Tutto è cominciato nel 1881 all’Expo Internazionale dell’Elettricità di Parigi, dove Thomas Alva Edison invitò il mondo ad ammirare una nuova invenzione: la luce elettrica generata da lampadine a incandescenza. A quel tempo, le reti elettriche in corrente continua erano la norma. Per far sì che la sua invenzione avesse successo, Edison si trovò a dover fronteggiare l’enorme sfida dell’elettrificazione delle più grandi città dell’epoca, come New York, Londra e Parigi. Edison lavorò con 110 V in corrente continua. A causa della grande dispersione di tensione lungo i cavi per corrente continua, l’energia poteva, in ogni caso, essere trasmessa solo a una distanza relativamente breve. Questo significava che le centrali elettriche dovevano essere costruite solo al centro delle grandi città, poiché ciascuna centrale poteva fornire energia a edifici nel solo raggio di 1,5 km. Sebbene questo si possa difficilmente immaginare al giorno d’oggi, tali centrali elettriche sono state effettivamente costruite in tutti i maggiori centri urbani. In ogni caso, divenne presto evidente che non era possibile gestire le reti elettriche in corrente continua a costi ragionevoli nelle aree poco edificate. George Westighouse a quel punto si fece venire in mente l’idea di sostituirla con la corrente alternata. La corrente alternata offriva due vantaggi principali: poteva essere facilmente trasformata in corrente ad alta tensione e potevano essere adottati cavi più lunghi e più sottili senza perdite di potenza significative. Durante i primi anni del 1890 i due inventori divennero avversari nella battaglia delle correnti. Alla fine Westinghouse prevalse, anche grazie all’assistenza di Nikola Tesla, l’inventore del motore a induzione a corrente alternata polifase. Questo è il motivo per cui abbiamo ancora nelle nostre case impianti elettrici in corrente alternata, mentre miliardi di alimentatori elettrici nel mondo alimentano la nostra elettronica di consumo con corrente continua.
Rinascita della corrente continua?
Le smart home autoalimentate del futuro porteranno a una nuova era di corrente continua? E le reti elettriche in corrente continua torneranno ad essere un’opzione interessante? Questo potrebbe non essere così inverosimile come sembra. Pensiamo al sole: ci fornisce energia, giorno dopo giorno e al minimo costo. Gli impianti fotovoltaici sono diventati quindi una delle alternative più popolari per i proprietari di case che desiderano diventare meno dipendenti dalla rete pubblica. Queste due sorgenti elettriche sono, in ogni caso, non immediatamente compatibili. Praticamente tutti i nostri edifici sono cablati per la corrente alternata. Questo significa che l’elettricità generata attraverso i pannelli fotovoltaici non può essere usata senza convertirla a 230 VAC/50 Hz. Mentre i moderni invertitori hanno un’efficienza ≥95%, parte dell’energia va ancora dispersa. L’energia ricavata dalla luce solare non sempre è disponibile quando ci serve, per esempio alla sera. Questo è quindi il motivo per cui molti impianti fotovoltaici immettono corrente nella rete elettrica. Nel recente passato, questa è stata un’opzione molto redditizia, perché le tariffe di immissione erano tenute artificialmente alte. Durante la recente recessione, gli incentivi a favore dell’energia rinnovabile sono stati gradualmente ridotti e l’immissione nella rete elettrica non è più un’opzione così interessante come qualche anno fa. I proprietari di impianti fotovoltaici stanno perciò considerando di ricablare l’impianto elettrico dei loro edifici in modo da poter usare la corrente continua per le proprie esigenze. Ciò può avvenire allacciando la corrente continua a una rete in corrente continua indipendente senza alcuna perdita. Tutta l’energia in eccesso può essere immagazzinata in una batteria tampone che assicura la fornitura quando non c’è la luce del sole. L’impianto interno in corrente continua fornisce elettricità alla maggior parte degli elettrodomestici, al sistema di illuminazione e a tutti gli elementi di controllo della smart home. Reti di questo tipo sono idealmente alimentate con corrente continua a 24 V, poiché questa è la tensione più efficiente in rapporto alle lunghezze e alle sezioni dei cavi. Qualora non ci sia abbastanza luce solare per ricaricare la batteria, questa può essere fornita dalla rete pubblica. Le smart home non elimineranno quindi la connessione a 230 V in corrente alternata. Un grande numero di elettrodomestici come lavatrici, frigoriferi e forni elettrici sono alimentati meglio dalla corrente alternata della rete elettrica. Questo vale anche per scaldabagni e pompe di calore. Il sistema di controllo del riscaldamento può, tuttavia, essere alimentato dalla rete in corrente continua.
Molti apparecchi funzionano a corrente continua
Perché qualcuno dovrebbe prendere in considerazione l’idea di installare una rete in corrente continua? Non è evidente che la maggior parte dei dispositivi nelle nostre case sono alimentati con corrente alternata dalla rete elettrica? In realtà questo non è del tutto vero. Nella maggior parte degli elettrodomestici occorre alimentare i componenti elettronici anziché i motori. Dal momento che questi componenti sono basati sulla tecnologia dei semiconduttori, essi lavorano con corrente continua. In altre parole, i 230 V in corrente alternata delle nostre spine elettriche viene trasformata in 24, 12 o 5 V in corrente continua per l’alimentazione dei sistemi elettronici. Gli impianti stereo, i Pc e altre macchine da ufficio sono dotati di grandi alimentatori che forniscono ai vari componenti interni la corrente continua richiesta. Questo sistema non comporta grandi sprechi, dal momento che l’efficienza raggiunta è ≥90% quando il dispositivo è in funzione. In modalità stand-by il consumo di energia è, in ogni caso, considerevole. E siamo onesti: molte delle apparecchiature nei nostri uffici e case sono in stand-by per la maggior parte del tempo e consumano corrente senza motivo. Fortunatamente, grazie alla Direttiva Europea EuP (Energy-using Products), questo cambierà presto. Dall’inizio del 2013 i dispositivi elettronici in stand-by possono presentare un consumo massimo di 500 mW. Per soddisfare i requisiti della direttiva, l’alimentatore deve includere un piccolo modulo Ac/Dc e un relè. Questo è il solo modo di ridurre il consumo in stand-by al di sotto del limite di 500 mW. I peggiori consumatori di corrente sono anche i meno visibili. Ci riferiamo qui ai numerosi caricatori che troviamo oggi nella maggior parte delle case. Questi sono apparecchi generalmente semplici che non costano molto. Quando entrano in funzione la parte problematica è il regolatore lineare (ad esempio della serie LM78) che riduce l’efficienza energetica intorno a uno spaventoso 60% o 65%. Mentre sarebbe possibile aumentare significativamente l’efficienza al tipico ≥95% installando un regolatore a commutazione (come quelli della serie R-78), molti produttori low-cost non desiderano spendere soldi extra. La questione che si pone è se questo approccio sia giusto per i consumatori, che finiranno per avere bollette dell’elettricità più alte. Con la tecnologia Led, anche l’illuminazione è diventata un’applicazione elettronica che funziona a corrente continua. Di nuovo, i diodi a emissione luminosa non possono essere alimentati direttamente dalla corrente continua della rete elettrica. Ciò che è richiesto qui sono driver Ac/Dc per Led. Per dispositivi di illuminazione domestica, Led da 15 W a 30 W sono la norma (dato che una lampadina Led da 25 W fornisce la stessa luce di una lampadina a incandescenza da 100 W). L’efficienza dei driver Led Ac/Dc in questa fascia di potenza è, comunque, raramente maggiore dell’80%. Questi esempi dimostrano che alimentando gli apparecchi con corrente alternata si produce uno spreco del 15-20% dell’energia utilizzata. Un impianto domestico in corrente continua eliminerebbe tutto questo spreco in un colpo solo. Se includiamo la perdita minima del 5% nella conversione dell’energia generata dall’impianto fotovoltaico, lo spreco aumenta all’incirca fino a un quarto dell’energia fornita. Questo non ce lo possiamo davvero permettere in tempi in cui i costi dell’energia continuano ad aumentare.
Solo un’utopia?
Qualcuno potrebbe argomentare che le reti in corrente continua sono realmente una soluzione solo per nuovi edifici e non avranno quindi grandi effetti sul consumo generale di energia. Ma non dovremmo iniziare a sviluppare e rendere effettive soluzioni per il futuro, anche se queste per il momento non sono adatte a tutte le case? Per di più ci sono ormai delle soluzioni che possono essere integrate ai sistemi in corrente alternata già esistenti. Un buon esempio qui è il sistema di alimentazione RAC03-SCR sviluppato da Recom. Grazie al suo design compatto, può essere inserito in ogni presa elettrica convenzionale. Si adatta inoltre a interruttori e prese elettriche standard, che lo rendono la soluzione perfetta per un’efficiente alimentazione di apparecchi di controllo, come ad esempio i display da parete per il controllo di serrande, imposte e impianti di illuminazione. Il RAC03-SCR può essere anche usato per caricare cellulari e apparecchi simili, dal momento che può essere installato dietro la presa Usb nel muro. Dato che le unità di controllo sono spesso installate nel quadro elettrico, la migliore soluzione in questo caso è montare l’alimentatore compatto su una guida Din. Questo può avvenire facilmente con l’adattatore universale per guida Din che Recom ha sviluppato per i suoi moduli Ac/Dc. I moduli possono essere regolati individualmente per adattarsi ad ogni potenza da 1 W a 10 W. Edison sarebbe felice di sapere che la sua idea sta vivendo una rinascita. Non c’è dubbio che, nel futuro prossimo, la maggior parte delle smart home saranno alimentate con corrente continua rinnovabile. Fino ad allora, perché non iniziare a risparmiare energia con soluzioni intelligenti come il Recom flat disk?
