MVDC: Futur de xarxes elèctriques eficients i sostenibles

El paisatge energètic global està experimentant una transformació fonamental cap a una "societat totalment electrificada", caracteritzada per l'energia carbon-neutra generalitzada i la electrificació de l'indústria, el transport i les càrregues residencials.

En el context actual d'alt preu del coure, conflictes minerais crítics i xarxes elèctriques de corrent alternada congestionades, els sistemes de Corrent Continua de Mitja Tensió (MVDC) poden superar moltes limitacions de les xarxes AC tradicionals. El MVDC augmenta significativament la capacitat i l'eficiència de transmissió, permet la integració profunda de fonts i càrregues d'energia basades en DC modernes, reduix la dependència dels minerals crítics i suporta les transicions de baix carboni.

Mentre que la Corrent Continua de Alta Tensió (HVDC) s'utilitza per a la transmissió de gran potència a llarga distància i la Corrent Continua de Baixa Tensió (LVDC) serveix als dispositius finals, el MVDC (de 1,5 kV a 100 kV) omple un forat crucial en la distribució de potència a escala mitjana i la integració de recursos.

Punts clau:

Demanda en augment:
La electrificació del transport i de l'indústria, juntament amb l'augment de noves càrregues d'alta densitat com els centres de dades, es preveu que augmenti dramàticament la demanda total d'electricitat.

Proliferació de tecnologies de CC:
Els components bàsics dels sistemes d'energia moderns, com ara la fotovoltaica solar, l'emmagatzematge de bateries, l'enllumenat LED, la majoria dels dispositius electrònics i els carregadors d'VE, són inherentment basats en CC. En les xarxes AC tradicionals, això necessita una conversió ineficient de AC a CC al punt d'ús.

Doble avantatge: Capacitat i eficiència:
Els sistemes MVDC poden transmetre aproximadament el doble de potència que l'infraestructura AC equivalent, oferint una via per actualitzar els corredors existents i reduir la necessitat de nova construcció. Les pèrdues d'energia en MVDC també són inferiors a les de sistemes AC.

Integració superior:
El MVDC proporciona una interfície nativament eficient per a tecnologies nadiu de CC, incloent-hi fermes solars, emmagatzematge de bateries, centres de dades, electrolitzadors industrials i estacions de càrrega d'VE a escala megawatt.

Flexibilitat i control millorats:
Els convertidors electrònics de potència al nucli dels sistemes MVDC permeten una gestió activa de la xarxa, permetent un control precís del flux de potència i la tensió. Això facilita la interconnexió de segments de la xarxa i millora la qualitat i estabilitat de l'energia en xarxes AC paral·leles.

Sostenibilitat millorada de l'infraestructura:
Per a la mateixa capacitat de transmissió, els cables i línies MVDC requereixen aproximadament la meitat de coure, alumini i acer que els sistemes AC. De manera similar, l'equip de conversió de potència MVDC requereix molt menys material que els transformadors AC convencionals (per exemple, ~1.500 tones vs. ~25.000 tones per GVA).

Aplicacions MVDC posicionades per impulsar el creixement del mercat

Els principals motors de creixement inclouen:

• Sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateria (BESS)

• Centres de dades

• Electrolitzadors industrials

• Càrrega d'VE a nivell megawatt

• Integració d'energia renovable

Encara resten barreres importants

Malgrat el seu potencial, la adopció generalitzada del MVDC encara enfronta reptes crítics:

• Costos inicials elevats dels convertidors de potència i components

• Problemes tècnics no resolts en la gestió de fallades, supressió d'arc i corrosió

• Risc d'envelheciment accelerat en la infraestructura AC retrofetitzada sota càrrega de CC

Cal urgentment la estandardització

L'obstacle més significatiu és la falta de normes comprehensives per a la tecnologia MVDC, el disseny del sistema i l'operació. Aquesta brecha dificulta la interoperabilitat, la fiabilitat i la viabilitat econòmica. Són necessaris esforços immediats per definir terminologia estandarditzada, nivells de tensió, valoracions d'equip i esquemes de protecció.

Conclusió

La tecnologia MVDC està posicionada per convertir-se en un element fonamental de la societat totalment electrificada del futur, oferint avantatges ambientals, econòmics i operatius significatius. Tot i que la transició a un sistema d'energia descarbonitzat presenta immenses reptes, el MVDC proporciona una solució més eficient, flexible, resiliente i sostenible per a les xarxes del demà.