Una nuova rete per un nuovo tipo di energia
La transizione europea verso le energie rinnovabili richiede più della semplice energia eolica, solare e idroelettrica: serve una nuova infrastruttura energetica. «La transizione energetica richiede reti elettriche più flessibili, digitali, resilienti e in grado di integrare una quota elevata di energie rinnovabili», afferma Jonatan Peris Rivas, responsabile del progetto presso CIRCE(si apre in una nuova finestra). Per contribuire alla realizzazione di tale infrastruttura è stato avviato il progetto SSTAR(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE. Coordinato da CIRCE, il progetto si propone di spingere la tecnologia dei trasformatori a stato solido (SST, Solid State Transformer) oltre la fase di bassa tensione e di renderla applicabile alle reti ad alta tensione. «SSTAR contribuisce al progresso del settore dimostrando che le turbine eoliche ad alta tensione possono passare dal concetto iniziale a prototipi convalidati sperimentalmente, con dati credibili in termini di prestazioni, sicurezza e sostenibilità», aggiunge Peris Rivas. Gli SST sono dispositivi elettronici di potenza avanzati, che sostituiscono i trasformatori magnetici con nucleo in ferro con una commutazione a semiconduttore ad alta frequenza.
Tre linee di innovazione
Al centro del progetto ci sono tre linee di innovazione, una delle quali consiste in un fluido dielettrico sostenibile a base biologica, progettato per migliorare le prestazioni di isolamento. Il progetto ha anche fornito un campione di 200 litri del suo fluido a base vegetale, che potrebbe essere usato nel prototipo SST. Ha anche sviluppato un modulo SST ad alta tensione con alimentazione induttiva bidirezionale e un’architettura di controllo a ponte H a cascata decentralizzata per scalare il numero di moduli senza un controller centrale. Questi sviluppi sono stati poi integrati e convalidati in due banchi di prova certificati: il prototipo SST basato su IPT che ha raggiunto un trasferimento di potenza di 76,7 kW a 1.500 V con un’efficienza pari a circa il 95 % in condizioni di funzionamento risonante. Il convertitore a ponte H a cascata decentralizzato, invece, è stato validato con 28 moduli collegati in serie a una tensione di rete simulata di 66 kV e 100 A RMS, corrispondenti a 660 kW per ramo, senza un controller di supervisione centrale. «La nostra successiva valutazione di sostenibilità ha dimostrato che il concetto SSTAR può migliorare significativamente le prestazioni ambientali, soprattutto se alimentato da energia elettrica rinnovabile», spiega Peris Rivas. Il progetto ha inoltre individuato le microreti industriali, i data center e gli impianti offshore per le energie rinnovabili come le applicazioni più promettenti per le sue soluzioni.
Un percorso chiaro verso i trasformatori a stato solido ad alta tensione
SSTAR ha aperto la strada alle turbine eoliche ad alta tensione, che non solo sono tecnicamente promettenti, ma anche più sostenibili e più pertinenti per le esigenze reali della rete elettrica. Così facendo, ha contribuito a posizionare le SST come una tecnologia abilitante fondamentale per i sistemi energetici a forte componente rinnovabile, che in futuro consentiranno la transizione energetica e l’elettrificazione dell’Europa. «Il progetto non si è limitato alle idee di laboratorio, ma ha prodotto prototipi convalidati, una valutazione di sostenibilità e sociale e una tabella di marcia chiara per raggiungere la maturità tecnica», conclude Peris Rivas. «Questa combinazione di risultati tecnici e visione a livello di sistema è probabilmente il più grande successo di SSTAR.» Sulla base dei risultati ottenuti dal progetto, il gruppo di ricerca sta ora lavorando al perfezionamento ulteriormente dei prototipi attraverso nuove collaborazioni industriali, investimenti e opportunità di finanziamento.
