Applicazioni dei sistemi di accumulo dell’energia

Le aziende stanno implementando tecnologie di accumulo dell’energia per un gran numero di scopi diversi, che rientrano essenzialmente in cinque grandi categorie: la generazione con fonti rinnovabili; la trasmissione e la distribuzione dell’energia; il bilanciamento della rete elettrica; la risposta delle utility alla domanda dei consumatori; la gestione dell’energia da parte dei clienti. Lo stoccaggio di energia su larga scala consente inoltre a un sistema elettrico di oggi di funzionare in modo significativamente più efficiente, e una maggiore efficienza significa prezzi più bassi, meno emissioni e più potenza affidabile.

Le fonti energetiche tradizionali – come le centrali elettriche a carbone e quelle a gas naturale – devono essere accese e spente a seconda delle fluttuazioni della domanda e quasi mai lavorano al massimo delle prestazioni. Ciò significa che l’energia non solo costa di più, ma inquina di più di quanto sia necessario per soddisfare i nostri bisogni energetici. Inoltre, il lento aumento del tempo di questo tipo di generazione di massa significa che non possono rispondere ai picchi della domanda in tempo reale.

Con l’adozione diffusa di risorse energetiche rinnovabili, lo stoccaggio di energia è ugualmente utile. Queste fonti di energia sono in genere di natura intermittente, producono energia quando il sole splende e soffia il vento. Accumulando l’energia prodotta e fornendola su richiesta, queste tecnologie pulite possono continuare ad alimentare la nostra rete anche quando il sole è tramontato e l’aria è ferma, livellando i salti in uscita per creare un flusso continuo e affidabile di energia per tutto il giorno.

Ma immagazzinare energia da diverse risorse per l’uso in un momento diverso è solo una delle tante applicazioni dell’accumulo di energia. Le tecnologie di stoccaggio migliorano anche la qualità dell’energia attraverso la regolazione della frequenza – evitando cali di tensioni e possibili black-out a cascata – e consentendo alle aziende di produrre energia quando è più economica e più efficiente; inoltre, forniscono una fonte di energia ininterrotta per infrastrutture e servizi critici.

La curva di maturità delle varie tecnologie di accumulo dell’energia.

Ecco una sintesi delle principali applicazioni dei sistemi di stoccaggio dell’energia:

Generazione con fonti rinnovabili

Permettono lo stoccaggio di energia rinnovabile prodotta durante periodi in cui i prezzi dell’elettricità all’ingrosso sono bassi, per essere venduta al mercato elettrico in un secondo momento, quando i prezzi di mercato sono più alti. L’accoppiamento dello stoccaggio di energia con risorse rinnovabili intermittenti permette di colmare le lacune e le fluttuazioni nella fornitura. Le risorse intrinsecamente variabili possono essere gestite come un sistema integrato che produce una fornitura costante di energia elettrica dispacciabile, il che permette di partecipare attivamente ai mercati dell’elettricità.

Trasmissione e distribuzione dell’energia

Migliorano le prestazioni dei sistemi di trasmissione e consegna correggendo la tensione ed i problemi di risonanza. Scaricando energia a valle dei punti di elevata domanda durante i periodi di picco durante la trasmissione, i sistemi non possono sovraccaricarsi e congestionarsi, e la necessità di aggiornamenti dei sistemi di trasmissione e distribuzione più costosi può essere ritardata o interamente eliminata. Inoltre, i può fornire alimentazione alle apparecchiature di controllo delle sottostazioni, ai componenti di commutazione ed ai sistemi di comunicazione quando la rete non è disponibile.

Bilanciamento della rete

Garantiscono la qualità e l’affidabilità della produzione, trasmissione e distribuzione dell’elettricità. La conservazione dell’energia può isolare i carichi a valle da interruzioni della qualità dell’energia, come picchi o cadute di tensione, squilibri di frequenza o un basso fattore di potenza. Permettono la carica o scarica di energia per un periodo prolungato in risposta a rapidi aumenti o riduzioni nell’offerta e nella domanda. Questa funzione è particolarmente utile nelle aree ad alta penetrazione solare quando la produzione fotovoltaica solare sale di mattina e scende di sera o per il maltempo.

Risposta delle utility alla domanda

Scaricano l’energia immagazzinata per fornire in loco una risposta alla domanda di elettricità a seguito delle richieste provenienti dalle utility, che si verificano nei momenti in cui la domanda di elettricità al sistema elettrico si avvicina alla capacità disponibile. Forniscono una capacità di generazione distribuita quando la domanda di elettricità è superiore alla disponibilità normale delle risorse in termini di capacità, spesso fornite da centrali a ciclo combinato alimentate a gas naturale. In questo modo è possibile far fronte ai picchi di capacità in modo rapido ed efficiente per periodi di tempo contenuti.

Gestione dell’energia da parte del cliente

I clienti soggetti a tariffe maggiori nella loro domanda di picco possono utilizzare l’energia immagazzinata per ridurre il picco di assorbimento di energia durante ogni periodo di fatturazione, riducendo il costo complessivo in bolletta. La ricarica del sistema di accumulo attraverso la generazione gratuita sul posto o l’elettricità a basso costo fornita dalla rete elettrica nei periodi di basso prezzo (fuori-picco) permette di erogare la capacità immagazzinata in un secondo momento quando i prezzi dell’elettricità sono più alti (picco), sfruttando le diverse tariffe biorarie o multi-orarie del fornitore.

L’accumulo dell’energia fotovoltaica ci permette di auto-consumarla quando ci serve.

Alcune applicazioni di particolare interesse

Domanda di potenza di alta qualità

Sebbene la domanda di potenza di alta qualità sia cresciuta con l’economia digitale e la proliferazione di apparecchiature elettroniche sensibili e controlli basati su microprocessori, gli investimenti in molte reti elettriche in tutto il mondo non hanno tenuto il passo, rendendole sempre più suscettibili a disturbi come cali di tensione e brevi interruzioni dell’alimentazione brevi. I sistemi di accumulo migliorano la qualità dell’alimentazione e proteggono i carichi a valle dai disturbi di breve durata nella rete.

Regolazione della frequenza

La generazione intermittente di energia da fonti rinnovabili e da altre fonti, insieme a carichi variabili, causa deviazioni dalla frequenza nominale nella rete. I sistemi di accumulo di energia sono un modo interessante per ripristinare l’equilibrio tra domanda e offerta, con una risposta rapida e un funzionamento privo di emissioni. Il sistema di accumulo di energia viene caricato o scaricato in risposta ad un aumento o diminuzione della frequenza di rete e la mantiene entro i limiti prestabiliti.

Livellamento del carico

Il livellamento del carico, invece, di solito comporta lo stoccaggio di energia durante i periodi di carico leggero sul sistema e la consegna dell’energia durante i periodi di forte richiesta. Durante questi periodi di forte domanda, il sistema di accumulo di energia fornisce elettricità, riducendo il carico su impianti di generazione di picco meno economici. Il livellamento del carico, inoltre, consente di posticipare gli investimenti in aggiornamenti di rete o in una nuova capacità di generazione.

Rasatura del picco

La rasatura del picco è simile al livellamento del carico, ma lo scopo è di ridurre la domanda di picco piuttosto che per aumentare il risparmio economico. L’obiettivo è evitare l’installazione di capacità aggiuntiva per far fronte ai picchi di domanda di un carico altamente variabile. L’accumulo dell’energia da parte del cliente-consumatore offre una risposta rapida e un funzionamento privo di emissioni, facendolo risparmiare sulla bolletta elettrica grazie alla riduzione della domanda di picco.

Infine, se vuoi risparmiare sulle tue bollette di luce e di gas con una scelta “intelligente” e informata dei rispettivi fornitori, ti suggerisco la guida più completa e aggiornata sull’argomento (accompagnata da un comparatore di prezzi), che puoi trovare qui. Perché continuare a pagare l’energia, infatti, ben più della media?

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