Redes eléctricas: CA vs CC

Guy Allee en Intel Research escribió sobre este tema el año pasado: DC: una idea cuyo tiempo ¿ha llegado y se ha ido? : en apoyo de una cuadrícula de 380 VCC, con los siguientes puntos:

  

• 7% de ahorro de energía frente a alta eficiencia 415 VCA; 28% vs Corriente   Típico 208VAC
  
• 15% menos costo de capital
  
• 15% menos componentes de PSU
  
• 33% de ahorro de espacio en el centro de datos
  
• Mejora de la confiabilidad del 200%, que llega al 1000% si se conecta directamente   el bus de la batería
  
• Eliminación de armónicos e inherentemente inmune a otras fuentes de alimentación de CA   problemas de calidad
  
• La afinidad natural con la generación de energía alternativa (fotovoltaica y eólica son   ~ 400 Vcc internamente, y en realidad   perder energía y amp; eficiencia cuando eres   obligado a convertir a AC)
  

Añadió en los comentarios:

  

Escogimos muy deliberadamente 380 Vcc   porque quieres llegar a un nivel tan alto   voltaje que puede pagar   eficiencia. Al mismo tiempo esto   estándar está apuntando a baja tensión   solo aplicaciones (< 600V). Lo haríamos   han ido más alto, pero hay   barreras de costo estructural a 400 Vcc y   420Vcc. A 380Vdc nos quedamos con el   el mismo volumen de partes nominales que AC es   Usando y obteniendo los beneficios del costo de volumen.   de piggybacking en la mayor parte de la corriente   Volúmenes de componentes de alimentación de CA. Soy   Seguro que también puedes apreciar el   sumadores de costos significativos que +/- 340Vdc   Tiene en el equipo de seguridad personal,   por lo que el estándar permite una   Distribución rentable de +/- 190 Vcc.   Así tenemos la más alta eficiencia.   sin embargo, estándar rentable. Y con   La afinidad entre otras industrias,   FV, viento, vehículos eléctricos, y   Iluminación, la economía del volumen parece.   convincente.

También menciona la idea de una distribución mixta de AC y DC dentro de un edificio (por ejemplo, centros de datos). Para obtener más información sobre esa iniciativa, consulte el sitio web de EMerge Alliance: enlace .

Seguridad. Tener HVDC a través del enchufe de pared no es inteligente. Desenchufe un dispositivo de alta corriente sin apagarlo primero, se producirá un gran arco

Respuesta corta:

No.

Respuesta larga:

La ventaja de la CA para distribuir la potencia en una distancia se debe a la facilidad de cambiar los voltajes utilizando un transformador. La conversión de la potencia de CC de una tensión a otra requiere un gran convertidor rotativo giratorio o un conjunto motor-generador, que es difícil, costoso, ineficiente y requiere mantenimiento, mientras que con CA se puede cambiar la tensión con transformadores simples y eficientes que no tienen partes móviles. y requieren muy poco mantenimiento.

Lectura sugerida:

War of Currents

Puede que tengas razón. AC una vez tuvo una gran ventaja sobre DC en el pasado. Pero a medida que se redujo el costo de los convertidores DC-DC, la ventaja relativa de AC se redujo y en algunos casos se cruzó. Si estuviéramos diseñando un nuevo sistema de transmisión de energía hoy, DC en todas partes podría reducir los costos totales del sistema.

Para una potencia y niveles de corriente y confiabilidad equivalentes, DC requiere partes ligeramente más fuertes para los interruptores, fusibles y pararrayos; pero AC requiere líneas de transmisión un poco más caras y una mejor coordinación de los generadores de energía para evitar fallas en cascada.

Aunque (por razones históricas) el equipo de CA tiene ventajas de economía de escala de la producción en masa sobre el equipo de CC, los diseñadores de muchos los últimos sistemas de transmisión de energía a larga distancia aparentemente han decidido que usar CC de alto voltaje (normalmente 200,000 VCC) ) tiene menores costos netos del sistema que el uso de AC.

Aunque (por razones históricas) muchos aviones y el Transbordador Espacial utilizan 400 Hz 120 VCA, los primeros planes para la estación espacial internacional exigían que usara una potencia de distribución de 20,000 Hz 440 VCA (!), hasta que las prioridades del programa cambiaran y Los ingenieros cambiaron a 120 VDC de potencia. ( p. 543)

Gente en Google ( a , b ) ha sugerido a los fabricantes de computadoras de escritorio y servidores que el costo neto podría bajar si cambiamos a "suministros solo de 12V" que se convierten La alimentación de CA a 12 VDC, y luego la placa madre de la computadora solo requiere 12 VDC, lo que reduce a la cantidad de voltajes que necesita (como la mayoría de las computadoras portátiles), en lugar de la configuración actual de la fuente de alimentación ATX que tiene un grueso conjunto de cables. con una variedad variada de voltajes.

Lee Felsenstein y Douglas Adams han ido aún más lejos y pidieron que alguien desarrolle un sistema de distribución estándar de 12 VCC. ( c , d )

Hay otro punto, que me gusta agregar, en mi opinión, por qué no podemos omitir AC. Las pistas largas, especialmente los cables, se hacen mejor en DC (debido a la inductancia / capactancia que son costosas de manejar en distancias más largas).

Lo importante es que las líneas HVDC son punto a punto. Una red de malla DC es una historia completamente diferente. Si en algún punto de la cuadrícula se produce un error, por ejemplo, un árbol cae en la línea, toda la red mallada está caída (el voltaje cae a casi cero y los convertidores tienen que apagarse).
En CA, la impedancia está mayormente influenciada por la inductancia, por lo que tenemos una impedancia mucho mayor que en DC, donde la impedancia es mayor que la resistencia. Si un árbol cae en una línea de CA, la volatilidad en ese punto es cero. Pero la alta corriente de error y la alta impedancia hacen un gran voltaje. Así que solo esta línea está fuera, los otros (si no están muy cerca) tienen (casi) su voltaje normal. En DC, la impedancia es muy pequeña, por lo que la volatilidad en toda la red mallada se reduce a casi cero y no solo a una línea sino a toda la red hacia abajo. También debe saber que el equilibrio de la producción de energía y el consumo en CA se realiza a través de la frecuencia. En DC se realiza mediante tensión. Esto debería hacer obvio que un problema tan grande con el voltaje no es bueno en absoluto.
Si alguien quisiera traspasar cualquier poder significativo sobre esta red con baja volatilidad o desea aumentar la volatilidad, se necesitan corrientes muy muy grandes, tan grandes, que las líneas simplemente se fundirán. Por lo tanto, los convertidores se apagan (apagón) y esperan hasta que la línea esté reparada y lista.

Respuesta corta:    No tan rapido Más:    Los convertidores de estado sólido son bastante buenos. La transmisión a larga distancia tiene muchas ventajas. El recorrido corto probablemente todavía se beneficia de los transformadores.

Información adicional: hay algunas líneas de alimentación de CC en el mundo. Tomemos como ejemplo la línea HVDC en Itaipu , que se encuentra entre las instalaciones HVDC más importantes del mundo. Es una línea de 6300 MW con 780 km de longitud.