Guida ai sistemi di trasmissione ad alta tensione in corrente continua (HVDC)-1

La tecnologia per la trasmissione di energia elettrica ad alta tensione in corrente continua (HVDC ossia high voltage direct current) ha caratteristiche che la rendono particolarmente interessante per determinate applicazioni di trasmissione dell’energia elettrica.
In particolare, la trasmissione HVDC è ampiamente riconosciuta come vantaggiosa per coprire lunghe distanze con grandi livelli di potenza attraverso linee aeree o cavi sottomarini. Con l\'aumentare della distanza, infatti, risultano più economicamente competitive le linee elettriche in corrente continua rispetto alle linee elettriche in corrente alternata (AC).

Negli ultimi anni questa possibilità di trasmissione ha acquisito sempre più considerazione in base alla elevata maturità tecnologica raggiunta. Una nuova generazione di convertitori ha ampliato le potenzialità della trasmissione HVDC includendo applicazioni sulle linee in cavo sotterraneo, l’offshore e la stabilizzazione di tensione. L’HVDC può essere anche proficuamente utilizzato per interconnettere sistemi separati, quando le connessioni tradizionali in corrente alternata non possono essere usate (ad esempio per la connessione fra due sistemi AC funzionanti a frequenza diversa). In tabella 1 si può vedere un sintetico confronto tra i due sistemi di trasmissione.

Con il sistema HVDC inoltre, la quantità e la direzione dell’energia possono essere controllati rapidamente e accuratamente. Questa possibilità viene spesso sfruttata per migliorare le caratteristiche e l\'efficienza delle reti in corrente alternata (ad esempio per risolvere problematiche di gestione del sistema di trasmissione quali possibili congestioni lungo specifici corridoi).
Nei sistemi HVDC l\'energia prelevata in un punto della rete in corrente alternata (AC) viene trasformata in corrente continua (DC) in una stazione di conversione. Da qui l’energia elettrica viene trasmessa in corrente continua, da una linea elettrica o da una cavo alla stazione di arrivo, dove viene riconvertita in corrente alternata (AC) e immessa nella rete di destinazione in corrente alternata (AC). In genere, la potenza di un sistema di trasmissione HVDC è superiore a 100 MW ed è solitamente compresa nella fascia tra 1000 - 3000 MW. Nelle figure 1 e 2 si vedono una stazione di conversione ed una linea HVDC.

Confronto fra trasmissione HVDC e trasmissione AC
Vantaggi della soluzione HVDC	Svantaggi della soluzione HVDC
Una linea DC ha un costo di investimento inferiore rispetto ad una linea AC della stessa capacità di trasporto (nonostante un costo superiore per le stazioni di conversione). Si ha una lunghezza minima alla quale il costo di un impianto DC equivale a quello di un impianto in AC di pari potenza. Attualmente per impianti in alta tensione (400 kV AC o 400÷500 kV DC) con capacità di trasporto superiore al migliaio di MW, questa distanza critica è dell\'ordine dei 600÷700 km	Le stazioni di conversione sono più complesse delle stazioni tradizionali AC in AT; è anche più complesso il sistema di controllo e regolazione delle stesse, le cui potenzialità devono essere ben coordinate con il sistema AC esterno
L\'impatto ambientale di un elettrodotto DC è inferiore a quello di un elettrodotto di pari potenza in AC sia dal punto di vista dell\'inquinamento elettromagnetico (la componente principale è di tipo statico e comunque vi è un effetto di compensazione nel caso di sistemi HVDC bipolari in cui la corrente DC in un polo ha una direzione e nell\'altro la direzione opposta) che visivo (tralicci con ingombri minori)	Il funzionamento corretto e stabile di un sistema HVDC richiede che il rapporto di corto circuito (potenza di corto circuito del nodo di rete rispetto alla potenza della stessa stazione di conversione) sia superiore almeno a 3
Il flusso di potenza su una linea c.c. è sostanzialmente dipendente dai riferimenti impostati per il controllo delle stazioni di conversione e non dalle condizioni del sistema AC esterno al collegamento stesso	Un ponte di conversione a tiristori, rispetto alla rete AC è una fonte di disturbi armonici, in particolare correnti armoniche (con ponti dodecafase l\'ordine è 12xn±1 con n = numero intero), che richiedono l\'installazione di filtri AC allo scopo di contenere la distorsione armonica sulla tensione di rete
Una linea DC bipolare (ovvero con un polo esercito alla tensione +V e l\'altro alla tensione -V) è paragonabile ad una linea AC in doppia terna, con alcuni vantaggi. A seguito del fuori servizio di un polo della linea DC per guasto permanente sullo stesso, il polo rimanente rimane in esercizio trasferendo un valore di potenza determinato dai riferimenti imposti al controllo delle stazioni di conversione, senza subire problematiche di sovraccarico come al contrario può essere possibile nel caso di una doppia terna AC, in cui il livello di potenza trasmessa sulla terna rimasta in servizio dipende dalle condizioni post-guasto del sistema elettrico a cui la linea appartiene	Un ponte a tiristori per sistemi HVDC dal punto di vista della potenza reattiva si comporta come un carico ohmico-induttivo, che per i dimensionamenti usualmente impiegati, determina in concomitanza della potenza nominale, un assorbimento dalla rete AC di una certa potenza reattiva.. Tale fatto implica l\'installazione di più banchi di condensatori adeguati. Alternativamente, ed è la soluzione più praticata, i filtri AC per le armoniche di corrente, alla frequenza fondamentale forniscono la potenza reattiva necessaria per contenere il flusso della stessa dalla rete.
I sistemi HVDC possono essere facilmente progettati anche con configurazioni multiterminale, rendendo possibile anche una rete DC in alta tensione

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