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I sistemi di accumulo dell’energia nelle reti attive di Generazione Distribuita

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I sistemi di accumulo dell’energia nelle reti attive di Generazione Distribuita

Il sistema elettrico nazionale si trova in una fase di radicale cambiamento e vede una serie di profonde trasformazioni che coinvolgono il sistema di generazione, trasmissione e distribuzione. Il sistema tradizionale di distribuzione dell’energia prevede una radicale separazione tra la rete attiva della utility e la rete passiva dell’utente.

La generazione distribuita (GD) presenta, invece, caratteristiche molto differenti: questa radicale separazione viene meno, la rete dell’utente, da solo passiva diviene anche attiva e si interfaccia con la rete principale e questo comporta, naturalmente, oltre ad una serie di vantaggi, anche una serie di problemi non presenti col sistema tradizionale. Questo perché la rete attiva/passiva dell’utente che caratterizza la diffusione della GD è, in genere, di potenza piccola rispetto a quella della utility e cioè, in altre parole, è tutt’altro che a potenza infinita. Come conseguenza di ciò si ha che una qualunque variazione nell’isola di GD della potenza istantanea erogata o richiesta dai carichi, seppur in valore assoluto modesta, rischia di essere in valore relativo molto importante. Ciò porterebbe ad uno squilibrio che si tradurrebbe in una scarsa qualità della forma d’onda di tensione se non addirittura in una instabilità nella frequenza. Questi problemi di stabilità di rete si traducono in problemi di peak-shaving (PS) o di power-quality (PQ). Entrambi possono essere affrontati disponendo di adatti “serbatoi di energia” che debbono essere caratterizzati da una risposta pronta (tempi di risposta non superiori al quarto/quinto di periodo) e capaci di lavorare in energia e cioè per tempi che vanno da qualche minuto a qualche ora, come è richiesto dalle applicazioni per PS, o di lavorare in potenza, per tempi che vanno da una frazione di secondo a poche decine di secondi, come è richiesto dalle applicazioni per PQ. Quindi, con lo scopo di assicurare la continuità e la qualità della fornitura, nonché per assicurare l’esercizio in sicurezza, la GD ha bisogno di sistemi di accumulo di energia che hanno anche il vantaggio in termini economici di consentire, in un sistema di tariffe suddivise per fasce orarie, una ottimizzazione delle tariffe (prelevando energia da rete nelle fasce orarie in cui il prezzo è minore e rivendendola quando costa di più). Visto dal lato dell’utente, un sistema di accumulo di energia, opportunamente programmato, può effettuare automaticamente il PS giornaliero consentendo un migliore più razionale utilizzo dell’energia elettrica e l’ottimizzazione della tariffa, con conseguente risparmio da parte dell’utente. Un sistema per PS consente pertanto di stipulare con l’ente che fornisce l’energia un contratto con una potenza di picco richiesta inferiore, essendo il sistema di accumulo in grado di integrare la potenza massima contrattuale erogabile dalla rete principale. Visto dal lato del fornitore di energia elettrica, l’utilizzo di sistemi di accumulo per effettuare il load-leveling consente di migliorare lo sfruttamento della generazione-trasmissione di potenza esistente evitando costosi e complessi potenziamenti. Infine un sistema di accumulo con le caratteristiche opportune può essere utilizzato con lo scopo di migliorare la qualità della fornitura (applicazione di PQ), e garantire la bontà della forma d’onda della tensione di alimentazione, per l’alimentazione dei carichi particolarmente sensibili anche a lievi anomalie nella tensione di alimentazione, come robot e macchine a controllo numerico. Definito e caratterizzato il problema tecnico a cui si vuol far fronte è necessario individuare le tecnologie dell’accumulo più opportune, in base al tipo di applicazione e ad eventuali condizioni al contorno e, per tale motivo, si è voluto indagare, anche per mezzo di prove di laboratorio dedicate, alcune tecnologie di accumulo di tipo più innovativo, in modo da procedere alla loro caratterizzazione prestazionale e raccogliere le informazioni, sia di tipo tecnico che economico, che possano permettere il loro reale utilizzo in applicazioni industriali o comunque di definirne i limiti applicativi. In questa memoria si descrivono succintamente le caratteristiche salienti e i relativi campi di applicabilità di alcuni sistemi di accumulo innovativi, ovvero la batteria Sodio/Cloruro di Nichel, più comunemente nota come ZEBRA®, la batteria a circolazione d’elettrolita Redox, un volano meccanico ad alta velocità e una batteria di supercondensatori. Ad eccezione dei supercondensatori tutti tali sistemi di accumulo, coi relativi inverter, sono stati integrati nella Test Facility (TF) realizzata al CESI nell’ambito del progetto di RdS GENDIS 21. PUBBLICATO A5027424 (PAD – 667718)PUBBLICATO A5027424 (PAD – 667718)PUBBLICATO A5027424 (PAD – 667718)

La TF è una rete di bassa tensione, costruita con lo scopo di realizzare una simulazione di una rete di generazione distribuita. Essa ha come alimentazione primaria la rete AEM (rete di potenza infinita). Antonio Buonarota (GEN)

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