Ottimizzando l’elettrificazione: sensori ad alta tensione per un futuro energetico sostenibile

Perché il rilevamento preciso e affidabile dell’alta tensione è fondamentale per il futuro dell’elettrificazione

La tecnologia che misura la temperatura, la corrente e la tensione permette di velocizzare la tradizione dai combustibili fossili alle fonti di energia rinnovabile

Gli odierni sistemi ad alta tensione, come i sistemi dei veicoli elettrici (EV), i sistemi di immagazzinamento dell’energia e le applicazioni distribuite per l’energia solare, sono dotati di molti sensori moderni. Questi sensori sono in grado di rilevare il mondo che li circonda in modo più preciso, rapido e affidabile, e giocano un ruolo fondamentale per contribuire a velocizzare l’adozione delle fonti di energia rinnovabile.

La presenza di tensioni più elevate nella nostra vita quotidiana è sia una conseguenza che un prerequisito di questa tendenza all’elettrificazione. Per erogare più potenza in un sistema a bassa tensione è necessaria una corrente più elevata. Tuttavia, aumentare la corrente è meno efficiente che aumentare la tensione, in quanto aumentano le perdite di potenza sotto forma di calore residuo.

«Il passaggio a tensioni più elevate serve a ridurre le perdite complessive in qualsiasi sistema che richiede maggiore potenza», ha detto Jason Cole, business unit manager per i sensori della nostra azienda.

Ulteriori informazioni sulla tecnologia ad alta tensione.

Semplificare il rilevamento di precisione

La tecnologia di rilevamento accurato della corrente permette di ottenere la massima efficienza dai sistemi ad alta tensione, il che è importante nelle applicazioni per la ricarica di veicoli elettrici e negli inverter fotovoltaici. Tuttavia, fino a poco tempo fa, la maggior parte dei sensori accurati era costosa oppure richiedeva una calibrazione approfondita, obbligando quindi i tecnici a scendere a compromessi tra l’aumento dei costi di sistema e l’accontentarsi di letture meno accurate, che a loro volta possono causare prestazioni inefficienti del sistema.

Ad esempio, un veicolo elettrico potrebbe doversi ricaricare più lentamente rispetto a quanto consentito dal suo pacco batterie, allungando i tempi di attesa degli automobilisti. In un sistema fotovoltaico residenziale, i compromessi in termini di accuratezza potrebbero causare una ridotta capacità di immagazzinamento dell’energia oppure l’impossibilità di rivendere l’energia immettendola in rete, riducendo i vantaggi di costo dell’investimento in energie rinnovabili.

«In assenza di una possibilità di misurazione rapida e accurata, la strategia consueta consiste nel ridurre le prestazioni aggiungendo margine e di non utilizzare i sistemi alle prestazioni ottimali», ha detto Kumar Parthasarathy, che gestisce il gruppo prodotti dei sensori di temperatura e umidità della nostra azienda.

D’altro canto, l’utilizzo di sensori accurati e facili da usare che siano in grado di operare direttamente su circuiti ad alta tensione, come il sensore di corrente TMCS1123 a effetto Hall della nostra azienda, è importante per i sistemi ad alta tensione in quanto tali sensori offrono la possibilità di rilevare i valori più rapidamente. In questo modo i progettisti di pannelli solari o veicoli elettrici possono velocizzare le innovazioni che contribuiscono a produrre, trasferire, immagazzinare e consumare l’energia con più efficienza.

 

Sensori per la sicurezza dei sistemi ad alta tensione

La presenza di calore indesiderato può ridurre la vita utile e l’affidabilità di qualsiasi componente di un sistema elettrico. Ad alte tensioni, il calore può creare pericoli per le persone e le cose. Individuare il punto in cui il calore si sta accumulando può aiutare a rilevare situazioni potenzialmente pericolose prima che diventino problematiche, come il calore in eccesso generato dalla ruggine che si forma con il passare del tempo in seguito alla normale usura di un caricabatterie per veicoli elettrici e di un connettore di ricarica.

Quando i progettisti utilizzano sensori convenzionali a bassa tensione in sistemi ad alta tensione, sono obbligati a posizionare tali sensori lontano dalla fonte di calore e a dedurre la temperatura effettiva anziché misurarla direttamente. Questo approccio non è ottimale. Nel tempo che il calore irradiato impiega per raggiungere un sensore posto ad alcuni centimetri di distanza, la temperatura effettiva della fonte di calore potrebbe essere molto più elevata. È normale avere un ritardo di 10 secondi e oltre. In questi secondi cruciali, il surriscaldamento potrebbe danneggiare i componenti o causare lesioni a una persona.

Al fine di offrire dati più accurati e affidabili agli ingegneri, la nostra azienda è costantemente impegnata nell’innovazione della sua tecnologia a sensori. Il nostro sensore di temperatura più recente, l’ISOTMP35B, è in grado di funzionare direttamente su circuiti ad alta tensione e permette ai progettisti di posizionarlo più vicino alle fonti di calore e ottenere più rapidamente letture accurate.

 

Una migliore gestione della batteria grazie ad un migliore rilevamento

I veicoli elettrici sono un elemento fondamentale per un futuro basato sulle energie pulite: i nuovi sensori ad alta tensione possono offrire un contributo importante al miglioramento dell’efficacia dei sistemi di gestione delle batterie. Migliorare l’efficienza di ricarica di un pacco batterie per veicoli elettrici può tradursi in una differenza di decine di chilometri su una ricarica completa.

«È come parlare di chilometri al litro, ma in termini moderni», ha detto Jason. «L’energia va dal caricabatterie alla batteria e quindi al motore elettrico. E se si perde energia semplicemente per portarla al motore, diventa un problema».

La batteria di un veicolo elettrico può contenere centinaia o addirittura migliaia di singole celle in grado di supportare fino a 800 volt, ma i danni causati da una carica eccessiva o insufficiente anche in una singola cella possono incidere sulle prestazioni e sull’affidabilità della batteria nel suo insieme. I dispositivi moderni come i nostri monitor per batterie permettono ai sistemi di gestione delle batterie di ridurre gli svantaggi in termini di prestazioni di picco offrendo dati migliori sul livello di tensione di ogni singola cella all’interno di un pacco.

«Evitare ricariche eccessive e insufficienti permette di mantenere le celle delle batterie in maggiore salute, il che significa un maggiore numero di cicli nel corso della vita del pacco batterie», ha detto Taylor Vogt, marketing manager per il settore Battery Management System Solutions della nostra azienda. «La possibilità per gli utenti di vedere esattamente quanta carica è ancora presente in una batteria si traduce in prestazioni migliori, minore ansia per l’autonomia e una migliore esperienza complessiva per il consumatore».

Affinché l’elettrificazione riesca a offrire tutti i vantaggi di una maggiore efficienza e di un utilizzo più responsabile delle risorse, i dispositivi ad alta tensione devono essere affidabili, sicuri e funzionare al picco della loro efficienza per la generazione, conversione, erogazione e conservazione dell’energia. Trovare una soluzione ai compromessi di progettazione e migliorare le prestazioni nel mondo reale con una migliore tecnologia di rilevamento sono soltanto alcuni dei modi in cui aiutiamo i progettisti nel settore dell’alta tensione a rispondere alle esigenze dei consumatori e a fornire sistemi in grado di soddisfare le aspettative in termini di prestazioni di picco, efficienza e bassi tempi di ricarica nel percorso verso un futuro più sostenibile.

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