L’alimentazione elettrica nella casa intelligente

ALIMENTAZIONE –

Una serie di soluzioni di alimentazione vantaggiose risolvono i problemi di efficienza energetica all’interno delle abitazioni, aprendo la strada alla rivoluzione della Smart Home.

Forse in futuro la Smart Home risolverà i nostri
problemi di efficienza energetica, ma la via è ancora lunga. Il fatto che tutta
l'elettronica della casa, compresa la moderna illuminazione a Led, funzionino
con la corrente continua rende necessari alimentatori efficienti per ridurre in
modo significativo il consumo di energia elettrica. Il continuo incremento dei
costi dell'energia elettrica a fatto si che si prendono sempre più in
considerazione le possibilità di risparmio e la Smart Home, con il suo ridotto
consumo energetico viene propagandata come soluzione ideale. Ci si può chiedere
fiduciosi se la “casa intelligente” del futuro diventerà alla fine
effettivamente una “casa del risparmio”, infatti sono necessari notevoli
investimenti prima che riscaldamento, illuminazione, tapparelle e domotica
possano essere controllate tramite app su tablet o Pc o che durante la nostra
assenza i fiori vengano innaffiati e gli animali domestici nutriti. Nonostante
alcune perplessità, la svolta è cominciata: molti fornitori di energia
elettrica offrono i primi moduli Smart Meter destinati a offrire informazioni
sul comportamento di consumo. Se l'utente sa dove consuma molto comincerà a
risparmiare energia, almeno i teoria. Bisogna attendere per vedere se questo
funzionerà anche quando il “nuovo giocattolo” avrà perso la sua attrattiva
iniziale.

La
rete elettrica tradizionale spreca energia

Ad un'osservazione attenta la “casa intelligente”
di domani soffre di un punto debole del sistema dei tempi precedenti
all'elettronica: mentre lampadine, forni e motori lavorano al meglio con la
tensione alternata, l'intera elettronica lavora con tensione continua, almeno
all'interno. E ognuno degli apparecchi, come televisore, impianto stereo,
computer e stampante è dotato di un proprio alimentatore, realizzato per le
condizioni di esercizio massime. Per esempio con uno stereo da 100 W si può
intrattenere l'intero vicinato, fatto che presumibilmente avviene però solo
poche volte all'anno. Per 360 giorni l'alimentatore lavora praticamente a
vuoto, con un rendimento strepitosamente basso. A ciò si aggiunge che gli
stereo a causa del livello di rumore in genere inferiore impiegano alimentatori
a regolazione lineare, il cui rendimento perfino a pieno carico supera a stento
il 50%. Poiché un appartamento può oggi impiegare anche 50 o più di tali
alimentatori, le perdite energetiche complessive salgono rapidamente a valori
da 100 a 200 W.

Sarebbe più efficiente una rete centrale a
tensione continua alla quale potesse essere collegata tutta la nostra
elettronica, compresa l'illuminazione a Led, in modo tanto scontato come nel
collegamento di uno smartphone a un connettore Usb di un computer. Fino ad
allora passerà però ancora un po' di tempo. Si può però supporre che la rapida
conversione all'illuminazione a Led favorirà il cambiamento. Nel frattempo si
continua a improvvisare, per esempio con mini-alimentatori ad alta efficienza
che trovano posto nelle comuni scatole portafrutti e pongono per lo meno fine
alla macedonia di cavi con innumerevoli alimentatori a innesto.

Risparmiare
energia elettrica nel funzionamento in stand-by

Solo fino a pochi anni fa era raro trovare
un'offerta per mini-alimentatori, mentre nel frattempo è nata una propria
nicchia di mercato per prodotti con una potenza di pochi watt. Questo sviluppo
è stato inizialmente stimolato dalla direttiva EuP (Energy-using Products)
dell'UE che consente un consumo massimo a vuoto di 500 mW per il "consumo
fantasma" degli apparecchi in stand-by. I costruttori elettronici vengono
in tal modo costretti in anticipo a utilizzare propri mini-alimentatori per
l'elettronica di stand by di nuovi prodotti e a disattivare tramite relè gli
alimentatori principali. Mentre l'alimentatore di uno stereo in stand-by
consumava prima tranquillamente 10 watt e oltre, per le alimentazioni dei
circuito di stand-by e per la commutazione del relè è oggi sufficiente una
tensione nominale di pochi watt.

A ciò si aggiunge che anche molti piccoli
apparecchi in casa e in ufficio sono oggi molto più efficienti. I microcontrollori
lavorano per esempio con prestazioni nel settore dei mW, sensori e comandi con
1, 2 o 3 watt. In casa e in ufficio sono presenti molte di queste applicazioni;
così è per esempio possibile il comodo comando remoto di tapparelle dalla
poltrona o la pratica apertura della porta del garage dal sedile del
conducente. Il principio di risparmio è qui sempre lo stesso: l'elettronica di
stand-by viene alimentata da un proprio mini-alimentatore e l'alimentatore
principale, a ridottissima efficienza nel funzionamento a vuoto, viene separato
dalla rete da un relè. In qualità di produttore di convertitori di tensione,
Recom ha iniziato presto a sviluppare mini-alimentatori efficienti, riuscendone
a ridurre in modo notevole il consumo a vuoto. Per esempio il più piccolo
modulo di rete, il RAC01, con potenza nominale di 1 watt, scende nel
funzionamento a vuoto a 30 mW esatti. Questo valore è di circa 16 volte
inferiore rispetto alle prescrizioni per il funzionamento in stand-by della
direttiva EuP.

Spesso per il rendimento si considera un elevato
valore assoluto, dimenticando quanto sia importante per il bilancio energetico
proprio il consumo nel funzionamento a vuoto. Infatti nella pratica gli
alimentatori lavorano molto più spesso a carico ridotto. Il rendimento è
specificato per il pieno carico, che rappresenta però solo un lato della
medaglia. L'altro lato è un andamento il più possibile piatto ad alto livello
fino all'intervallo di carico inferiore. I mini-alimentatori della famiglia RAC
si rivelano in questo senso molto buoni.

Alimentatore
a 3 watt per tensione continua dalla presa

Nelle installazione degli edifici trovano sempre
più spazio le moderne soluzioni Smart Home e insieme a queste un gran numero di
apparecchi e componenti elettronici che necessitano di un'efficiente
alimentazione a tensione continua invece che a 230 Vac: interruttori
intelligenti che reagiscono ai movimenti e controllano senza contatto
l'illuminazione o la temperatura dell'ambiente; dispositivi di apertura delle
porte con sensore delle impronte digitali incorporato per il riconoscimento
delle persone autorizzate all'accesso; prese con controllo intelligente della
corrente che si disattivano non appena un'utenza è da lungo tempo in stand-by;
mini-pompe che innaffiano i nostri fiori sul davanzale mentre siamo in vacanza.
Applicazioni come queste richiedono una tensione continua che nel caso ideale
non proviene da una batteria, ma da un alimentatore incorporato nella presa.
Con RAC03-SCR/277 Recom porta sul mercato una serie di mini alimentatori
regolati progettati per il montaggio in comuni scatole portafrutti che grazie
alla loro forma rotonda e sottilissima, si possono installare in modo rapido e
semplice senza la necessità di lavori di ristrutturazione. I dischi, spessi
solo 11mm, si possono montare senza problemi dietro a interruttori o
varialuce e provvederanno a fornire “tensione continua dalla presa”. Il disco
piatto di alimentazione dalla potenza di 3W raggiunge il rendimento
eccezionale del 78% e con il suo intervallo di tensione d'ingresso da 85 a 305
Vac è utilizzabile in qualsiasi paese e anche nella rete elettrica americana a
corrente trifase nella quale si raggiungono tensioni di 277 Vac. Il modulo è
disponibile a scelta con tensioni di uscita di 3,3, 5, 12 o 24volt, vale
a dire che presenta, data la sua potenza nominale di 3 watt, correnti di 900,
600, 250 e 125mA. Con un consumo a vuoto di soli 40 mW si scende di oltre
10 volte al di sotto delle prescrizioni per il funzionamento in stand-by degli
alimentatori. Il RAC03-SCR è isolato all'uscita con 3 kVac e lavora in modo
affidabile a temperature ambiente fino a +85°C.

Evitare
l'elettrosmog alla fonte

Nel settore domestico, oltre all'efficienza
energetica massima, viene tenuto in grande considerazione l'argomento della “compatibilità
elettromagnetica”. Dopo il dibattito sull'elettrosmog riguardante il cellulare,
nessuno vuole portarsi a casa nuove fonti di disturbo. A ciò contribuiscono sia
i disturbi irradiati, che quelli legati alla conduzione elettrica. Gli
alimentatori per le applicazioni domestiche devono pertanto soddisfare le
disposizioni della classe B delle norme EN 55022/55024, molto più severe
rispetto a quelle della classe A valide per il settore industriale, in quanto
prevedono una radiazione di disturbo di 10dBµV inferiore. I
mini-alimentatori della famiglia RAC sono dotati di serie di un filtro della
classe B, integrato nell'involucro stampato. I componenti del filtro come il
nucleo in ferrite e le bobine, possono avere dimensioni inferiori rispetto a
quelli di un circuito esterno a posteriori, poiché i disturbi vengono eliminati
direttamente alla fonte. Ciò riduce la potenza necessaria nel funzionamento a
vuoto e permette inoltre di risparmiare i costi dei componenti di filtraggio e
del test Cem. La nuova serie è adatta, oltre che per applicazioni Smart Home,
per un gran numero di applicazioni nella domotica, nei sistemi di sicurezza e
negli impianti di comunicazione. I nuovi moduli sono concepiti per un
funzionamento continuo di molti anni senza compromessi e sono certificati
conformemente a CE ed UL come resistenti ai corti circuiti, alle sovratensioni
e ai sovraccarichi. Come produttore europeo con orientamento globale Recom
utilizza solo componenti di alta qualità. Già durante lo sviluppo i prototipi
vengono sottoposti agli intensi test Halt. La qualità della produzione in corso
viene assicurata con i test Hass. La durata della garanzia è di 3 anni.

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