La corrente continua (CC) rappresenta una forma di energia elettrica che non necessita di conversione dalla corrente alternata (CA).
L’alimentazione DC dimostra tre attributi significativi: estrema correttezza dei costi energetici e operativi ottenuta eliminando la transizione di alimentazione AC a DC, maggiore affidabilità nei sistemi che utilizzano energia DC come illuminazione a LED, sistemi HVAC ed entità digitali tra cui computer e apparecchi intelligenti, insieme a un efficiente stoccaggio della batteria.
Nelle strutture contemporanee, si verifica un notevole aumento della quantità di elettricità che viene consumata direttamente come CC (corrente continua) o passa temporaneamente agli stati CC durante il consumo.
A causa di questa tendenza e dei vantaggi intrinseci della corrente continua, un consenso tra gli esperti del settore suggerisce che l’implementazione della CC nei sistemi elettrici commerciali e residenziali produce parametri di riferimento di sicurezza migliorati, livelli di comfort aumentati e efficienza energetica ottimizzata per gli edifici.
Questo articolo tenta di esplorare le complesse dinamiche dell'energia in corrente continua evidenziando i potenziali vantaggi che offre alle applicazioni edilizie.
Cos'è un alimentatore CC?
Corrente continua (CC) alimentatori costituiscono una componente cruciale nell'ambito dell'ingegneria elettrica, essendo stati sfruttati per la trasmissione di potenza sin da quando furono inventate le batterie.
Per comprendere il funzionamento dell’elettricità CC, è necessario comprendere il concetto fondamentale di carica elettrica, una proprietà intrinseca della materia che genera forza quando si trova in prossimità di altre entità cariche.
Il movimento di tali cariche provoca la formazione di una corrente elettrica.
Inoltre, nella sua essenza, la corrente continua può essere definita come una progressione ininterrotta di carica elettrica che si muove in una direzione singolare, prodotta dalle rispettive fonti di energia che includono raddrizzatori, batterie, celle solari e celle a combustibile.
Qual è la differenza tra AC e DC?
In sostanza, la corrente continua (CC) mostra una correlazione lineare su un grafico tensione-tempo. Ciò implica che non possiede alcuna frequenza e la sua tensione rimane invariata.
Al contrario, la corrente alternata (CA) fluttua nella polarità tra 50 e 60 volte al secondo, il che dipende fortemente dalla posizione geografica dell'area.
Tali alterazioni forniscono alla corrente alternata la sua frequenza unica insieme a una tensione oscillante nel tempo, indicando così aumenti e diminuzioni periodici del suo valore.
Vantaggi e ritorno sull'investimento dei sistemi di alimentazione CC
La distribuzione dell'energia CC localmente in tutto l'edificio presenta numerosi vantaggi:
Risparmio energetico e affidabilità delle apparecchiature
Circa 70% della corrente alternata generata globalmente viene trasformata in corrente continua, un processo facilitato dai driver del dispositivo collegato. Questi sono generalmente collegati a carichi elettrici distinti come gli apparecchi di illuminazione a LED. L'implementazione di un sistema in cui la potenza CC alimenta direttamente i carichi CC elimina queste perdite di conversione, ottenendo di conseguenza un risparmio energetico complessivo all'interno degli edifici nell'intervallo da circa 5% a 20%.
Azionamenti inefficaci possono avere ripercussioni sull'affidabilità del dispositivo, ciò deriva dallo spreco di energia che culmina nella produzione di calore, causando potenzialmente un deterioramento prematuro e conseguentemente riducendo la vita del prodotto. Per illuminare questo punto in modo esplicito, considera gli apparecchi LED che funzionano convertendo la corrente alternativa (CA) in corrente continua (CC).
Tipicamente, in queste condizioni, il loro periodo di funzionamento varia dalle 10.000 alle 25.000 ore. Tuttavia, un significativo miglioramento della longevità è ottenibile attraverso due modifiche principali: la sostituzione del convertitore di frequenza CA con un driver CC e la facilitazione della distribuzione dell'energia CC verso di esso. Sorprendentemente, queste alterazioni possono quadruplicare la sua durata di vita.
L'alimentazione CC consente di risparmiare sui costi operativi
Numerosi professionisti del settore elettrico sono dell’opinione che l’implementazione della corrente continua abbia un notevole potenziale per il risparmio energetico, in particolare se applicata a data center ed edifici commerciali.
Nei data center in cui l'architettura dell'alimentazione CA richiede trasformatori di isolamento, l'incorporazione di un sistema di alimentazione CC produrrebbe una riduzione stimata dei costi energetici di circa 6,1%.
Inoltre, questo spostamento comporta ulteriori risparmi operativi che si prevede genereranno un ritorno sull’investimento entro un periodo che va dai due ai cinque anni dopo l’implementazione.
Elimina la necessità di convertitori di potenza inefficienti
L'uso della corrente continua (CC) nei dispositivi contemporanei sta crescendo in modo significativo, che si tratti di apparecchi di illuminazione a LED, sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC), computer portatili o forni a microonde.
Le statistiche attuali indicano che circa 32% del carico energetico totale sono attualmente attribuiti al consumo di corrente continua.
Per raggiungere questo obiettivo, i dispositivi sono dotati di driver e convertitori che mantengono l'encomiabile efficienza del 96% indipendentemente dai costi aggiuntivi.
Tuttavia, durante la fase di riduzione dei costi di produzione, vale la pena notare che l’efficienza operativa è spesso la prima vittima. Pertanto, i produttori spesso adottano unità più economiche come strategia per produrre prodotti economicamente più sostenibili.
L'inefficienza intrinseca dell'azionamento si traduce in definitiva in una grande quantità di energia sprecata, che è particolarmente evidente attraverso la dissipazione del calore durante la conversione da CA a CC.
La ricerca mostra che durante questo processo vengono consumati circa 20% dell'energia. L’introduzione di soluzioni più efficienti può alleviare la necessità di questi azionamenti inefficienti fornendo alimentazione CC direttamente ai sistemi e alle apparecchiature pertinenti.
La chiave per il funzionamento efficiente degli edifici intelligenti
La predominanza dell’energia a corrente continua (CC) persiste nella maggior parte degli apparecchi e dei sistemi contemporanei, uno standard al quale gli edifici e le case intelligenti non fanno eccezione. Elementi essenziali sinonimo di strutture così avanzate, tra cui sensori, telecamere, Luci a LED insieme a varie altre apparecchiature, funzionano principalmente con la fornitura di alimentazione CC.
Gli edifici progettati in modo intelligente sono progettati per migliorare l’efficienza energetica. Tuttavia, anche all’interno di questa architettura moderna, potrebbero persistere notevoli sprechi energetici se apparecchiature ad alto consumo come l’illuminazione a LED e i sistemi HVAC richiedono ancora la conversione dalla corrente CA a CC.
La corrente continua è più sicura
L'anatomia umana mostra una maggiore resistenza alla corrente continua (CC) rispetto alla corrente alternata (CA), consentendole di sopportare livelli di tensione CC elevati. In sostanza, la distinzione fondamentale sta nelle loro interazioni con la nostra pelle, che funge da isolante naturale, seppur minimo.
Quando è coinvolta la corrente CA, incita un campo magnetico oscillante in grado di violare questo strato isolante. Questa capacità risuona a livello biologico, in particolare quando entriamo in contatto con il nostro sistema nervoso, un incontro in gran parte responsabile del disagio provato durante le scosse elettriche.
Al contrario, l’elettricità CC non ha la frequenza caratteristica che si trova nelle correnti CA. Di conseguenza, non riesce a generare un campo magnetico simile e dimostra una ridotta capacità di penetrare nella pelle umana o di interagire efficacemente con il nostro sistema nervoso. Pertanto comprensibile anche da chi non ha conoscenze approfondite di fisica o biologia.
Che tu stia utilizzando l'alimentazione CA o CC, non è completamente sicuro. Quindi assicurati di prendere precauzioni.
I dispositivi alimentati in corrente continua sono intrinsecamente efficienti
L'illuminazione a LED esemplifica un dispositivo altamente efficiente, alimentato a corrente continua, che consuma 75% meno energia rispetto alle luci a incandescenza alimentate a corrente alternata. Se una struttura utilizza l’energia DC, favorisce un ambiente che incoraggia i gestori degli edifici a integrare apparecchiature alimentate a DC più efficienti dal punto di vista energetico nei loro sistemi architettonici. La maggiore efficienza influenza in modo significativo sia l’impatto economico che quello ambientale delle operazioni.
Certificazione del programma LEED
Il Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) è riconosciuto a livello mondiale come il principale sistema di valutazione degli edifici verdi.
Ottenere una certificazione LEED simboleggia l’impegno di una struttura verso la sostenibilità e sottolinea il suo successo nel diventare leader del settore.
Il livello di certificazione conferito corrisponde direttamente al numero di punti accumulati da un immobile durante il processo di valutazione LEED, punti più alti culminano nel raggiungimento di stati di classificazione superiori.
Conclusione
L'utilizzo della distribuzione dell'alimentazione CC può eliminare le transizioni CA-CC inefficaci. Questa efficienza prolunga la longevità degli apparecchi alimentati in corrente continua, portando di conseguenza al risparmio energetico e riducendo le spese operative per i proprietari e gli amministratori degli edifici.
A parte i vantaggi economici, la potenza DC supera la potenza AC in termini di sicurezza e facilita un’infrastruttura pronta per il futuro offrendo elettricità che è direttamente in armonia con l’elettronica digitale, l’illuminazione a LED e i sistemi HVAC dotati di motori DC.
Man mano che i progressi tecnologici riducono i costi della trasmissione CC, la corrente continua potrebbe eventualmente essere fornita direttamente agli edifici, eliminando conversioni di potenza inefficienti. Ciò comporta un notevole risparmio energetico per i dispositivi alimentati in corrente continua, con conseguenti vantaggi economici e ambientali più ampi.
