Fibre ottiche: le attività del CT86

Cristiano Masini, Presidente CEI CT 320

Chiara Gandolfi, Segretario CEI CT 320

Andrea Nafi, Segretario Tecnico Referente CEI CT 320

Origine del CEI CT 320

Prima di addentrarci sul motivo per cui l’LVDC, “Low Voltage Direct Current”, possa essere definita un’energia elettrica a portata di tutti faremo un passo indietro nel tempo per informare sui passaggi che hanno dato origine alla costituzione del CT 320 “Corrente continua in bassa tensione e LVDC”.

Il tutto ha avuto origine nell’anno 2009, quando i temi sulla corrente continua in bassa tensione sono stati avviati in sede IEC con la creazione del SG 4 “Strategic Group – LVDC distribution system up to 1500 V DC”, con l’obiettivo principale di valutare se vi fossero condizioni di mercato adatte per sviluppare programmi di carattere tecnico legati alla fornitura dell’energia elettrica in LVDC.

Concluso il lavoro del SG 4, sempre in ambito IEC, è stato deciso di costituire il SEG 4 “System Evaluation Group – Low Voltage Direct Current Application, Distribution and Safety for use in Developed and Developing Economies”, con lo scopo di valutare lo stato normativo nel campo dei prodotti e delle applicazioni in LVDC, con particolare attenzione al tema dell’accesso all’elettricità.

Lo stesso SEG 4, coadiuvato da diverse organizzazioni internazionali, ha infine pubblicato un rapporto dove si confermava la necessità, avanzata da diversi Paesi dell’area Africana, Asiatica e Sud-Americana, di sviluppare norme adeguate soprattutto per i temi dell’accesso all’elettricità piuttosto che all’accesso della cosiddetta “clean cooking” (o sistema pulito per la cottura dei cibi).

Lo stesso rapporto del SEG 4 riportava come obiettivo finale quello di far evolvere e progredire la società, in particolare quella delle aree rurali nel mondo, ricercando soluzioni tecniche che permettessero appunto un accesso facilitato all’elettricità.

Al termine dei lavori del SEG 4, al suo Coordinatore di nazionalità Indiana, venne richiesto di avviare in sede IEC la creazione di un comitato specifico che trattasse la problematica legata alla LVDC.

Tale richiesta si è quindi concretizzata nell’ottobre 2016 con la costituzione in sede IEC del Comitato di Sistema “Low Voltage Direct Current and Low Voltage Direct Current for Electricity Access”, SyC LVDC. Pur essendo un Comitato di Sistema, il SyC LVDC  è, a tutti gli effetti, gestito come un qualsiasi altro Technical Committee IEC; per assicurare un’adeguata copertura normativa, dovrà sostanzialmente occuparsi del coordinamento delle attività normative nell’ambito dell’LVDC con la possibilità della pubblicazione di Linee Guida utili per la progettazione e creazione di sistemi di distribuzione in LVDC ma potrà, se necessario, anche pubblicare documenti normativi seguendo le regole stabilite dalla IEC. Si occuperà inoltre di valutare se vi siano altre opportunità di sviluppo per l’utilizzo dell’elettricità in corrente continua valutandone i diversi casi d’uso.

Sulla scia dell’avvenuta costituzione in IEC del Comitato di Sistema SyC LVDC, in ambito nazionale è stata quindi proposta al Comitato Esecutivo del CEI la costituzione del suo comitato “mirror”.

Proposta accolta e approvata dallo stesso Comitato Esecutivo nel corso della riunione del 22 marzo 2017 dando così l’avvio al CT 320 “Corrente continua in bassa tensione e LVDC”.

Come per il suo comitato di riferimento in sede IEC, per la natura dei temi trattati, il CT 320 può essere definito un comitato trasversale in quanto, a seconda delle problematiche tecniche che di volta in volta verranno trattate, potrà coinvolgere altri Comitati Tecnici del CEI. In ambito nazionale, il CT 320 ha il compito di definire la posizione italiana sui documenti internazionali circolati, nominare esperti che possano parteci- pare ai diversi progetti che via via saranno pro- posti a livello internazionale e preparare propo- ste italiane da condividere in sede IEC.

Perché LVDC oggi?

Ma veniamo al motivo per cui l’LVDC possa essere definita come energia elettrica a portata di tutti in quanto di facile accesso.

In tal senso, bisogna partire da alcune considerazioni. Negli ultimi due decenni, a livello mondiale, 5 mega-tendenze hanno dato origine ad una domanda crescente per l’utilizzo della LVDC:

1. la richiesta nel settore fotovoltaico (PV), che sta crescendo in modo esponenziale grazie anche ai costi dei materiali e di installazione decisamente sempre più bassi;
2. la richiesta nel settore dell’illuminazione a LED che ha rivoluzionato e sostituito la tradizionale illuminazione a incandescenza;
3. la crescente attenzione sulla produzione dell’energia elettrica da fonti sostenibili e rinnovabili;
4. l’utilizzo dell’elettronica ormai sempre presente nelle diverse apparecchiature;
5. la diffusione della mobilità elettrica.

Oggi queste tendenze, tra loro combinate, sfidano il modello tradizionale della distribuzione dell’energia elettrica in corrente alternata portandoci a riflettere sul perché si continui nel distribuire l’energia elettrica in corrente alternata quando la sua generazione ed il suo consumo sono sempre più in corrente continua.

Questa stessa riflessione costituisce la base per il lavoro di un ampio gruppo di esperti che in sede IEC, tramite il Comitato di Sistema SyC LVDC, operano per preparare le basi tecniche necessarie per assicurare un’adeguata copertura normativa necessaria in previsione di una diffusione più ampia della LVDC.

In aggiunta, la distribuzione dell’energia elettrica in LVDC risulta migliore e più efficiente se paragonata alla distribuzione in corrente alternata.

Le applicazioni in LVDC, inoltre, sono ampie e varie nonché utilizzate a livello mondiale; spaziano da applicazioni di tipo residenziale e commerciale all’impiego nei data center, all’ambito ospedaliero, dei trasporti, dell’illuminazione e all’agricoltura.

Tanto più che risulta difficile trovare un’applicazione dove l’utilizzo dell’energia elettrica in LVDC non possa sostituire quello in corrente alternata. Da ultima, ma non meno importante considerazione, la distribuzione in LVDC è una delle tecnologie più importanti per consentire un ampio accesso all’energia e contribuire allo sviluppo costante delle economie dei Paesi a livello mondiale (electricity access).

LVDC e accesso all’energia

L’accesso all’energia è la priorità del SyC LVDC, e quindi anche del CT 320.

Oltre un miliardo di persone nel mondo risultano non avere accesso all’energia elettrica.

L’Organizzazione delle Nazioni Unite (ONU) riconosce l’accesso all’energia elettrica come chiave principale per lo sviluppo delle economie mondiali e del miglioramento delle condizioni sociali, facilitando la lotta alla povertà e alla fame, incrementando l’istruzione e migliorando l’assistenza sanitaria.

L’accesso all’energia elettrica, che deve essere affidabile e disponibile in quantità sufficiente quando necessario, influisce positivamente sulla vita delle persone e consente lo sviluppo economico. Una famiglia che giornalmente riceve energia elettrica per sole 2 o 3 ore al giorno e ad intervalli irregolari e non in quantità sufficiente, è di fatto per lo più lasciata al buio. È per questo motivo che la quantità, qualità, affidabilità, accessibilità, tempestività e legalità sono i fattori cruciali che determinano il reale accesso all’energia elettrica.

L’utilizzo dell’energia elettrica per cucinare i cibi o scaldare gli ambienti in alternativa alla legna o al kerosene, specie in vaste zone del continente africano, contribuirà a limitare i crescenti problemi di deforestazione e a migliorare la qualità della vita. La distribuzione dell’energia elettrica in LVDC può aiutare a raggiungere livelli di accesso all’energia progressivamente sempre più elevati.

Il lavoro del Comitato di Sistema IEC SyC LVDC è quello di fornire le fondamenta tecniche per la standardizzazione della generazione di energia connessa e non connessa alla rete, comprese le mini-grid; di promuovere soluzioni quali l’utilizzo del fotovoltaico nei sistemi domestici e l’utilizzo di apparecchi in LVDC.

Ma perché l’energia elettrica deve essere distribuita in LVDC? Oggi, nella maggior parte dei Paesi mondiali, l’energia elettrica è distribuita in corrente alternata a tensioni e frequenze diverse. La ragione è storica. Quando si iniziarono a costruire le reti elettriche, la scelta tra la distribuzione in corrente continua o alternata era in competizione. L’elettricità in corrente continua doveva essere prodotta vicino a dove veniva consumata ad un livello di tensione pari a quello utilizzato dalle lampade e dagli elettrodomestici date le perdite di trasferimento della potenza a bassi livelli di tensione.

Fu così che la scelta della distribuzione dell’energia elettrica in corrente alternata venne preferita perché risultava più economica, conveniente e sicura; grazie ai trasformatori è stato da subito possibile adattare i livelli di tensione a secondo delle applicazioni, garantendo il trasporto di energia a tensioni elevate per ridurre le perdite.

Ma le cose da allora sono radicalmente mutate. Infatti, senza rendercene conto, oggi viviamo in un mondo circondato da apparecchiature alimentate in corrente continua. I dispositivi elettronici sono alimentati in corrente continua: apparecchi multimediali, telefoni cellulari, lampade a LED, lavatrici, frigoriferi, ven- tilatori e sistemi di condizionamento.

Oggi molte di queste apparecchiature sono presenti sul mercato con dispositivi che convertono in corrente continua la corrente alternata distribuita dalla rete. In questo processo di conversione parte dell’energia viene persa riducendo il rendimento dei dispositivi.

Con la proliferazione dei pannelli solari installati sui tetti degli edifici (o nelle loro vicinanze), o grazie all’utilizzo di micro-turbine eoliche o idroelettriche, la rete elettrica sta passando da un sistema centralizzato a uno decentralizzato con generazione installata vicino a dove deve essere impiegata, permettendo così alle famiglie e alle imprese di raggiugere l’autonomia dall’elettricità pubblica.

Molti dei problemi tecnici che in passato hanno bloccato lo sviluppo della distribuzione dell’energia elettrica in corrente continua non costituiscono più un ostacolo e nel mondo di oggi la distribuzione energetica in corrente continua offre significativi vantaggi rispetto a quella in corrente alternata in termini di efficienza energetica e qualità dell’energia. Convertitori in corrente continua sempre più efficienti, la riduzione dei costi nei sistemi fotovoltaici, lo sviluppo dell’illuminazione a LED e la recente disponibilità di batterie ad alte prestazioni e a basso costo, incoraggiano il rapido sviluppo di impianti di alimentazione in corrente continua nelle aree rurali e suburbane.

Da queste analisi deriva lo slogan che caratterizza il CT 320 “LVDC, energia elettrica a portata di tutti”.

LVDC e normazione

Il Comitato IEC SyC LVDC “mirror” del CT 320 del CEI sta conducendo sforzi per garantire la sicurezza della tecnologia LVDC nel suo utilizzo e nell’elettrificazione delle aree rurali, ma anche nei data centre, negli ospedali e in altre aree dove è possibile utilizzare direttamente molta energia senza che questa venga persa nella sua conversione.

In tal senso, molto lavoro tecnico dovrà essere fatto perché se la distribuzione in corrente alternata beneficia di oltre 100 anni di normazione, la distribuzione in grande quantità di energia elettrica in corrente continua è relativamente nuova.

Ciò tuttavia non significa che la normazione in LVDC debba partire da zero.

La maggior parte delle Norme possono essere opportunamente integrate/modificate per l’utilizzo in corrente continua aggiungendo prescrizioni adeguate. L’obiettivo è e sarà quello di rendere la distribuzione in corrente continua e i prodotti da essa alimentati sicuri quanto lo sono quelli in corrente alternata.

In tabella 1 è riportato un elenco dei CT IEC coinvolti nella LVDC.

Conclusioni

LVDC è una tecnologia dirompente che molto probabilmente cambierà radicalmente e accelererà l’acces- so all’energia elettrica.

Prevede inoltre di fornire opportunità per la crescita delle attività economiche locali, ma anche per lo svi- luppo e produzione di apparecchi elettrici alimentati in corrente continua e relativi materiali adatti. Il lavoro normativo del CT 320, e del suo corrispettivo SyC LVDC, è un contributo fondamentale per lo sviluppo di questi processi, con attenzione particolare nel garantirne la loro sicurezza.

* Le foto di questo articolo sono tratte dal documento IEC “Electricity access. More than a promise: LVDC”