Requisiti stringenti per i condensatori per le energie rinnovabili

COMPONENTI PASSIVI –

Quello delle energie rinnovabili è un settore che sta cominciando a realizzare il proprio grande potenziale. Offre ai progettisti e ai produttori di componenti passivi, in particolare di condensatori, una grossa opportunità che ne mette alla prova le capacità tecniche.

Rispetto alle altre principali aree applicative dei condensatori, come il mercato automobilistico e quello dell'elettronica di consumo, lo sfruttamento delle energie rinnovabili non è così soggetto agli alti e bassi delle economie nazionali e globale. Siamo tutti più che consapevoli dell'impatto che l'attuale situazione economica mondiale sta avendo sulla fiducia delle persone e sulla loro capacità di effettuare acquisti importanti, come nuove automobili e apparecchiature elettroniche di un certo 'peso'. Il settore delle energie rinnovabili viene tuttavia proiettato in avanti da un impeto ambientalista 'verde', che viene spesso affiancato da sovvenzioni governative e da un crescente numero di direttive e normative tese a migliorare il rendimento energetico.

Applicazioni nelle energie rinnovabili
I progettisti e i produttori di condensatori come Kemet stanno lavorando a stretto contatto con i clienti nel settore delle energie rinnovabili per soddisfare requisiti specifici e spesso molto particolari. Le grandi turbine eoliche commerciali sono forse l'applicazione di più elevato profilo nell'ambito delle energie rinnovabili, ma i produttori di condensatori stanno fornendo anche dispositivi per sistemi di recupero dell'energia cinetica come il Kers (Kinetic Energy Recovery System) in ambito automobilistico, inverter per impianti fotovoltaici e turbine per lo sfruttamento del moto ondoso. Le tipologie di condensatore che trovano applicazione nei sistemi per lo sfruttamento delle energie rinnovabili comprendono i componenti di potenza a film ed elettrolitici di grandi dimensioni. Si tratta di dispositivi utilizzati nei filtri, nel ramo in continua degli inverter, e nei soppressori di transitori (snubber) a protezione degli Igbt. I componenti ceramici per alte tensioni e i condensatori a film sono adatti anche all'impiego nell'elettronica 'di testa' dei sistemi a energia rinnovabile. Inoltre, la circuiteria di controllo indispensabile in ogni genere di apparecchiatura ha sempre più necessità degli ultimi progressi nelle tecnologie in ceramica e in tantalio.

Requisiti stringenti
La maggior parte dei sistemi per le energie rinnovabili presenta requisiti alquanto stringenti relativamente alle specifiche elettriche ed elettroniche dei condensatori e degli altri componenti circuitali. Questi requisiti vengono esasperati da quelle che molto spesso sono condizioni di funzionamento estremamente severe. Inoltre, in apparecchiature come le turbine che traggono energia dal vento o dalle onde e che devono poter funzionare senza interruzioni in luoghi remoti difficilmente accessibili, l'affidabilità e l'aspettativa di vita devono essere estremamente buone e generalmente superiori a quelle dei normali dispositivi commerciali. I sistemi per lo sfruttamento delle energie rinnovabili richiedono che le perdite tra l'energia assorbita dall'ambiente e quella effettivamente erogata all'utilizzatore siano mantenute al minimo. Diventa pertanto fondamentale impiegare condensatori dotati di elevato rendimento, bassa resistenza serie equivalente e bassa induttanza serie equivalente. Ogni singolo dispositivo deve poi offrire valori di capacità e fattori di dissipazione costanti quando viene sottoposto ad ampie escursioni della frequenza di funzionamento e delle condizioni ambientali di temperatura e umidità.

Soluzioni su misura
L'alquanto singolare sfida che le applicazioni di energia rinnovabile rappresentano per i componenti inclusi nei propri circuiti, tra cui i condensatori, si traduce più spesso che mai nella realizzazione di soluzioni ritagliate attorno a bisogni specifici. Ad esempio, un'azienda come Kemet che mette a disposizione una completa gamma di tipologie di condensatori (tra cui elettrolitici, ceramici, a film e al tantalio) trova che oltre il 90% delle soluzioni che dispensa in questo settore, invece di essere componenti commerciali standard, sono progettate in maniera mirata partendo dalle specifiche esigenze del cliente. Nel caso dei condensatori elettrolitici, il procedimento comprende il calcolo della vita media del componente sulla base di precise e stringenti specifiche fornite dal cliente. Kemet può successivamente fornire campioni dotati di termocoppie integrate affinché sia possibile sincerarsi tramite misure effettive che le condizioni di funzionamento nel mondo reale si accordino con quelle previste dal modello teorico. Diventa così possibile conseguire la massima estensione della vita del dispositivo - un fattore essenziale quando l'accessibilità è limitata e i costi di manutenzione sono proibitivi. In maniera analoga, possono essere prodotte delle versioni personalizzate dei condensatori di potenza a film che offrano una lunga vita operativa a tensioni più alte nei rami in continua e al contempo soddisfino requisiti più stringenti in termini di intervallo di temperatura e tensione di lavoro.

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