PREFAZIONE
Dalla scoperta dell'elettricità al suo utilizzo diffuso come "elettricità" ed "energia elettrica", l'umanità ha percorso una lunga strada. Uno degli esempi più eclatanti è la "disputa" tra corrente alternata (AC) e corrente continua (DC). I protagonisti sono due geni contemporanei, Edison e Tesla. Tuttavia, ciò che è interessante è che, dal punto di vista dell'uomo moderno del XXI secolo, questo "dibattito" non è ancora stato completamente vinto o perso.

Sebbene attualmente tutto, dalle fonti di generazione di energia ai sistemi di trasporto elettrico, sia fondamentalmente a corrente alternata, la corrente continua è onnipresente in molti elettrodomestici e terminali. In particolare, la soluzione di alimentazione "CC per tutta la casa", che ha riscosso un grande successo negli ultimi anni, combina la tecnologia IoT e l'intelligenza artificiale per offrire una solida garanzia di "casa intelligente". Segui la Charging Head Network qui sotto per saperne di più su cosa sia la CC per tutta la casa.

INTRODUZIONE DI CONTESTO

La corrente continua (CC) in tutta la casa è un sistema elettrico che utilizza la corrente continua nelle abitazioni e negli edifici. Il concetto di "CC per tutta la casa" è stato proposto nel contesto in cui le carenze dei tradizionali sistemi a corrente alternata (CA) sono diventate sempre più evidenti e si è prestata sempre maggiore attenzione al concetto di riduzione delle emissioni di carbonio e di tutela ambientale.

SISTEMA DI CLIMATIZZAZIONE TRADIZIONALE

Attualmente, il sistema di alimentazione più diffuso al mondo è quello a corrente alternata. La corrente alternata è un sistema di trasmissione e distribuzione di energia che funziona sfruttando le variazioni del flusso di corrente causate dall'interazione tra campi elettrici e magnetici. Ecco le fasi principali del funzionamento di un sistema a corrente alternata:

GeneratoreIl punto di partenza di un sistema di alimentazione è il generatore. Un generatore è un dispositivo che converte l'energia meccanica in energia elettrica. Il principio di base consiste nel generare una forza elettromotrice indotta tagliando i fili con un campo magnetico rotante. Nei sistemi di alimentazione in corrente alternata, si utilizzano solitamente generatori sincroni, i cui rotori sono azionati da energia meccanica (come acqua, gas, vapore, ecc.) per generare un campo magnetico rotante.

Generazione di corrente alternataIl campo magnetico rotante nel generatore provoca variazioni nella forza elettromotrice indotta nei conduttori elettrici, generando così corrente alternata. La frequenza della corrente alternata è solitamente di 50 Hz o 60 Hz al secondo, a seconda degli standard del sistema elettrico nelle diverse regioni.

Trasformatore elevatore di tensione: la corrente alternata attraversa i trasformatori nelle linee di trasmissione dell'energia elettrica. Un trasformatore è un dispositivo che utilizza il principio dell'induzione elettromagnetica per modificare la tensione di una corrente elettrica senza modificarne la frequenza. Nel processo di trasmissione dell'energia, la corrente alternata ad alta tensione è più facile da trasmettere su lunghe distanze perché riduce le perdite di energia causate dalla resistenza.

Trasmissione e distribuzioneLa corrente alternata ad alta tensione viene trasmessa in vari luoghi attraverso linee di trasmissione e poi ridotta di tensione tramite trasformatori per soddisfare le esigenze dei diversi utilizzi. Tali sistemi di trasmissione e distribuzione consentono il trasferimento e l'utilizzo efficiente dell'energia elettrica tra diversi usi e località.

Applicazioni della corrente alternataPresso l'utente finale, l'energia CA viene fornita a case, aziende e impianti industriali. In questi luoghi, la corrente alternata viene utilizzata per alimentare una varietà di apparecchiature, tra cui illuminazione, stufe elettriche, motori elettrici, apparecchiature elettroniche e altro ancora.

In generale, i sistemi di alimentazione in corrente alternata (CA) si sono affermati alla fine del secolo scorso grazie a numerosi vantaggi, come la stabilità e la controllabilità dei sistemi a corrente alternata e le minori perdite di potenza sulle linee. Tuttavia, con il progresso della scienza e della tecnologia, il problema dello squilibrio dell'angolo di potenza nei sistemi di alimentazione in CA è diventato critico. Lo sviluppo dei sistemi di alimentazione ha portato alla nascita di numerosi dispositivi di potenza, come i raddrizzatori (che convertono la corrente alternata in corrente continua) e gli inverter (che convertono la corrente continua in corrente alternata). Anche la tecnologia di controllo delle valvole di conversione ha raggiunto un livello di precisione elevato, e la velocità di interruzione della corrente continua non è inferiore a quella degli interruttori automatici in corrente alternata.

Ciò fa sì che molte delle carenze del sistema a corrente continua scompaiano gradualmente, e si pongono le basi tecniche per la diffusione della corrente continua in tutta la casa.

ECONCETTO ECOLOGICO E A BASSE EMISSIONI DI CARBONIO

Negli ultimi anni, con l'emergere dei problemi climatici globali, in particolare l'effetto serra, le questioni relative alla protezione ambientale hanno ricevuto sempre maggiore attenzione. Poiché i sistemi di climatizzazione centralizzata (CC) sono più compatibili con i sistemi di energia rinnovabile, presentano vantaggi notevoli in termini di risparmio energetico e riduzione delle emissioni. Per questo motivo stanno riscuotendo sempre più interesse.

Inoltre, il sistema CC consente di risparmiare molti componenti e materiali grazie alla sua struttura circuitale "diretta-diretta", ed è anche perfettamente in linea con il concetto di "basso impatto ambientale e rispetto delle emissioni di carbonio".

CONCETTO DI INTELLIGENZA DOMESTICA

La base per l'applicazione della tecnologia DC per tutta la casa risiede nell'applicazione e nella promozione dell'intelligenza domestica. In altre parole, l'applicazione interna dei sistemi DC si basa essenzialmente sull'intelligenza ed è un mezzo importante per potenziare l'“intelligenza dell'intera casa”.

Per "casa intelligente" si intende la connessione di vari dispositivi, elettrodomestici e sistemi domestici tramite tecnologie avanzate e sistemi intelligenti, al fine di ottenere un controllo centralizzato, l'automazione e il monitoraggio remoto, migliorando così la comodità, il comfort e la praticità della vita domestica, nonché la sicurezza e l'efficienza energetica.

FONDAMENTALE

I principi di implementazione dei sistemi intelligenti per tutta la casa coinvolgono molti aspetti chiave, tra cui la tecnologia dei sensori, i dispositivi intelligenti, le comunicazioni di rete, gli algoritmi intelligenti e i sistemi di controllo, le interfacce utente, la protezione della sicurezza e della privacy, nonché gli aggiornamenti e la manutenzione del software. Questi aspetti sono discussi in dettaglio di seguito.

Tecnologia dei sensori

Alla base di un sistema domotico per tutta la casa vi è una varietà di sensori utilizzati per monitorare l'ambiente domestico in tempo reale. I sensori ambientali includono sensori di temperatura, umidità, luce e qualità dell'aria per rilevare le condizioni interne. I sensori di movimento e i sensori magnetici per porte e finestre vengono utilizzati per rilevare la presenza di persone e lo stato di porte e finestre, fornendo dati di base per la sicurezza e l'automazione. I sensori di fumo e gas vengono utilizzati per monitorare incendi e gas nocivi al fine di migliorare la sicurezza domestica.

Dispositivo intelligente

Diversi dispositivi intelligenti costituiscono il nucleo del sistema domotico per tutta la casa. Illuminazione intelligente, elettrodomestici, serrature e telecamere offrono tutti funzioni controllabili da remoto tramite Internet. Questi dispositivi sono collegati a una rete unificata attraverso tecnologie di comunicazione wireless (come Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee), consentendo agli utenti di controllare e monitorare i dispositivi domestici via Internet, sempre e ovunque.

Telecomunicazione

I dispositivi del sistema domotico per tutta la casa sono connessi tramite Internet per formare un ecosistema intelligente. La tecnologia di comunicazione di rete garantisce che i dispositivi possano funzionare insieme senza problemi, offrendo al contempo la comodità del controllo remoto. Tramite i servizi cloud, gli utenti possono accedere da remoto ai sistemi domestici per monitorare e controllare a distanza lo stato dei dispositivi.

Algoritmi intelligenti e sistemi di controllo

Grazie all'intelligenza artificiale e agli algoritmi di apprendimento automatico, il sistema domotico per tutta la casa è in grado di analizzare ed elaborare in modo intelligente i dati raccolti dai sensori. Questi algoritmi consentono al sistema di apprendere le abitudini dell'utente, regolare automaticamente lo stato di funzionamento dei dispositivi e realizzare un processo decisionale e un controllo intelligenti. L'impostazione di attività programmate e condizioni di attivazione permette al sistema di eseguire automaticamente compiti in situazioni specifiche, migliorando il livello di automazione del sistema.

Interfaccia utente

Per consentire agli utenti di gestire il sistema domotico domestico in modo più pratico, sono disponibili diverse interfacce, tra cui applicazioni per dispositivi mobili, tablet e computer. Attraverso queste interfacce, gli utenti possono controllare e monitorare comodamente i dispositivi domestici da remoto. Inoltre, il controllo vocale permette di gestire i dispositivi intelligenti tramite comandi vocali, grazie all'utilizzo di assistenti vocali.

VANTAGGI DEL SISTEMA DI CONTROLLO CENTRALE PER TUTTA LA CASA

L'installazione di sistemi a corrente continua nelle abitazioni offre numerosi vantaggi, riassumibili in tre aspetti: elevata efficienza di trasmissione dell'energia, elevata integrazione delle energie rinnovabili e alta compatibilità con le apparecchiature.

EFFICIENZA

Innanzitutto, nei circuiti interni, le apparecchiature elettriche utilizzate spesso funzionano a bassa tensione e la corrente continua non richiede frequenti trasformazioni di tensione. Ridurre l'uso di trasformatori può ridurre efficacemente le perdite di energia.

In secondo luogo, le perdite nei fili e nei conduttori durante la trasmissione di corrente continua sono relativamente ridotte. Poiché la perdita di resistenza della corrente continua non varia con la direzione della corrente, può essere controllata e ridotta in modo più efficace. Ciò consente alla corrente continua di mostrare una maggiore efficienza energetica in alcuni scenari specifici, come la trasmissione di energia a breve distanza e i sistemi di alimentazione locali.

Infine, con lo sviluppo della tecnologia, sono stati introdotti nuovi convertitori elettronici e tecnologie di modulazione per migliorare l'efficienza energetica dei sistemi in corrente continua. Convertitori elettronici efficienti possono ridurre le perdite di conversione energetica e migliorare ulteriormente l'efficienza energetica complessiva dei sistemi di alimentazione in corrente continua.

INTEGRAZIONE DELLE ENERGIE RINNOVABILI

Nel sistema intelligente per tutta la casa, verranno introdotte e convertite in energia elettrica anche le energie rinnovabili. Ciò non solo permette di attuare il concetto di tutela ambientale, ma anche di sfruttare appieno la struttura e lo spazio dell'abitazione per garantire l'approvvigionamento energetico. Al contrario, i sistemi a corrente continua (CC) sono più facili da integrare con fonti di energia rinnovabile come l'energia solare ed eolica.

COMPATIBILITÀ DEL DISPOSITIVO

Il sistema a corrente continua (CC) offre una migliore compatibilità con le apparecchiature elettriche per interni. Attualmente, molte apparecchiature, come luci a LED, condizionatori d'aria, ecc., sono azionate a corrente continua. Ciò significa che i sistemi di alimentazione a corrente continua si prestano più facilmente al controllo e alla gestione intelligenti. Grazie alla tecnologia elettronica avanzata, è possibile controllare con maggiore precisione il funzionamento delle apparecchiature a corrente continua e realizzare una gestione energetica intelligente.

AMBITI DI APPLICAZIONE

I numerosi vantaggi del sistema a corrente continua appena menzionati si riflettono appieno solo in alcuni ambiti specifici. Uno di questi è l'ambiente interno, ed è per questo che un sistema a corrente continua per tutta la casa può dare il meglio di sé negli spazi interni moderni.

EDIFICIO RESIDENZIALE

Negli edifici residenziali, i sistemi a corrente continua (CC) per l'intera abitazione possono fornire energia efficiente per molteplici apparecchiature elettriche. I sistemi di illuminazione rappresentano un'area di applicazione significativa. I sistemi di illuminazione a LED alimentati a corrente continua possono ridurre le perdite di conversione energetica e migliorare l'efficienza energetica.

Inoltre, la corrente continua può essere utilizzata anche per alimentare dispositivi elettronici domestici, come computer, caricabatterie per cellulari, ecc. Questi dispositivi sono di per sé dispositivi a corrente continua senza ulteriori passaggi di conversione dell'energia.

EDIFICIO COMMERCIALE

Anche gli uffici e le strutture commerciali all'interno di edifici commerciali possono beneficiare di sistemi di alimentazione CC per l'intera abitazione. L'alimentazione CC per le apparecchiature d'ufficio e i sistemi di illuminazione contribuisce a migliorare l'efficienza energetica e a ridurre gli sprechi di energia.

Alcuni elettrodomestici e apparecchiature commerciali, in particolare quelli che richiedono alimentazione in corrente continua, possono funzionare in modo più efficiente, migliorando così l'efficienza energetica complessiva degli edifici commerciali.

APPLICAZIONI INDUSTRIALI

In ambito industriale, i sistemi a corrente continua per tutta la casa possono essere applicati alle apparecchiature delle linee di produzione e alle officine elettriche. Alcune apparecchiature industriali utilizzano la corrente continua. L'utilizzo della corrente continua può migliorare l'efficienza energetica e ridurre gli sprechi di energia. Ciò è particolarmente evidente nell'utilizzo di utensili elettrici e attrezzature da officina.

SISTEMI DI RICARICA E ACCUMULO DI ENERGIA PER VEICOLI ELETTRICI

Nel settore dei trasporti, i sistemi di alimentazione in corrente continua (CC) possono essere utilizzati per ricaricare i veicoli elettrici, migliorandone l'efficienza. Inoltre, i sistemi CC per l'intera abitazione possono essere integrati con sistemi di accumulo di energia a batteria, offrendo alle famiglie soluzioni efficienti per l'accumulo di energia e contribuendo ulteriormente al miglioramento dell'efficienza energetica.

TECNOLOGIA DELL'INFORMAZIONE E DELLE COMUNICAZIONI

Nel campo dell'informatica e delle comunicazioni, i data center e le stazioni base di comunicazione rappresentano scenari applicativi ideali per i sistemi di alimentazione in corrente continua (CC) per l'intera abitazione. Poiché molti dispositivi e server nei data center utilizzano l'alimentazione in CC, i sistemi di alimentazione in CC contribuiscono a migliorare le prestazioni dell'intero data center. Allo stesso modo, anche le stazioni base di comunicazione e le relative apparecchiature possono utilizzare l'alimentazione in CC per migliorare l'efficienza energetica del sistema e ridurre la dipendenza dai sistemi di alimentazione tradizionali.

COMPONENTI DEL SISTEMA DI COMMUTAZIONE CC PER TUTTA LA CASA

Come si costruisce dunque un sistema CC per tutta la casa? In sintesi, un sistema CC per tutta la casa può essere suddiviso in quattro parti: fonte di generazione di energia CC, sistema di accumulo di energia ausiliario, sistema di distribuzione dell'energia CC e apparecchiature elettriche ausiliarie.

DC FONTE DI ALIMENTAZIONE

In un sistema a corrente continua (CC), il punto di partenza è la fonte di alimentazione CC. A differenza del tradizionale sistema a corrente alternata (CA), l'alimentazione CC per l'intera abitazione generalmente non si basa completamente su un inverter per convertire la corrente alternata in corrente continua, ma sceglie fonti di energia rinnovabile esterne come unica o primaria fonte di energia.

Ad esempio, uno strato di pannelli solari verrà posato sulla parete esterna dell'edificio. La luce verrà convertita in corrente continua dai pannelli, che la immagazzineranno nel sistema di distribuzione dell'energia in corrente continua o la trasmetteranno direttamente alle apparecchiature terminali; in alternativa, è possibile installare una piccola turbina eolica sulla parte superiore per convertire l'energia prodotta in corrente continua. Attualmente, l'energia eolica e quella solare sono le fonti di energia in corrente continua più diffuse. In futuro potrebbero essercene altre, ma tutte richiedono convertitori per essere trasformate in corrente continua.

DC SISTEMA DI ACCUMULO DI ENERGIA

In generale, l'energia in corrente continua generata dalle fonti di alimentazione in corrente continua non viene trasmessa direttamente alle apparecchiature terminali, ma viene immagazzinata nel sistema di accumulo di energia in corrente continua. Quando l'apparecchiatura necessita di energia elettrica, la corrente viene rilasciata dal sistema di accumulo di energia in corrente continua per fornire alimentazione agli ambienti interni.

Il sistema di accumulo di energia in corrente continua (CC) funziona come un serbatoio che riceve l'energia elettrica convertita dalla sorgente di alimentazione in CC e la fornisce in modo continuo alle apparecchiature terminali. È importante sottolineare che, poiché la trasmissione in CC avviene tra la sorgente di alimentazione in CC e il sistema di accumulo, è possibile ridurre l'utilizzo di inverter e di numerosi altri dispositivi, il che non solo riduce i costi di progettazione del circuito, ma migliora anche la stabilità del sistema.

Pertanto, il sistema di accumulo di energia CC per tutta la casa è più simile al modulo di ricarica CC dei veicoli a energia alternativa rispetto al tradizionale "sistema solare accoppiato in CC".

Come mostrato nella figura sopra, il tradizionale "sistema solare accoppiato in corrente continua" deve trasmettere corrente alla rete elettrica, quindi dispone di moduli inverter solari aggiuntivi, mentre il "sistema solare accoppiato in corrente continua" con alimentazione in corrente continua per tutta la casa non richiede inverter, trasformatori di potenza e altri dispositivi, garantendo alta efficienza e risparmio energetico.

DC SISTEMA DI DISTRIBUZIONE DELL'ENERGIA ELETTRICA

Il cuore di un sistema CC per tutta la casa è il sistema di distribuzione CC, che svolge un ruolo fondamentale in un'abitazione, un edificio o qualsiasi altra struttura. Questo sistema è responsabile della distribuzione dell'energia dalla fonte ai vari dispositivi terminali, garantendo l'alimentazione elettrica a tutte le parti della casa.

EFFETTO

Distribuzione dell'energia: il sistema di distribuzione dell'energia in corrente continua (CC) è responsabile della distribuzione dell'energia elettrica proveniente da fonti energetiche (come pannelli solari, sistemi di accumulo di energia, ecc.) alle varie apparecchiature elettriche presenti in casa, tra cui illuminazione, elettrodomestici, apparecchiature elettroniche, ecc.

Migliorare l'efficienza energetica: grazie alla distribuzione di energia in corrente continua, è possibile ridurre le perdite di conversione energetica, migliorando così l'efficienza energetica dell'intero sistema. In particolare, l'integrazione con apparecchiature in corrente continua e fonti di energia rinnovabile consente un utilizzo più efficiente dell'energia elettrica.

Supporta dispositivi CC: uno degli aspetti fondamentali di un sistema CC per tutta la casa è il supporto all'alimentazione dei dispositivi CC, evitando la perdita di energia dovuta alla conversione da CA a CC.

COSTITUIRE

Quadro di distribuzione CC: Il quadro di distribuzione CC è un dispositivo chiave che distribuisce l'energia proveniente dai pannelli solari e dai sistemi di accumulo energetico ai vari circuiti e dispositivi presenti in casa. Include componenti come interruttori automatici CC e stabilizzatori di tensione per garantire una distribuzione stabile e affidabile dell'energia elettrica.

Sistema di controllo intelligente: per una gestione e un controllo intelligenti dell'energia, i sistemi DC per tutta la casa sono generalmente dotati di sistemi di controllo intelligenti. Questi possono includere funzionalità come il monitoraggio energetico, il controllo remoto e l'impostazione automatica di scenari per migliorare le prestazioni complessive del sistema.

Prese e interruttori CC: Per essere compatibili con le apparecchiature a corrente continua, le prese e gli interruttori della tua casa devono essere progettati con connessioni CC. Queste prese e interruttori possono essere utilizzati con apparecchiature alimentate a corrente continua garantendo sicurezza e praticità.

DC APPARECCHIATURE ELETTRICHE

Esistono così tanti apparecchi elettrici per interni alimentati a corrente continua (CC) che è impossibile elencarli tutti qui, ma si possono solo fare delle classificazioni approssimative. Prima di tutto, è necessario capire quali apparecchi richiedono corrente alternata (CA) e quali corrente continua (CC). In generale, gli apparecchi elettrici ad alta potenza richiedono tensioni più elevate e sono dotati di motori ad alto carico. Tali apparecchi sono alimentati a corrente alternata, come frigoriferi, condizionatori d'aria tradizionali, lavatrici, cappe aspiranti, ecc.

Esistono anche alcune apparecchiature elettriche che non richiedono motori ad alta potenza e i cui circuiti integrati di precisione possono funzionare solo a tensioni medie e basse, utilizzando un'alimentazione in corrente continua, come televisori, computer e registratori a nastro.

Naturalmente, la distinzione di cui sopra non è molto esaustiva. Attualmente, molti apparecchi ad alta potenza possono essere alimentati anche in corrente continua (CC). Ad esempio, sono comparsi condizionatori d'aria a frequenza variabile in CC, che utilizzano motori a CC con una maggiore silenziosità e un maggiore risparmio energetico. In generale, la chiave per stabilire se un'apparecchiatura elettrica funziona in corrente alternata (CA) o in corrente continua (CC) risiede nella struttura interna del dispositivo.

PCASO PRATICO DI COMPRESSIONE A CORRENTE CONTINUA DELL'INTERA CASA

Ecco alcuni esempi di "sistemi di alimentazione CC per tutta la casa" provenienti da tutto il mondo. Si può notare che si tratta fondamentalmente di soluzioni a basse emissioni di carbonio e rispettose dell'ambiente, il che dimostra che la principale forza trainante per i sistemi di alimentazione CC per tutta la casa rimane il concetto di tutela ambientale e che i sistemi CC intelligenti hanno ancora molta strada da fare.

La casa a emissioni zero in Svezia

Progetto di edificio a energia nuova nella zona dimostrativa di Zhongguancun

Il progetto edilizio a energia rinnovabile di Zhongguancun è un progetto dimostrativo promosso dal governo del distretto di Chaoyang a Pechino, in Cina, con l'obiettivo di promuovere l'edilizia sostenibile e l'utilizzo di energie rinnovabili. In questo progetto, alcuni edifici adottano sistemi a corrente continua (CC) per l'intera abitazione, integrati con pannelli solari e sistemi di accumulo energetico per la fornitura di corrente continua. L'obiettivo è ridurre l'impatto ambientale dell'edificio e migliorare l'efficienza energetica attraverso l'integrazione di energie rinnovabili e alimentazione a corrente continua.

Progetto residenziale ad energia sostenibile per l'Expo 2020 di Dubai, Emirati Arabi Uniti

Alla fiera di Dubai del 2020, diversi progetti hanno presentato abitazioni a energia sostenibile che utilizzano energie rinnovabili e sistemi a corrente continua per tutta la casa. Questi progetti mirano a migliorare l'efficienza energetica attraverso soluzioni energetiche innovative.

Progetto sperimentale di microrete CC in Giappone

In Giappone, alcuni progetti sperimentali di microreti hanno iniziato ad adottare sistemi a corrente continua per l'intera abitazione. Questi sistemi sono alimentati da energia solare ed eolica, fornendo al contempo corrente continua agli elettrodomestici e alle apparecchiature all'interno della casa.

La Casa del Centro Energetico

Il progetto, frutto della collaborazione tra la London South Bank University e il National Physical Laboratory del Regno Unito, si propone di realizzare un'abitazione a energia zero. La casa utilizza corrente continua, combinata con impianti fotovoltaici e sistemi di accumulo energetico, per un consumo energetico efficiente.

RASSOCIAZIONI DI SETTORE DI ALTO LIVELLO

La tecnologia di intelligenza centralizzata per la casa vi è già stata presentata in precedenza. Questa tecnologia è infatti supportata da diverse associazioni di settore. Charging Head Network ha censito le associazioni più rilevanti del settore. Qui vi presenteremo le associazioni che si occupano di sistemi di alimentazione centralizzata a corrente continua.

CARICA 

FCA

FCA (Fast Charging Alliance), il cui nome cinese è "Associazione dell'industria della ricarica rapida dei terminali del Guangdong", è stata fondata nel 2021. La tecnologia di ricarica rapida dei terminali è una capacità chiave che guida l'applicazione su larga scala della nuova generazione di tecnologie informatiche (tra cui 5G e intelligenza artificiale). Nel contesto dello sviluppo globale verso la neutralità carbonica, la ricarica rapida dei terminali contribuisce a ridurre i rifiuti elettronici e lo spreco di energia, a tutelare l'ambiente e a promuovere lo sviluppo sostenibile del settore, offrendo un'esperienza di ricarica più sicura e affidabile a centinaia di milioni di consumatori.

Al fine di accelerare la standardizzazione e l'industrializzazione della tecnologia di ricarica rapida dei terminali, l'Accademia di Tecnologia dell'Informazione e delle Comunicazioni, Huawei, OPPO, vivo e Xiaomi hanno assunto un ruolo guida nel lancio di un'iniziativa congiunta con tutte le parti coinvolte nella filiera industriale della ricarica rapida dei terminali, dai produttori di dispositivi completi ai chip, dagli strumenti ai caricabatterie e agli accessori. I preparativi inizieranno all'inizio del 2021. La creazione di questa associazione contribuirà a costruire una comunità di interessi nella filiera industriale, a creare una base industriale per la progettazione, la ricerca e lo sviluppo, la produzione, il collaudo e la certificazione della ricarica rapida dei terminali, a promuovere lo sviluppo di componenti elettronici di base, chip di fascia alta, materiali di base chiave e altri settori, e a impegnarsi per la creazione di cluster industriali innovativi di livello mondiale per i terminali di Kuaihong, che rivestono un'importanza vitale.

FCA promuove principalmente lo standard UFCS. Il nome completo di UFCS è Universal Fast Charging Specification, mentre in cinese significa Fusion Fast Charging Standard. Si tratta di una nuova generazione di ricarica rapida integrata, sviluppata dall'Accademia delle Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione (AIC), Huawei, OPPO, vivo, Xiaomi e con la collaborazione di numerose aziende produttrici di terminali e chip, nonché di partner industriali come Silicon Power, Rockchip, Lihui Technology e Angbao Electronics. L'accordo mira a definire standard di ricarica rapida integrata per i dispositivi mobili, a risolvere il problema dell'incompatibilità tra le diverse tecnologie di ricarica rapida e a creare un ambiente di ricarica rapido, sicuro e compatibile per gli utenti finali.

Attualmente, UFCS ha tenuto la seconda conferenza di test UFCS, durante la quale sono stati completati il ​​"Pre-test della funzionalità di conformità delle imprese associate" e il "Test di compatibilità dei produttori di terminali". Attraverso test e scambi di informazioni, combiniamo teoria e pratica, con l'obiettivo di superare le incompatibilità della ricarica rapida, promuovere congiuntamente lo sviluppo sano dei terminali di ricarica rapida e collaborare con numerosi fornitori e prestatori di servizi di alta qualità nella catena del valore per promuovere congiuntamente gli standard tecnologici di ricarica rapida e il progresso dell'industrializzazione di UFCS.

USB-IF

Nel 1994, l'organizzazione internazionale di standardizzazione avviata da Intel e Microsoft, nota come "USB-IF" (nome completo: USB Implementers Forum), è una società senza scopo di lucro fondata da un gruppo di aziende che hanno sviluppato la specifica Universal Serial Bus. USB-IF è stata creata per fornire un'organizzazione di supporto e un forum per lo sviluppo e l'adozione della tecnologia Universal Serial Bus. Il forum promuove lo sviluppo di periferiche (dispositivi) USB compatibili di alta qualità e promuove i vantaggi dell'USB e la qualità dei prodotti che superano i test di conformità.ng.

La tecnologia lanciata da USB-IF USB ha attualmente diverse versioni di specifiche tecniche. L'ultima versione delle specifiche tecniche è USB4 2.0. La velocità massima di questo standard tecnico è stata aumentata a 80 Gbps. Adotta una nuova architettura dati, lo standard di ricarica rapida USB PD, l'interfaccia USB Type-C e anche gli standard dei cavi saranno aggiornati simultaneamente.

WPC

Il nome completo di WPC è Wireless Power Consortium, e la sua denominazione cinese è "Wireless Power Consortium". È stata fondata il 17 dicembre 2008. Si tratta della prima organizzazione di standardizzazione al mondo per la promozione della tecnologia di ricarica wireless. A maggio 2023, WPC contava 315 membri. I membri dell'alleanza collaborano con un obiettivo comune: raggiungere la piena compatibilità di tutti i caricabatterie wireless e le fonti di energia wireless in tutto il mondo. A tal fine, hanno elaborato numerose specifiche per la tecnologia di ricarica rapida wireless.

Con la continua evoluzione della tecnologia di ricarica wireless, il suo campo di applicazione si è esteso dai dispositivi portatili di consumo a molti nuovi settori, come laptop, tablet, droni, robot, Internet of Vehicles e cucine intelligenti wireless. WPC ha sviluppato e mantenuto una serie di standard per diverse applicazioni di ricarica wireless, tra cui:

Standard Qi per smartphone e altri dispositivi mobili portatili.

Lo standard Ki per la ricarica wireless degli elettrodomestici da cucina supporta una potenza di ricarica fino a 2200 W.

Lo standard LEV (Light Electric Vehicle) rende la ricarica wireless di veicoli elettrici leggeri come e-bike e monopattini più veloce, sicura, intelligente e comoda, sia a casa che in viaggio.

Standard di ricarica wireless industriale per una trasmissione di energia senza fili sicura e pratica per la ricarica di robot, AGV, droni e altri macchinari per l'automazione industriale.

Attualmente sul mercato sono presenti oltre 9.000 prodotti per la ricarica wireless con certificazione Qi. WPC verifica la sicurezza, l'interoperabilità e l'idoneità dei prodotti attraverso la sua rete di laboratori di prova indipendenti e autorizzati in tutto il mondo.

COMUNICAZIONE

CSA

La Connectivity Standards Alliance (CSA) è un'organizzazione che sviluppa, certifica e promuove gli standard Smart Home Matter. Il suo predecessore è la Zigbee Alliance, fondata nel 2002. Nell'ottobre del 2022, il numero di aziende membre dell'alleanza supererà le 200.

CSA fornisce standard, strumenti e certificazioni per gli innovatori dell'IoT al fine di rendere l'Internet delle cose più accessibile, sicuro e fruibile¹. L'organizzazione si dedica alla definizione e alla promozione della consapevolezza del settore e allo sviluppo complessivo delle migliori pratiche di sicurezza per il cloud computing e le tecnologie digitali di nuova generazione. CSA-IoT riunisce le aziende leader a livello mondiale per creare e promuovere standard aperti comuni come Matter, Zigbee, IP, ecc., nonché standard in aree quali la sicurezza dei prodotti, la privacy dei dati, il controllo degli accessi intelligenti e altro ancora.

Zigbee è uno standard di connessione IoT lanciato dalla CSA Alliance. Si tratta di un protocollo di comunicazione wireless progettato per le reti di sensori wireless (WSN) e le applicazioni dell'Internet delle cose (IoT). Adotta lo standard IEEE 802.15.4, opera nella banda di frequenza a 2,4 GHz e si concentra su basso consumo energetico, bassa complessità e comunicazione a corto raggio. Promosso dalla CSA Alliance, il protocollo è ampiamente utilizzato in case intelligenti, automazione industriale, sanità e altri settori.

Uno degli obiettivi di progettazione di Zigbee è quello di supportare una comunicazione affidabile tra un gran numero di dispositivi, mantenendo al contempo bassi livelli di consumo energetico. È adatto a dispositivi che devono funzionare a lungo e si basano sull'alimentazione a batteria, come i nodi sensore. Il protocollo prevede diverse topologie, tra cui stella, mesh e albero a cluster, il che lo rende adattabile a reti di diverse dimensioni ed esigenze.

I dispositivi Zigbee possono formare automaticamente reti auto-organizzanti, sono flessibili e adattabili e possono adattarsi dinamicamente ai cambiamenti nella topologia di rete, come l'aggiunta o la rimozione di dispositivi. Ciò rende Zigbee più facile da implementare e gestire nelle applicazioni pratiche. Nel complesso, Zigbee, in quanto protocollo di comunicazione wireless a standard aperto, fornisce una soluzione affidabile per connettere e controllare diversi dispositivi IoT.

Bluetooth SIG

Nel 1996, Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM e Intel progettarono di fondare un'associazione industriale. Questa organizzazione fu la "Bluetooth Technology Alliance", nota anche come "Bluetooth SIG". Insieme svilupparono una tecnologia di connessione wireless a corto raggio. Il team di sviluppo sperava che questa tecnologia di comunicazione wireless potesse coordinare e unificare il lavoro in diversi settori industriali, proprio come fece il Bluetooth King. Per questo motivo, la tecnologia fu chiamata Bluetooth.

Il Bluetooth (tecnologia Bluetooth) è uno standard di comunicazione wireless a corto raggio e a basso consumo energetico, adatto a diverse connessioni tra dispositivi e alla trasmissione di dati, con abbinamento semplice, connessione multipunto e funzionalità di sicurezza di base.

Il Bluetooth (tecnologia Bluetooth) consente la connessione senza fili dei dispositivi domestici ed è una componente importante della tecnologia di comunicazione wireless.

ASSOCIAZIONE SPARKLINK

Il 22 settembre 2020 è stata ufficialmente fondata la Sparklink Association. La Spark Alliance è un'alleanza industriale impegnata nella globalizzazione. Il suo obiettivo è promuovere l'innovazione e l'ecosistema industriale della nuova generazione di tecnologia di comunicazione wireless a corto raggio SparkLink, e realizzare applicazioni in rapida evoluzione in nuovi scenari come auto intelligenti, case intelligenti, terminali intelligenti e produzione intelligente, soddisfacendo le esigenze di prestazioni estreme. Attualmente, l'associazione conta oltre 140 membri.

La tecnologia di comunicazione wireless a corto raggio promossa dall'associazione Sparklink si chiama SparkLink, e il suo nome cinese è Star Flash. Le sue caratteristiche tecniche sono latenza ultra-bassa e affidabilità ultra-elevata. Grazie alla struttura a frame ultra-brevi, al codec Polar e al meccanismo di ritrasmissione HARQ, SparkLink può raggiungere una latenza di 20,833 microsecondi e un'affidabilità del 99,999%.

WI-FIO ALLEANZA

La Wi-Fi Alliance è un'organizzazione internazionale composta da diverse aziende tecnologiche, impegnata a promuovere lo sviluppo, l'innovazione e la standardizzazione della tecnologia delle reti wireless. Fondata nel 1999, il suo obiettivo principale è garantire la compatibilità tra i dispositivi Wi-Fi prodotti da diversi produttori, favorendo così la diffusione e l'utilizzo delle reti wireless.

La tecnologia Wi-Fi (Wireless Fidelity) è una tecnologia promossa principalmente dalla Wi-Fi Alliance. Come tecnologia LAN wireless, viene utilizzata per la trasmissione e la comunicazione di dati tra dispositivi elettronici tramite segnali wireless. Consente ai dispositivi (come computer, smartphone, tablet, dispositivi per la casa intelligente, ecc.) di scambiare dati entro un raggio limitato senza la necessità di una connessione fisica.

La tecnologia Wi-Fi utilizza le onde radio per stabilire connessioni tra i dispositivi. Questa natura wireless elimina la necessità di connessioni fisiche, consentendo ai dispositivi di muoversi liberamente entro un certo raggio mantenendo la connettività di rete. La tecnologia Wi-Fi utilizza diverse bande di frequenza per trasmettere i dati. Le bande di frequenza più comunemente utilizzate sono 2,4 GHz e 5 GHz. Queste bande di frequenza sono suddivise in più canali attraverso i quali i dispositivi possono comunicare.

La velocità della tecnologia Wi-Fi dipende dallo standard e dalla banda di frequenza. Con il continuo sviluppo tecnologico, la velocità del Wi-Fi è gradualmente aumentata dalle prime centinaia di Kbps (kilobit al secondo) agli attuali diversi Gbps (gigabit al secondo). I diversi standard Wi-Fi (come 802.11n, 802.11ac, 802.11ax, ecc.) supportano diverse velocità di trasmissione massime. Inoltre, le trasmissioni di dati sono protette tramite crittografia e protocolli di sicurezza. Tra questi, WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) e WPA3 sono standard di crittografia comuni utilizzati per proteggere le reti Wi-Fi da accessi non autorizzati e furti di dati.

SSTANDARDIZZAZIONE E CODICI EDILIZI

Un ostacolo importante allo sviluppo di sistemi a corrente continua per tutta la casa è la mancanza di standard e normative edilizie uniformi a livello globale. I tradizionali impianti elettrici degli edifici funzionano in genere con corrente alternata, pertanto i sistemi a corrente continua per tutta la casa richiedono una nuova serie di standard in termini di progettazione, installazione e funzionamento.

La mancanza di standardizzazione può portare a incompatibilità tra sistemi diversi, aumentare la complessità della selezione e della sostituzione delle apparecchiature e ostacolare la diffusione e la diffusione sul mercato. Anche la scarsa adattabilità ai regolamenti edilizi rappresenta una sfida, poiché il settore delle costruzioni si basa spesso su progetti tradizionali in corrente alternata. Pertanto, l'introduzione di un sistema in corrente continua per l'intera abitazione potrebbe richiedere adeguamenti e una ridefinizione dei regolamenti edilizi, il che richiederà tempo e uno sforzo congiunto.

ECOSTI ECONOMICI E CAMBIO TECNOLOGICO

L'installazione di un sistema a corrente continua (CC) per tutta la casa può comportare costi iniziali più elevati, tra cui apparecchiature CC più avanzate, sistemi di accumulo di energia a batteria ed elettrodomestici adattati alla corrente continua. Questi costi aggiuntivi potrebbero essere uno dei motivi per cui molti consumatori e costruttori edili esitano ad adottare sistemi a corrente continua per tutta la casa.

Inoltre, le tradizionali apparecchiature e infrastrutture in corrente alternata sono talmente consolidate e diffuse che il passaggio a un sistema in corrente continua per tutta la casa richiede una conversione tecnologica su larga scala, che comporta la riprogettazione dell'impianto elettrico, la sostituzione delle apparecchiature e la formazione del personale. Questo cambiamento potrebbe imporre ulteriori investimenti e costi di manodopera sugli edifici e sulle infrastrutture esistenti, limitando la velocità con cui i sistemi in corrente continua per tutta la casa possono essere implementati.

DCOMPATIBILITÀ DEI DISPOSITIVI E ACCESSO AL MERCATO

I sistemi di alimentazione a corrente continua (CC) per tutta la casa devono diventare compatibili con un maggior numero di dispositivi presenti sul mercato, per garantire il corretto funzionamento di elettrodomestici, illuminazione e altri apparecchi domestici. Attualmente, molti dispositivi sul mercato sono ancora basati sulla corrente alternata (CA) e la diffusione dei sistemi a CC per tutta la casa richiede la collaborazione di produttori e fornitori per promuovere l'ingresso sul mercato di un maggior numero di dispositivi compatibili con la CC.

È inoltre necessario collaborare con i fornitori di energia e le reti elettriche per garantire un'efficace integrazione delle energie rinnovabili e l'interconnessione con le reti tradizionali. Le problematiche relative alla compatibilità delle apparecchiature e all'accesso al mercato potrebbero ostacolare la diffusione dei sistemi a corrente continua per l'intera abitazione, richiedendo maggiore consenso e cooperazione lungo tutta la filiera.

SMERCATO E SOSTENIBILE

Una delle future direzioni di sviluppo dei sistemi DC per tutta la casa è quella di dare maggiore enfasi all'intelligenza e alla sostenibilità. Integrando sistemi di controllo intelligenti, i sistemi DC per tutta la casa possono monitorare e gestire con maggiore precisione il consumo energetico, consentendo strategie di gestione energetica personalizzate. Ciò significa che il sistema può adattarsi dinamicamente alla domanda domestica, ai prezzi dell'elettricità e alla disponibilità di energia rinnovabile per massimizzare l'efficienza energetica e ridurre i costi.

Al contempo, la direzione dello sviluppo sostenibile dei sistemi CC per tutta la casa prevede l'integrazione di un'ampia gamma di fonti di energia rinnovabile, tra cui l'energia solare, l'energia eolica, ecc., nonché tecnologie di accumulo energetico più efficienti. Ciò contribuirà a realizzare un sistema di alimentazione domestica più ecologico, intelligente e sostenibile e a promuovere il futuro sviluppo dei sistemi CC per tutta la casa.

SSTANDARDIZZAZIONE E COOPERAZIONE INDUSTRIALE

Al fine di promuovere una più ampia diffusione dei sistemi a corrente continua per tutta la casa, un'altra direzione di sviluppo consiste nel rafforzare la standardizzazione e la cooperazione industriale. L'istituzione di standard e specifiche unificati a livello globale può ridurre i costi di progettazione e implementazione del sistema, migliorare la compatibilità delle apparecchiature e, di conseguenza, favorire l'espansione del mercato.

Inoltre, la cooperazione industriale è un fattore chiave per promuovere lo sviluppo di sistemi a corrente continua per tutta la casa. Tutti i soggetti coinvolti, inclusi costruttori, ingegneri elettrici, produttori di apparecchiature e fornitori di energia, devono collaborare per formare un ecosistema industriale completo. Ciò contribuisce a risolvere i problemi di compatibilità dei dispositivi, a migliorare la stabilità del sistema e a promuovere l'innovazione tecnologica. Grazie alla standardizzazione e alla cooperazione industriale, si prevede che i sistemi a corrente continua per tutta la casa si integreranno più agevolmente negli edifici e nei sistemi di alimentazione tradizionali e troveranno applicazioni più ampie.

SRIASSUNTO

Il sistema CC per tutta la casa è un sistema di distribuzione dell'energia emergente che, a differenza dei tradizionali sistemi CA, applica la corrente continua all'intero edificio, coprendo ogni aspetto, dall'illuminazione alle apparecchiature elettroniche. I sistemi CC per tutta la casa offrono alcuni vantaggi unici rispetto ai sistemi tradizionali in termini di efficienza energetica, integrazione delle energie rinnovabili e compatibilità delle apparecchiature. In primo luogo, riducendo le fasi di conversione dell'energia, i sistemi CC per tutta la casa possono migliorare l'efficienza energetica e ridurre gli sprechi. In secondo luogo, la corrente continua è più facile da integrare con apparecchiature per le energie rinnovabili come i pannelli solari, fornendo una soluzione energetica più sostenibile per gli edifici. Inoltre, per molti dispositivi a corrente continua, l'adozione di un sistema CC per tutta la casa può ridurre le perdite di conversione energetica e aumentare le prestazioni e la durata delle apparecchiature.

Le applicazioni dei sistemi CC per l'intera abitazione coprono numerosi settori, tra cui edifici residenziali, commerciali, applicazioni industriali, sistemi di energia rinnovabile, trasporti elettrici, ecc. Negli edifici residenziali, i sistemi CC per l'intera abitazione possono essere utilizzati per alimentare in modo efficiente illuminazione ed elettrodomestici, migliorando l'efficienza energetica della casa. Negli edifici commerciali, l'alimentazione CC per apparecchiature da ufficio e sistemi di illuminazione contribuisce a ridurre il consumo energetico. Nel settore industriale, i sistemi CC per l'intera abitazione possono migliorare l'efficienza energetica delle apparecchiature delle linee di produzione. Tra i sistemi di energia rinnovabile, i sistemi CC per l'intera abitazione sono più facili da integrare con apparecchiature come quelle per l'energia solare ed eolica. Nel settore dei trasporti elettrici, i sistemi di distribuzione di energia CC possono essere utilizzati per ricaricare i veicoli elettrici, migliorandone l'efficienza. La continua espansione di questi settori applicativi indica che i sistemi CC per l'intera abitazione diventeranno in futuro un'opzione valida ed efficiente per gli impianti elettrici e degli edifici.

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