sistemi di stoccaggio dell'energia in scala

Sistemi di accumulo di energia per uso commerciale - esplorazione dei componenti, dei tipi e delle applicazioni

COMMERCIALE INDUSTRIALE

Ottenere opzioni di stoccaggio dell'energia efficaci e affidabili è fondamentale nell'attuale ambiente energetico dinamico. I sistemi commerciali di accumulo di energia offrono un mezzo cruciale per immagazzinare l'energia generata durante i periodi di bassa domanda e rilasciarla quando la domanda è elevata. È essenziale approfondire i loro componenti per comprendere meglio questi sistemi.

In questo post esploreremo in dettaglio ogni componente dei sistemi commerciali di accumulo di energia, evidenziandone le funzioni e l'importanza all'interno dell'architettura complessiva del sistema. Approfondiremo inoltre i diversi tipi di tecnologie di accumulo di energia commerciale oggi disponibili, con i rispettivi vantaggi e limiti.

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    Cosa sono i sistemi di accumulo a batteria commerciali?

    I sistemi di accumulo a batteria per uso commerciale sono un tipo di accumulo di energia, come grandi power bank (un contenitore con pacchi di batterie) che hanno la capacità di immagazzinare e poi rilasciare elettricità da varie fonti. I sistemi di accumulo a batteria per uso commerciale sono disponibili in diverse dimensioni e forme, a seconda dell'applicazione e delle esigenze del cliente.

    La struttura modulare e le capacità di accumulo di questi sistemi vanno da 50 kWh a 1 MWh. Sono quindi un'opzione eccellente per le organizzazioni di piccole e medie dimensioni alla ricerca di un sistema di accumulo di energia. Molte strutture aziendali, tra cui scuole, ospedali, stazioni di servizio, negozi, industrie e altro ancora, si affidano a questi sistemi per soddisfare il proprio fabbisogno energetico.

    I sistemi commerciali di accumulo di energia supportano la rete elettrica utilizzando le batterie per bilanciare le fluttuazioni della domanda, offrire energia di riserva durante i blackout e aiutare le fonti di energia rinnovabili come l'eolico e il solare. L'adozione di questo sistema può aiutarvi a risparmiare denaro riducendo le bollette elettriche e creando nuove opportunità di guadagno.

    Quali componenti compongono i sistemi di accumulo di energia commerciale?

    Sistema di batterie: La batteria, costituita da celle separate che trasformano l'energia chimica in energia elettrica, è senza dubbio il cuore dei sistemi di accumulo di energia commerciali. Le celle sono disposte in moduli, rack e stringhe, nonché collegate in serie o in parallelo in una quantità che corrisponde alla tensione e alla capacità desiderate. Gli ioni di litio hanno dimostrato di essere la migliore chimica delle batterie per i sistemi commerciali di accumulo di energia.

    Sistema di gestione della batteria (BMS): Il BMS è il punto di controllo principale che garantisce la sicurezza del sistema monitorandone la longevità, la sicurezza e l'efficienza. In questo modo la batteria funziona al meglio per quanto riguarda tensione, temperatura, corrente, stato di carica e salute. Inoltre, controlla il sistema di raffreddamento e mantiene l'equilibrio delle celle.

    Inverter o sistema di conversione di potenza (PCS): Questo componente viene solitamente definito il "muscolo" del sistema di accumulo di energia commerciale. Infatti, la batteria fornisce corrente continua (DC), ma la rete o il carico hanno bisogno di corrente alternata (AC) per funzionare, quindi l'inverter contribuisce a questa trasformazione. Inoltre, controlla la tensione, la frequenza e la qualità dell'energia in uscita. La configurazione del sistema di accumulo di energia determina l'utilizzo di un inverter ad accoppiamento CA o CC.

    Sistema di gestione dell'energia (EMS): L'EMS ha il compito di tenere traccia e regolare il flusso di energia all'interno del sistema di accumulo in base alle esigenze e alle preferenze dell'utente. Comunica con la rete, il carico e altre fonti di energia come l'energia solare ed eolica. Svolge compiti aggiuntivi come la riduzione dei picchi, lo spostamento del carico, il controllo della frequenza, l'alimentazione di riserva e l'arbitraggio energetico.Quali sono i componenti di un sistema di accumulo di energia commerciale?

    Inverter bidirezionale: I sistemi di accumulo di energia commerciale collegati alla rete devono avere come componente fondamentale un inverter bidirezionale. Esso consente al sistema di accumulo di energia di prelevare energia dalla rete o di rinviarla ad essa quando necessario. Inoltre, si sincronizza con la tensione e la frequenza della rete.

    Trasformatore: Si tratta di un componente essenziale di qualsiasi sistema di accumulo di energia commerciale collegato alla rete, che aiuta ad aumentare o diminuire il livello di tensione per adattarlo a quello della rete.

    Dispositivo di protezione: Questo componente è essenziale per proteggere la rete e il sistema di accumulo di energia da guasti, sovratensioni, cortocircuiti, sovraccarichi e altre circostanze anomale.

    Sistemi di raffreddamento: Questi componenti mantengono la batteria e le altre parti nell'intervallo di temperatura ideale per garantire efficienza e sicurezza.

    Sistema di controllo di alto livello: Questo elemento lavora insieme ad altri sistemi di controllo, come EMS e BMS, per migliorare le prestazioni e l'affidabilità di qualsiasi sistema di accumulo di energia commerciale collegato alla rete.

    Quali sono i tipi più comuni di sistemi di accumulo di energia per uso commerciale?

    I sistemi commerciali di accumulo di energia sono di diversi tipi, ma possono essere generalmente suddivisi in cinque gruppi principali. Meccanici, elettromagnetici, termici, chimici ed elettrochimici sono le cinque categorie, ognuna delle quali presenta proprietà, vantaggi e svantaggi unici.

    Meccanico

    Questi sistemi utilizzano forze meccaniche o movimenti per immagazzinare e rilasciare energia. Un esempio è il sistema di pompaggio dell'energia idroelettrica (Pumped-Storage Hydroelectricity, PSH), che pompa l'acqua a monte quando c'è un eccesso di elettricità e la rilascia a valle quando c'è richiesta di energia.

    Un altro esempio è l'accumulo di energia ad aria compressa (CAES), che comprime l'aria in caverne o serbatoi sotterranei e la espande per alimentare una turbina. Infine, c'è l'accumulo di energia a volano (FES), che crea energia facendo girare rapidamente un rotore.

    Elettromagnetico

    Dispositivi come condensatori, supercondensatori e accumulatori magnetici superconduttori (SMES) utilizzano campi elettrici o magnetici per immagazzinare e rilasciare energia. I condensatori immagazzinano la carica elettrica su due piastre separate da un isolante. Tuttavia, i supercondensatori hanno una capacità maggiore e possono immagazzinare più carica. Tuttavia, gli SMES utilizzano una bobina superconduttrice per creare un campo magnetico in grado di conservare l'energia con perdite minime.

    Termico

    Esempi di sistemi di accumulo termico che utilizzano il calore o il freddo per immagazzinare e rilasciare energia sono il sale fuso, l'aria liquida, l'accumulo criogenico di energia (CES) e il ghiaccio/acqua. Ad esempio, il sale fuso può immagazzinare il calore delle centrali solari a concentrazione e rilasciarlo per generare vapore per le turbine.

    Allo stesso modo, l'aria liquida può essere liquefatta quando l'elettricità in eccesso viene vaporizzata per azionare una turbina quando necessario. Il CES utilizza l'azoto liquido o altri fluidi criogenici per immagazzinare energia fredda. Il ghiaccio e l'acqua possono immagazzinare energia fredda congelando l'acqua di notte e sciogliendola durante il giorno a scopo di raffreddamento.

    Elettrochimica

    La maggior parte dei sistemi commerciali di accumulo di energia sono le batterie, che immagazzinano e rilasciano energia attraverso processi elettrochimici. Queste batterie sono dotate di due elettrodi (anodo e catodo) e di un elettrolita che permette agli ioni di fluire, creando un concetto di carica e scarica. Gli ioni di litio sono spesso l'ideale per qualsiasi struttura che desideri utilizzare un sistema di accumulo commerciale, grazie ai suoi vantaggi.

    Quali sono le applicazioni dei sistemi commerciali di accumulo di energia?

    Riduzione dei picchi

    Per minimizzare i picchi di carico e ridurre i costi della domanda, questa idea applicativa prevede lo svuotamento dei dispositivi commerciali di accumulo dell'energia durante i periodi di elevata richiesta di energia. I clienti con un elevato rapporto tra picco e media o quelli che sono soggetti a tariffe di domanda elevate possono trarre notevoli vantaggi da questa soluzione.

    Spostamento del carico

    I sistemi commerciali di accumulo di energia sono utilizzati per combattere la differenza di prezzo in questa situazione. Il sistema viene caricato nei periodi in cui i prezzi dell'elettricità sono bassi e scaricato nei periodi in cui i prezzi sono alti. I clienti che sono soggetti a tariffe a tempo o a prezzi in tempo reale possono trarre vantaggio da questo sistema, risparmiando denaro.Applicazioni dei sistemi commerciali di accumulo di energia

    Utilizzando un sistema di batterie agli ioni di litio da 500 kW/3 MWh, ad esempio, un hotel delle Hawaii è stato in grado di spostare il proprio carico dalle ore diurne a quelle notturne, risparmiando $275.000 all'anno.

    Integrazione delle fonti rinnovabili: In questo caso, i sistemi di accumulo di energia commerciale sono combinati con fonti di energia rinnovabile come l'energia solare o eolica per aumentarne l'efficienza e l'efficacia.

    Alimentazione di riserva

    In questa applicazione, l'energia di riserva è fornita da sistemi commerciali di accumulo di energia in caso di guasti alla rete o altre crisi. I vantaggi che ne derivano possono essere il miglioramento della resilienza, la garanzia della continuità aziendale o l'offerta di servizi vitali.

    Microgrid

    In questa applicazione, i sistemi commerciali di accumulo di energia saranno utilizzati come componente della microgrid, che può funzionare separatamente dalla rete principale o essere collegata ad essa. Ne possono derivare vantaggi come una maggiore affidabilità, una riduzione delle emissioni o l'empowerment della comunità.

    Qual è la capacità dell'accumulo commerciale di energia?

    Come già detto, le piccole e medie imprese utilizzano spesso i "sistemi di accumulo di energia commerciale", che in genere hanno una capacità di accumulo compresa tra 50 kWh e 1 MWh e sono utilizzati per scopi commerciali e municipali. In realtà, la capacità varia tra questi valori, ma la scelta della capacità ideale dipende dal tipo di programma per cui lo si utilizza e dal compito che si vuole svolgere.

    Quali sono i vantaggi dei sistemi commerciali di accumulo di energia?

    Resilienza: Le operazioni commerciali possono continuare senza problemi e in modo sicuro con l'aiuto dei sistemi di accumulo di energia commerciale, che possono offrire energia di riserva in caso di guasti alla rete o altre calamità. Questo è fondamentale per strutture vitali come ospedali, centri dati o industrie che non possono permettersi di perdere l'elettricità.

    Risparmio sui costi: Modificando il loro utilizzo dalle ore di punta a quelle non di punta, quando l'energia è meno costosa, i sistemi di accumulo di energia commerciale possono aiutare le aziende a ridurre i costi dell'elettricità. Di conseguenza, gli oneri di domanda, che sono pagamenti basati sulla maggiore quantità di elettricità utilizzata durante un periodo di fatturazione, possono essere ridotti. I sistemi di accumulo di energia per uso commerciale possono anche aiutare le aziende a generare ulteriori entrate partecipando ai programmi di risposta alla domanda, che premiano i consumatori per aver ridotto il consumo di elettricità durante i periodi di picco della domanda.

    Integrazione delle fonti rinnovabili: I sistemi commerciali di stoccaggio dell'energia consentono alle imprese di migliorare l'utilizzo di fonti di energia rinnovabili come il solare e l'eolico. A tal fine, immagazzinano l'energia in eccesso nei periodi di alta produzione e la rilasciano nei periodi di bassa produzione.

    In questo modo è possibile diminuire la dipendenza dai combustibili fossili e ridurre le emissioni di gas serra. I sistemi commerciali di stoccaggio dell'energia possono anche contribuire alla stabilizzazione della rete, bilanciando la domanda e l'offerta di energia e offrendo servizi ausiliari come il controllo della frequenza o il supporto della tensione.

    ● Ulteriori vantaggi della griglia: I sistemi commerciali di stoccaggio dell'energia offrono ulteriori vantaggi alla rete e alla società, come l'aumento della sicurezza e della resilienza contro i cyberattacchi o i disastri naturali, l'incremento del valore economico e della competitività grazie alla creazione di nuovi posti di lavoro e mercati e la diminuzione dell'impatto ambientale grazie alla riduzione dell'inquinamento atmosferico e del consumo di acqua.

    Quanto durano i sistemi commerciali di accumulo di energia?

    La durata dei sistemi di accumulo di energia industriale è una domanda comune. Si vuole essere sicuri di ottenere il massimo dall'investimento in batterie o altri dispositivi di accumulo su larga scala, poiché questi progetti di accumulo di energia hanno costi iniziali.

    La risposta non è semplice, perché i diversi sistemi di accumulo di energia hanno durate diverse, a seconda della tecnologia, del design, dell'utilizzo e dell'ambiente in cui si trovano. Tuttavia, ecco alcuni intervalli generali di vita utile per alcune comuni tecnologie commerciali di accumulo dell'energia:

    • Batterie agli ioni di litio: Da 8 a 15 anni di vita utile fino a 8000 cicli di carica per una carica giornaliera.
    • Batterie a flusso redox: Da 5 a 15 anni
    • Idrogeno: Da 8 a 15 anni

    Indipendentemente dalla durata di vita indicata sopra, i sistemi di accumulo di energia commerciale devono essere monitorati e diagnosticati regolarmente. Questi periodi sono semplicemente delle stime e il monitoraggio del sistema potrebbe farlo durare più a lungo in modo soddisfacente.

    Come progettare un sistema di accumulo di energia commerciale in base alle esigenze dell'applicazione

    Non esiste una soluzione particolare che vada bene per tutti i progetti di sistemi di accumulo di energia commerciale. In termini di potenza e capacità energetica, tempo di reazione, durata del ciclo, costo, sicurezza ed effetto ambientale, le varie applicazioni possono avere esigenze e limitazioni diverse. Di conseguenza, è fondamentale prendere in considerazione le seguenti azioni durante lo sviluppo di un sistema di accumulo di energia commerciale in base ai requisiti dell'applicazione:

    Identificare le applicazioni

    Quali servizi o funzioni primarie offrirà il sistema di accumulo di energia? Ad esempio, il controllo della frequenza, l'integrazione delle energie rinnovabili, l'alimentazione di riserva e il peak shaving. Applicazioni specifiche potrebbero richiedere soluzioni di accumulo di energia multiple o ibride per raggiungere diversi obiettivi.

    Definire le metriche di prestazione: Quali fattori critici determineranno il successo del sistema di accumulo di energia? A titolo di esempio, si considerino i seguenti: potenza nominale, energia nominale, efficienza di andata e ritorno, velocità di rampa, lunghezza di scarica, durata del ciclo, ecc. L'applicazione (o le applicazioni) e le circostanze della rete influiscono su questi parametri.

    Selezione della tecnologia

    Quali sono le innovazioni per lo stoccaggio dell'energia più adatte a raggiungere i parametri di prestazione? Le batterie agli ioni di litio, le batterie al piombo, l'energia idroelettrica immagazzinata tramite pompaggio, l'accumulo di energia ad aria compressa, le batterie a flusso redox, l'idrogeno e così via, sono alcuni esempi. Ogni tecnologia ha pro e contro per quanto riguarda i costi, le prestazioni, la longevità, la sicurezza e l'impatto ambientale.Come progettare un sistema di accumulo di energia commerciale in base alle esigenze dell'applicazione

    Progettare il sistema

    Come sarà configurato e integrato il sistema di accumulo di energia con gli altri componenti? Ad esempio, quanti moduli o unità saranno necessari? Come saranno collegati e gestiti? Quale sarà il loro rapporto con la rete e le altre fonti di energia? Come saranno supervisionati e protetti?

    Valutare il sistema

    Come verrà testato e validato il sistema di accumulo di energia? Ad esempio, come verranno misurate e verificate le metriche di prestazione? Come verranno valutate l'affidabilità e la durata? Come verranno quantificati i benefici economici e ambientali?

    Come calcolare i costi e i benefici del sistema di accumulo energetico commerciale?

    Determinare il costo e l'utilità dei dispositivi commerciali di stoccaggio dell'energia non è semplice. Molti fattori e variabili influenzano l'economia dell'accumulo di energia, come il costo del capitale, il costo di funzionamento e manutenzione, il degrado e il costo di sostituzione, i flussi di reddito, gli incentivi e le politiche e le condizioni di mercato.

    Di conseguenza, è fondamentale valutare molte possibilità e situazioni utilizzando un approccio sistematico e trasparente.

    Il costo livellato dell'accumulo (LCOS) è una statistica tipica utilizzata per valutare il costo e il valore dei sistemi commerciali di accumulo di energia. Il LCOS è il costo medio per unità di energia prodotta dal sistema di accumulo che dovrebbe essere venduta per coprire tutte le spese del progetto per tutta la sua durata. È possibile determinare il costo di vita del sistema di accumulo dividendo la produzione totale di energia del sistema nel corso della sua vita.

    Il costo totale della durata di vita del sistema di stoccaggio comprende il costo del capitale iniziale, le spese di gestione e manutenzione, i costi di deterioramento e sostituzione e qualsiasi costo aggiuntivo legato a finanziamenti, tasse o smantellamento.

    Le prestazioni e l'efficienza del sistema, così come il consumo e l'applicazione, determinano la produzione complessiva di energia nel corso della vita del sistema. Ad esempio, la produzione di energia di un sistema di accumulo utilizzato per il peak shaving sarà diversa da quella di un sistema utilizzato per il controllo della frequenza.

    L'LCOS può essere confrontato con i flussi di reddito o i costi evitati che il sistema di accumulo può generare o consentire.

    Ad esempio, un sistema di accumulo può guadagnare fornendo servizi di rete come la regolazione della frequenza o la partecipazione al mercato della capacità. L'aumento dell'autoconsumo di energia rinnovabile, la riduzione degli oneri di domanda o il rinvio dei miglioramenti alla trasmissione o alla distribuzione sono altri modi in cui un sistema di accumulo può ridurre i costi.

    È possibile determinare la redditività di un progetto di stoccaggio confrontando il LCOS con il reddito o i costi risparmiati. Tuttavia, le circostanze e le regole del mercato possono far sì che questo differenziale cambi nel tempo e nelle diverse località.

    Pertanto, nella stima del costo e del valore di un sistema di accumulo di energia commerciale, è fondamentale considerare l'incertezza e la sensibilità di questi parametri.

    Fattori da considerare nella scelta dei produttori di sistemi di accumulo di energia commerciale

    Le prestazioni, l'affidabilità e la redditività del progetto di accumulo di energia possono essere influenzate dal produttore scelto per i sistemi di accumulo di energia commerciale. Sono molti i fattori da considerare nella scelta di un produttore, come ad esempio:

    Tecnologia: Una cosa da tenere sempre in considerazione è il tipo di tecnologia di accumulo di energia offerta dal produttore che si desidera acquistare. Molti di essi possono utilizzare batterie agli ioni di litio, batterie al piombo, energia idroelettrica con pompaggio, accumulo di energia ad aria compressa, batterie a flusso redox, idrogeno, ecc. Tutte queste tecnologie sono eccellenti a loro modo e hanno anche i loro difetti, quindi scegliete quella che corrisponde ai requisiti della vostra applicazione e alle vostre prestazioni.

    Qualità: Anche lo standard dei prodotti e dei servizi del produttore deve essere considerato costantemente. Valutate quanto efficacemente aderiscono alle norme e ai regolamenti del settore e come assicurano che i loro prodotti siano affidabili e sicuri. Assicuratevi che abbiano un percorso rispettabile per il collaudo e la convalida dei prodotti prima della consegna e per la gestione del supporto post-vendita e della garanzia. È necessario scegliere un fornitore con una solida reputazione in termini di affidabilità e soddisfazione dei clienti.Scelta dei produttori di sistemi di accumulo di energia per uso commerciale

    Esperienza: Il produttore scelto deve avere conoscenza ed esperienza nel settore dell'accumulo di energia. Si può avere un'idea delle loro capacità da quanto tempo sono nel settore e da quanti progetti di successo hanno realizzato. In questo modo è possibile determinare quanto siano diversificati i mercati e i clienti e quanto siano all'avanguardia le loro offerte. Dovreste scegliere un produttore con una solida reputazione e un solido portafoglio di progetti di accumulo di energia.

    Costo: Poiché ogni produttore stabilisce i propri prezzi in modo diverso, è necessario determinare il costo del prodotto. Questo potrebbe aiutarvi a capire quanto sia conveniente il prezzo rispetto ad altre aziende.

    Grazie alla trasparenza dei prezzi, è possibile scegliere in modo oculato controllando i diversi modelli e quadri di prezzo. Inoltre, molti produttori offrono alternative di finanziamento e periodi di pagamento flessibili, che rendono semplice il rispetto di un piano di pagamento. È necessario scegliere un produttore che sia conveniente e che offra un valore.

    Supporto: È inoltre essenziale che il produttore scelto offra un buon servizio di assistenza e supporto al cliente. Potete scoprire quanto sono reattivi alle vostre domande e richieste. Questo dimostra la capacità di comunicare e collaborare con voi durante tutto il ciclo di vita del progetto.

    I sistemi di accumulo a batteria commerciali possono essere collegati al fotovoltaico?

    È possibile creare un sistema solare più accumulo collegando sistemi di accumulo a batterie commerciali e fotovoltaico (PV). Questo sistema può immagazzinare l'energia solare supplementare durante il giorno e utilizzarla di notte o durante le interruzioni della rete. Di fatto, riduce i costi della domanda e le tariffe di rete, aumentando l'autoconsumo e l'affidabilità dell'elettricità solare.

    Oltre a partecipare ai mercati energetici, come la risposta alla domanda o l'arbitraggio energetico, un sistema solar-plus-storage può offrire servizi di rete come la gestione della frequenza o il supporto della tensione. Un sistema solare più accumulo può essere una scelta economicamente vantaggiosa e responsabile dal punto di vista ambientale per le aziende.

    Dove si possono acquistare i sistemi di accumulo di energia per uso commerciale?

    I sistemi di accumulo di energia commerciale possono essere acquistati da produttori, integratori o distributori. Potete anche contattare un'azienda di servizi energetici che vi aiuti a progettare e installare un sistema personalizzato per le vostre esigenze.

    Grevault è un'azienda professionale nel settore dell'accumulo di energia industriale e commerciale, con diversi anni di esperienza pratica.

    La vasta esperienza dell'azienda ha permesso al team di accumulare un patrimonio di conoscenze e competenze nel settore.

    Possiedono una spiccata capacità di proporre soluzioni energetiche su misura per soddisfare le esigenze specifiche dei loro clienti, assicurando che i loro clienti ricevano il miglior servizio possibile.

    Conclusione

    I sistemi di accumulo di energia per uso commerciale sono sempre più diffusi e accessibili grazie al miglioramento della tecnologia e alle normative che ne incoraggiano l'uso. Questi sistemi possono immagazzinare e trasmettere energia per vari usi, tra cui il peak shaving, la gestione della frequenza, l'integrazione delle energie rinnovabili, l'alimentazione di riserva e altro ancora. La comprensione della tecnologia e del design del sistema è necessaria per prendere la decisione migliore.

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