Vantaggi dell'interruttore a stato solido in corrente continua ABB!

Le navi commerciali completamente elettriche stanno diventando sempre più popolari, con i sistemi di potenza in corrente continua che sono la scelta preferita per la distribuzione di energia a bordo, grazie alla loro capacità di gestire flussi di potenza elevati in spazi limitati, con un'efficienza del sistema superiore e costi di ciclo di vita inferiori.

Le navi commerciali dotate di reti DC a bordo hanno dimostrato di essere in grado di operare con un'efficienza energetica massima, minimizzando le emissioni. Ciò comporta risparmi significativi di energia e riduzioni dei costi operativi in varie applicazioni marittime, dalle navi cargo ai transatlantici. La Figura 1 illustra un esempio di un sistema di distribuzione di potenza in corrente continua per navi commerciali.

I requisiti di fornitura di energia e le prestazioni dei sistemi DC dipendono da una protezione contro i guasti estremamente rapida per garantire selettività, alta sopravvivenza e riconfigurabilità dopo un evento di guasto. Nella pratica, la protezione e l'isolamento dei guasti rimangono tra le principali sfide per i sistemi di distribuzione DC a bordo delle navi.

Grazie alle caratteristiche dei dispositivi semiconduttori, gli interruttori a circuito chiuso in corrente continua a stato solido (SS DCCBs) possono fornire tempi di risposta estremamente brevi e interruzione rapida della corrente, fino a 1.000 volte più veloci degli interruttori elettromeccanici. ABB ha sviluppato un interruttore a circuito chiuso in corrente continua a stato solido con perdite di conduzione estremamente basse, alta densità di potenza e tempo di risposta ultra rapido, in grado di soddisfare le esigenze di protezione elevate dei sistemi di distribuzione di potenza DC marini.

Questa soluzione si basa sulla connessione in parallelo di RB-IGCTs (Reverse-Blocking IGCTs) a silicio, un dispositivo semiconduttore personalizzato ottimizzato per perdite basse, sviluppato dalla Ricerca Corporativa di Lenzburg e ABB Semiconductors, insieme a varistori a ossido metallico (MOVs) ottimizzati. Il RB-IGCT è 1.000 volte più veloce di qualsiasi contatto elettromeccanico e ottimizzato per perdite di conduzione basse. I MOVs ottimizzati possono dissipare alta energia induttiva del sistema e consentire interruzione rapida della corrente e isolamento.

Gli interruttori a circuito chiuso in corrente continua a stato solido ad alta corrente portano una protezione rivoluzionaria ai sistemi DC sicuri, privi di archi e efficienti. La piattaforma sviluppata mira a tensioni di sistema fino a 1.000 Vdc, con correnti nominali che vanno da 1.000 A a 5.000 A. La tecnologia raggiunge un'efficienza fino al 99,8%, rispetto al 99,5% delle soluzioni basate su IGBT a silicio. Gli interruttori a stato solido possono essere raffreddati a liquido per una densità di potenza massima o utilizzare un raffreddamento a due fasi avanzato, che semplifica il raffreddamento a aria mantenendo prestazioni vicine a quelle del raffreddamento a liquido, garantendo costi di installazione e manutenzione inferiori e una vita utile più lunga degli asset.

Le sue perdite di potenza sono inferiori del 70% rispetto a soluzioni simili. Nel giro di dieci anni, può risparmiare fino a 200.000 dollari su traghetti e fino a 1 milione di dollari su navi da crociera. Il nuovo interruttore a circuito chiuso può essere utilizzato anche in molte altre applicazioni, come sistemi di accumulo di energia a batteria collegati alla rete, centri di dati e infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici. Infatti, ABB ha ottenuto finanziamenti dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per lo sviluppo di interruttori a circuito chiuso in corrente continua per applicazioni di ricarica di veicoli elettrici. Gli interruttori a stato solido renderanno i sistemi di distribuzione di potenza più affidabili ed efficienti, riducendo i costi di manutenzione e allo stesso tempo soddisfando i requisiti di durata della prossima generazione di reti di potenza.