Sistemi di accumulo

L’utilizzo della corrente continua a bordo di grandi navi apre un fronte di ricerca di grande interesse per il settore navale: i sistemi di accumulo.

La sfida posta dal progetto MVDC Large Ship è stata quella di studiare nuovi campi di applicazione degli accumuli per conseguire prestazioni più elevate e garantire un necessario innalzamento del livello di sicurezza del sistema elettrico navale.

Presa di carico di un thruster ottenibile con l’accumulo (linea verde) ed ottenibile con i soli generatori diesel (linea rossa).

Il progetto ha valutato l’applicazione degli accumuli per stabilizzare la rete di distribuzione in DC in presenza di carichi a potenza costante che possono compromettere la stabilità del sistema.

Dalle applicazioni analizzate si osserva come l’elemento d’accumulo possa giocare un ruolo di rilievo all’interno della rete non solo per quanto riguarda la sicurezza e l’affidabilità, ma anche per quanto riguarda un migliore impiego dei diesel in termini di manutenzione e vita utile.

Un primo aspetto analizzato dal progetto ha riguardato l’attracco della nave in porto. In particolare grazie all’inserimento di un sistema di accumulo è stato possibile ridurre il tempo necessario alle eliche di manovra per raggiungere la condizione di lavoro alla piena potenza. Questa soluzione permette inoltre di migliorare il funzionamento dei motori diesel riducendo le elevate sollecitazioni che si hanno durante la manovra. La dimensione dei sistemi di accumulo è stata stimata, per la nave in esame, nell’ordine di 1 m³ per una potenza richiesta di 1 MW ed un energia pari a 2.5 kWh.

Un secondo aspetto ha riguardato l’introduzione di accumuli per sostenere la rete di alimentazione durante le fasi di riconfigurazione della stessa a seguito della perdita di gruppi di generazione. A titolo di esempio per la nave allo studio è ipotizzabile impiegare un sistema di accumulo in grado di erogare una potenza di 7 MW per un tempo pari a quello di riconfigurazione della rete dell’ordine delle centinaia di millisecondi.

Un terzo aspetto ha riguardato la possibilità di innalzare momentaneamente le correnti di corto nelle reti AC alimentate da convertitori elettronici DC/AC. Infatti in questa tipologia di reti, in particolare in presenza di grossi carichi, può non essere garantito il corretto funzionamento delle tradizionali protezioni di massima corrente. Grazie all’introduzione del sistema di accumulo è possibile conseguire la selettività delle protezioni convenzionali migliorando globalmente la sicurezza e la funzionalità dell’impianto. Ipotizzando ad esempio una rete AC da 250 kW è necessario un sistema di accumulo il cui ingombro è dell’ordine di 0.1 m³.

Schema rappresentativo della rete comprensivo dei sistemi di accumulo.

Gli studi condotti hanno in particolare focalizzato l’attenzione sugli ingombri e pesi degli accumuli e hanno evidenziato come sia possibile far svolgere agli stessi dispositivi di accumulo più funzioni. In tal modo si conseguono vantaggi sia sotto il profilo economico che sotto quello degli ingombri e dei pesi grazie alla riduzione del numero di elementi di accumulo presenti nella rete.