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In Italia si stanno sempre più diffondendo impianti di produzione e stoccaggio di energia per impianti commerciali ed industriali. Se fino a poco tempo fa la richiesta era legata solo alla volontà di produrre energia da fonti rinnovabili tramite un impianto fotovoltaico, da qualche tempo le richieste si sono evolute.
Infatti, oggi si installano sempre più impianti fotovoltaici capaci di gestire l’energia prodotta al fine di utilizzarla nel modo più efficiente possibile, sia dal punto di vista energetico che economico.
Elemento fondamentale di questi nuovi sistemi è il BESS (Battery Energy Storage System), ovvero un sistema di accumulo elettrochimico di energia. Normalmente costituito da batterie, un sistema di conversione e un sistema di gestione e monitoraggio, questa soluzione si occupa come detto di una gestione efficiente dell’energia, stoccando il surplus di energia prodotta e non auto consumata direttamente.
Il BESS è un sistema che utilizza batterie elettrochimiche per trasformare l’energia elettrica prodotta dagli impianti fotovoltaici in energia chimica durante la fase di carica e, quando richiesto e comunque in un secondo momento, riconvertirla in energia elettrica durante la fase di scarica.
Il sistema di gestione di cui sono equipaggiati determina quando immagazzinare l’energia e quando rilasciarla per alimentare le utenze o cederla alla rete. Questo meccanismo permette di aumentare la quota di autoconsumo, ovvero la percentuale di energia prodotta che viene utilizzata dall’utenza, in questo caso l’azienda.
Ma possono anche agire come sistemi di limitazione della potenza richiesta alla rete durante i picchi di domanda. In questo caso, l’energia accumulata viene rilasciata dal sistema di stoccaggio e permette di ridurre la richiesta di potenza alla rete, contribuendo di conseguenza a mantenere bassi i costi dell’elettricità e a garantirne una fornitura stabile.
I componenti principali del sistema BESS sono:
Il contenitore è normalmente un armadio o un container metallico, in alcuni casi adatto ad installazioni esterne, realizzato con profilati e pannelli coibentati. Questa configurazione consente di trasportare e installare l’intero sistema senza smontare i vari componenti, ad eccezione dei moduli batteria che possono essere rimossi e trasportati separatamente se necessario.
Ogni armadio è dotato di sensori ambientali per monitorare costantemente temperatura e umidità internee può essere equipaggiato con sistemi di condizionamento e ventilazione che mantengono condizioni ottimali di funzionamento. Un altro sistema di raffreddamento utilizzato è quello con tecnologia a liquido, che può intervenire sia per mantenere bassa la temperatura interna sia per limitare la propagazione delle fiamme in caso di incendio o scoppio, unitamente al sistema antincendio già presente.
Le batterie agli ioni di litio rappresentano al momento la tecnologia più avanzata nel campo dell’accumulo elettrochimico grazie alla loro elevata potenza specifica e all’elevato numero di cicli di carica e scarica. La maggior parte dei sistemi BESS sono costituiti da batterie al lito che esistono in diverse varianti, con diverse composizioni di catodi.
Tutte però condividono una struttura di base comune. Questi dispositivi includono un anodo generalmente realizzato in grafite e un catodo costituito da un ossido di metallo, che formando una struttura a strati o a tunnel facilita l’inserimento e l’estrazione degli ioni di litio. L’elettrolita, che può essere sia liquido che polimerico, collega l’elettrodo positivo e negativo, separati da uno strato isolante elettronico, solitamente in poliolefina.
Le batterie al litio sono dotate di un sistema di gestione della batteria (BMS) e sono racchiuse in contenitori metallici al fine di evitare problemi di surriscaldamento e il rilascio di vapori infiammabili.
Come anticipato, all’interno del sottosistema batteria è presente un sistema di gestione della batteria (o BMS) che ha il compito di monitorare, proteggere e mantenere la sicurezza e il funzionamento ottimale dei moduli batteria. Al tempo stesso, il sistema ottimizza i moduli al massimo delle loro potenzialità al fine di assicurarne anche la massima durata nel tempo.
Il BMS controlla e monitora anche le tensioni e le temperature delle celle, al fine di evitare malfunzionamenti o situazioni pericolose. Grazie a questo controllo vengono prevenuti eventi potenzialmente pericolosi ed eventuali anomalie vengono segnalate prontamente.
I sistemi di conversione di potenza (PCS) sono dispositivi bidirezionali che operano con la rete elettrica. Questi sistemi includono trasformatori, sistemi di controllo e apparecchiature di protezione per garantire il funzionamento sicuro ed efficiente dei moduli di conversione di potenza.
Le principali funzioni dei PCS sono la gestione della carica e scarica delle batterie e la protezione dei convertitori.
Ogni PCS è composto da interfacce d’ingresso per la tensione continua (DC), convertitori bidirezionali DC/DC e DC/AC e interfacce di uscita per la tensione alternata (AC) trifase.
Inoltre, sono progettati per entrare in uno stato di sicurezza in caso di emergenza e possono sincronizzarsi con la rete AC, fornendo potenza attiva e reattiva in base alle necessità operative e alle indicazioni del sistema di monitoraggio dell’energia.
I vantaggi dello stoccaggio energetico in batteria sono molteplici e contribuiscono sia dal punto di vista ambientale che economico a migliorare la stabilità e la redditività delle fonti energetiche rinnovabili.
Uno dei principali vantaggi dei BESS è la possibilità di utilizzare energia prodotta da fonti rinnovabili come il fotovoltaico anche quando queste non producono (ad esempio di notte), compensando le carenze dovute a questa, ed altre intermittenze di produzione.
Un ulteriore vantaggio, anche se ad oggi ancora poco utilizzato, è il risparmio sui costi dell’elettricità che si può realizzare prelevando elettricità dalla rete nei momenti in cui è più conveniente per utilizzarla nei momenti in cui i costi sono più elevati.
Tutto questo, ovviamente, se i sistemi BESS vengono opportunatamente progettati e dimensionati. In primo luogo, è importante effettuare una valutazione legata al sistema di accumulo e alle prestazioni che può erogare. Alcuni criteri, se presi in esame fin dalla fase di progettazione, non solo permettono di misurare l’efficienza, ma anche di analizzare la degradazione nel tempo e la durata complessiva della batteria.
Ma questi non sono gli unici elementi da considerare: altrettanto importanti infatti sono la potenza di carica e scarica, che influiscono rispettivamente sulla durata del flusso energetico e sulle prestazioni lato utenza.
Tutte queste analisi risultano essenziali e devono essere svolte da un professionista esperto di energia, che compila un audit energetico all’azienda al fine di progettare e determinare la corretta soluzione.
I sistemi di stoccaggio dell’energia a batteria (BESS) stanno diventando sempre più diffusi, come evidenziato dal crescente numero di installazioni in Italia.
Secondo i dati Terna, l’accumulo elettrochimico legato alle fonti rinnovabili ha raggiunto la capacità cumulata di 8537 GWh. La quasi totalità di queste installazioni (99,1%), sono residenziali legati ad impianti fino a 20 kW, ma recentemente si stanno sempre più sviluppando ed installando impianti BESS legate al mondo C&I.
Basti pensare che ad oggi sono stati installati più di 800 impianti BESS da 90 a 200 kWh, a conferma di un trend che vede questi prodotti sempre più scelti per applicazioni commerciali e industriali al fine di fornire servizi, migliorare le prestazioni energetiche degli impianti fotovoltaici e risparmiare in bolletta.
BayWa r.e. Solar Systems in qualità di distributore specializzato, propone diverse soluzioni per lo storage commerciale con diversi brand, al fine di rendere più facile la scelta del sistema in base all’applicazione specifica.
Di seguito elenchiamo le soluzioni costituite da veri e propri BESS così come illustrati all’interno di questo articolo, ma sono possibili anche configurazioni ibride combinate di inverter di più piccola taglia abbinati a sistemi di accumulo. Per maggiori informazioni non esitate a contattarci.
La soluzione BESS di Huawei è composta di un armadio batteria modulare che viene proposto in 4 capacità: 97, 129, 161 e 200 kWh. Ognuna di questa prevede all’interno un numero variabile di moduli batteria (da 6 a 12), un sistema di conversione e di gestione dell’energia oltre che il raffreddamento, il controllo e un sistema antincendio. Ogni armadio può essere caricato/scaricato con una potenza massima di 100 kW.
Inoltre, possono essere combinati fino a 20 sistemi al fine di raggiungere capacità di 4 MWh e potenze di carica/scarica di 2 MW.
Il sistema proposto da Zucchetti Centro Sistemi di compone di armadio batterie in due versioni di capacità: 215 o 258 kWh entrambi caricabili/scaricabili con una potenza di 125 kW. L’armadio viene fornito già preassemblato e quindi va solamente posizionato in loco.
Anche in questo caso è possibile configurare l’impianto con più sistemi fino ad una capacità massima di 6MWh e una potenza di carica/scarica di 750 kW.
SMA propone degli armadi di capacità e potenza inferiore ma altrettanto modulabili al fine di raggiungere potenze e capacità molto elevate. La soluzione è particolarmente flessibile e consente, partendo da soluzioni base di 32 e 56 kWh, di combinare fino a 50 sistemi di accumulo per raggiungere la capacità massima di 4 MWh.
L’ulteriore vantaggio della soluzione proposta da SMA è la facilità di installazione, grazie ai pesi e alle dimensioni dei singoli componenti contenuti.