tensione nel fotovoltaico
Il Fraunhofer ISE sta rivoluzionando il fotovoltaico grazie all'uso della media tensione nelle centrali fotovoltaiche di grandi dimensioni. Questa tecnologia innovativa consente di risparmiare materie prime, ridurre i costi di installazione e aumentare le prestazioni del sistema. Si stanno già pianificando progetti pilota e il lancio sul mercato.
La conversione del sistema energetico richiede notevoli quantità di materie prime come rame e alluminio. Un approccio promettente per risparmiare queste risorse è il passaggio dalla bassa tensione alla media tensione nella produzione di energia rinnovabile. L’Istituto Fraunhofer per i Sistemi di Energia Solare ISE ha identificato un enorme potenziale di risparmio attraverso tensioni di sistema più elevate, in particolare per le centrali fotovoltaiche di grandi dimensioni, e sta pianificando i primi progetti pilota e un ampio lancio sul mercato.
Vantaggi delle tensioni di sistema più elevateL’aumento della tensione di sistema da 800 VAC a 1.500 VAC riduce la sezione dei cavi di circa il 75 percento. Questo facilita l’installazione e il collegamento, riducendo i costi di installazione. Andreas Hensel, Group Manager “High Power Electronics and System Technology” del Fraunhofer ISE, sottolinea il potenziale di risparmio: “Ora che i costi dei moduli fotovoltaici sono diminuiti del 90 percento dal 2010, l’installazione e i componenti del sistema offrono le maggiori leve di risparmio”
Inoltre, la resa dei sottosistemi può essere aumentata passando alla media tensione. A una tensione di 1.500 V, sono già possibili da 10 a 12 MVA in un trasformatore, invece dei 3-5 MVA comuni oggi. Questo riduce il numero di trasformatori e di quadri elettrici necessari, riducendo ulteriormente i costi di costruzione e di installazione.
Progressi tecnologici e successi inizialiI progressi nella tecnologia di media tensione sono stati resi possibili dallo sviluppo di componenti in carburo di silicio altamente bloccanti con elevate velocità di commutazione. I componenti SiC fino a 3,3 kV sono ora pronti per il mercato. Nel progetto “MS-LeiKra”, Fraunhofer ISE ha sviluppato e messo in funzione con successo il primo inverter di stringa MS-PV al mondo nel 2023. L’inverter raggiunge una tensione di uscita di 1.500 VAC con una potenza di 250 kVA. “Dal punto di vista tecnologico, la strada è stata tracciata e ora si tratta di capire chi saranno i primi attori di questo promettente mercato”, afferma Christian Schöner, Project Manager “Medium Voltage” presso Fraunhofer ISE. Un primo sistema fotovoltaico pilota basato su questo inverter è già in fase di progettazione.
Cooperazione per la svoltaIn aprile, è stato costituito un consorzio europeo che riunisce i rappresentanti di tutti i mestieri coinvolti in una centrale fotovoltaica su larga scala. L’obiettivo è studiare e superare insieme i requisiti tecnologici e di standardizzazione per il salto alla media tensione. “Come consorzio potente, possiamo affrontare insieme gli ostacoli esistenti e raggiungere l’ottimizzazione per l’intera centrale elettrica”, spiega Christian Schöner.
Prospettive future e aree di applicazioneLe centrali fotovoltaiche di grandi dimensioni sono solo l’inizio. La tecnologia a media tensione offre anche un potenziale per le infrastrutture di ricarica, le reti industriali, le pompe di calore di grandi dimensioni, i sistemi di accumulo a batteria, gli elettrolizzatori e le turbine eoliche. Oltre a un notevole risparmio di materiali, costi e spazio, le tensioni di sistema più elevate consentono anche nuove architetture di sistema per le centrali elettriche ibride rinnovabili. Queste possono essere collegate tra loro attraverso la media tensione e garantire così un approvvigionamento energetico efficiente e sostenibile.