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Sistemi di accumulo di energia (BESS) per le energie rinnovabili

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Accumulo di energia (BESS)

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Sistema di accumulo di energia (BESS – Battery Energy Storage System)

Un sistema di accumulo di energia a batteria (BESS) è una soluzione che consente di immagazzinare energia elettrica nelle batterie e di rilasciarla quando necessario. Consente una migliore integrazione delle energie rinnovabili, migliora la stabilità della rete, fornisce alimentazione di riserva e supporta la gestione dei picchi di carico.

Un impianto BESS tipico combina:

Sistema di batterie + Sistema di gestione delle batterie (BMS) + Sistema di conversione di potenza (PCS) + Sistema di gestione dell’energia (EMS) + Trasformatore MT + Quadro di commutazione MT

1. Funzioni principali del BESS
Spostamento temporale dell’energia

Accumula elettricità quando l’energia è a basso costo o abbondante e la eroga durante i periodi di elevata domanda.

Esempio:
·Energia solare (durante il giorno)
·Ricarica delle batterie
·Picco di domanda serale
·Scarica delle batterie

Riduzione dei picchi di carico
·Riduce la domanda massima fornendo l’energia immagazzinata durante i periodi di picco di carico.

Vantaggi:
·Riduzione dei costi legati alla domanda di energia elettrica
·Riduzione del carico sui trasformatori
·Miglioramento dell’efficienza della rete
·Integrazione delle energie rinnovabili

Il BESS compensa le fluttuazioni delle energie rinnovabili:
·Variazioni della produzione solare
·Fluttuazioni dell’energia eolica
·Effetti di ombreggiamento causati dalle nuvole

Contribuisce a fornire un’erogazione di potenza più regolare alla rete.
·Supporto alla rete
·Il BESS può fornire:
·Regolazione della frequenza
·Supporto della tensione
·Compensazione della potenza reattiva
·Capacità di avvio autonomo (black start)
·Sostituzione della riserva rotante

2. Componenti principali del BESS

1) Sistema di batterie
·Il cuore dell’accumulo di energia.
Tecnologie di batteria comuni:

Litio-ferro-fosfato (LFP)
·La più diffusa per i BESS su larga scala.
Vantaggi:
·Elevata sicurezza
·Lunga durata di ciclo
·Buona stabilità termica

Nichel-manganese-cobalto (NMC)
Vantaggi:
·Maggiore densità energetica
·Dimensioni compatte
Applicazioni:
·Sistemi mobili e con spazio limitato

2) Sistema di gestione delle batterie (BMS)
Monitora e protegge le celle delle batterie.
Funzioni:
·Monitoraggio della tensione delle celle
·Monitoraggio della temperatura
·Stato di carica (SOC)
·Stato di salute (SOH)
·Bilanciamento delle celle
·Protezione dai guasti

3) Sistema di conversione di potenza (PCS)
Converte:
·Corrente continua della batteria
·Corrente alternata della rete elettrica
·e viceversa.
Funzioni:
·Ricarica della batteria
·Scarica della batteria
·Controllo della potenza attiva
·Controllo della potenza reattiva
Potenze nominali tipiche del PCS:
·Da 50 kW a diversi MW per unità

4) Sistema di gestione dell’energia (EMS)
La piattaforma di controllo che gestisce:
·Programmi di ricarica/scarica
·Comandi di rete
·Integrazione delle energie rinnovabili
·Ottimizzazione energetica
·Monitoraggio remoto

5) Trasformatore di media tensione
Collega il BESS alla rete di media tensione.
Tipicamente:
·Uscita batteria/PCS
·400 V–690 V CA
·Trasformatore MT
·Rete da 6,6 kV a 35 kV

6) Quadro di commutazione MT
Fornisce:
·Isolamento
·Protezione
·Controllo della commutazione
Include:
·RMU
·Quadro VCB
·Relè di protezione
·Scaricatori di sovratensione

3. Valori nominali tipici dei sistemi BESS
·Potenza nominale: da 100 kW a oltre 500 MW
·Capacità energetica: da 200 kWh a GWh
·Tensione della batteria: da centinaia di volt a 1500 V CC
·Collegamento alla rete: BT / MT / AT
·Tempo di risposta: millisecondi
·Durata operativa: 10–20 anni
·Ciclo di vita: 3.000–10.000+ cicli

4. Tipi di applicazioni BESS

A.) BESS su scala industriale
Capacità:
·Da 10 MW a 500 MW+
Applicazioni:
·Bilanciamento della rete
·Integrazione delle energie rinnovabili
·Controllo della frequenza

B.) BESS commerciali e industriali (C&I)
Applicazioni:
·Riduzione dei picchi di consumo nelle fabbriche
·Alimentazione di emergenza
·Gestione della domanda
·Microreti

C.) BESS residenziali
Applicazioni:
·Autoconsumo solare
·Alimentazione di emergenza domestica
·Indipendenza energetica

D.) BESS ibridi con energie rinnovabili
In combinazione con:
·Impianti fotovoltaici
·Turbine eoliche
·Energia idroelettrica
Esempio:
Impianto fotovoltaico
+
BESS
+
Stazione di trasformazione MT

Centrale rinnovabile dispacciabile

In un sistema elettrico moderno, un BESS funge da serbatoio energetico flessibile — assorbendo l’elettricità in eccesso quando disponibile e fornendo energia quando necessario — per migliorare l’integrazione delle energie rinnovabili, la stabilità della rete e l’efficienza energetica.