sistema di accumulo di energia

Accumulo di energia su scala di rete - migliorare l'efficienza dell'accumulo di energia elettrica

Accumulo di energia su scala di rete - migliorare l'efficienza dell'accumulo di energia elettrica
Abbiamo preparato questo articolo completo e approfondito che fa luce su cosa sia un sistema di accumulo di energia su scala di rete, sui tipi, sugli esempi e su come funziona esattamente.
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    Non è un segreto che i sistemi di accumulo di energia su scala di rete stiano diventando una parte sempre più importante della rete elettrica odierna. Ed è vero che i sistemi di accumulo di energia su scala di rete offrono molti vantaggi.

    Inoltre, è la risposta a uno dei principali ostacoli che si frappongono all'accumulo di energia rinnovabile: l'intermittenza. Per capire bene questo argomento, abbiamo preparato questo articolo completo e approfondito che fa luce su cosa sia un sistema di accumulo di energia su scala di rete e su come funzioni esattamente.

    Abbiamo anche fatto un ulteriore passo avanti includendo i vantaggi, le sfide e le limitazioni per aiutarvi a comprendere questo argomento a un livello completamente nuovo.

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    Che cos'è l'accumulo di energia su scala di rete?

     

    L'accumulo di energia su scala di rete può essere definito da tre parole: affidabilità, resilienza e flessibilità.

    Questo sistema di accumulo di energia viene utilizzato per immagazzinare energia elettrica che può poi essere utilizzata in una rete elettrica integrata. Inoltre, è in grado di immagazzinare energia elettrica da fonti rinnovabili, come l'energia eolica e solare.

    Dopo aver immagazzinato una quantità sufficiente di energia, il sistema di accumulo di energia su scala di rete la scarica sulla rete elettrica quando è necessaria. Questo sistema non solo rende la rete elettrica più affidabile, resiliente e flessibile, ma anche efficiente dal punto di vista dei costi di gestione.

    Come viene immagazzinata l'energia in un sistema di accumulo su scala di rete?

     

    Le batterie (agli ioni di litio, nello specifico) sono il modo più comune di immagazzinare energia elettrica in un sistema di accumulo su scala di rete. Le batterie sono dispositivi elettrochimici in grado di immagazzinare energia elettrica proveniente dalla rete elettrica o da fonti rinnovabili.

    Quando le batterie agli ioni di litio vengono caricate, gli ioni di litio si spostano dal catodo all'anodo. Quando la rete elettrica ha bisogno di più energia elettrica, le batterie si scaricano e gli ioni di litio tornano all'anodo dal catodo.

    Una cosa da notare è che la capacità di una batteria agli ioni di litio di contenere più energia dipende principalmente dal numero di ioni che possiede.Come viene immagazzinata l'energia in un sistema di accumulo su scala di rete?

    Un altro motivo per cui le batterie agli ioni di litio sono comunemente utilizzate nei sistemi di accumulo di energia su scala di rete è la loro efficienza. Le batterie agli ioni di litio hanno in genere un'efficienza di andata e ritorno (carica e scarica) di circa 90%.

    In altre parole, ciò significa che per ogni 10 GWh di energia immagazzinata nelle batterie agli ioni di litio, 9 GWh possono essere restituiti alla rete elettrica quando necessario. Oltre alla loro efficienza, le batterie agli ioni di litio hanno anche un'elevata densità energetica e un lungo ciclo di vita, che le rendono pratiche per questa applicazione.

    Vantaggi dei sistemi di accumulo di energia su scala di rete

     

    I sistemi di accumulo di energia su scala di rete offrono indubbiamente molti vantaggi alla rete elettrica. Alcuni di questi vantaggi includono:

    Miglioramento dell'affidabilità della rete: Le interruzioni di corrente nelle reti elettriche si verificano a volte. Tuttavia, sono un grosso inconveniente.

    Fortunatamente, i sistemi di accumulo di energia su scala di rete migliorano l'affidabilità di queste reti elettriche rilasciando l'energia quando è necessaria, ad esempio durante le interruzioni di corrente. In altre parole, contribuiscono ad alimentare la rete agendo come riserva di energia.

    L'aspetto più affascinante dei sistemi di accumulo di energia su scala di rete è la loro capacità di riavviare la rete dopo un'interruzione importante, nota anche come capacità di black start.

    Maggiore integrazione delle energie rinnovabili: Le reti elettriche possono ora incorporare fonti di energia rinnovabili grazie ai sistemi di accumulo di energia su scala di rete. Quando l'energia elettrica viene prodotta in eccesso, può essere immagazzinata e successivamente utilizzata per alimentare una rete elettrica.

    Maggiore resilienza: A causa dei cambiamenti climatici, i fenomeni meteorologici estremi sono oggi più frequenti che in passato. È vero che le condizioni meteorologiche estreme influenzano la produzione e la fornitura di energia elettrica.

    L'integrazione di un sistema di accumulo di energia su scala di rete in una rete elettrica rende quest'ultima più resiliente, garantendo che l'erogazione di energia non venga interrotta in caso di interruzioni di corrente.

    Riduzione dei costi dell'elettricità: I sistemi di accumulo di energia su scala di rete sono in grado di ridurre i costi dell'elettricità semplicemente riducendo (o eliminando del tutto) le centrali elettriche di picco. Le centrali di picco funzionano solo quando la domanda di energia elettrica è elevata e possono essere molto costose da mantenere.

    Tipi di accumulo di energia su scala di rete

     

    Come discusso in precedenza, esistono diversi tipi di sistemi di accumulo di energia su scala di rete.
    Vediamo di analizzarli in modo approfondito:

    Batterie agli ioni di litio

     

    Le batterie agli ioni di litio possono essere utilizzate nei sistemi di accumulo di energia su scala di rete. Queste batterie sono ricaricabili e raccolgono e immagazzinano energia elettrica da fonti rinnovabili o dalla stessa rete elettrica.

    Grevault accumulatore di energia con batterie al litio
    Grevault accumulatore di energia con batterie al litio

    Le batterie agli ioni di litio sono altamente efficienti nell'erogazione di energia elettrica, poiché la loro efficienza di andata e ritorno è di circa 90%. Inoltre, le batterie agli ioni di litio hanno un'alta densità di energia e una durata maggiore: possono durare fino a 10 anni in un sistema di accumulo di energia su scala di rete.

    Le batterie agli ioni di litio sono inoltre sicure per i sistemi di accumulo di energia su scala di rete e per l'ambiente, perché non producono emissioni.

    Idroscalo pompato

     

    Si tratta di un altro sistema di accumulo di energia su scala di rete che utilizza l'acqua per funzionare. Richiede due serbatoi d'acqua che devono trovarsi ad altezze diverse per immagazzinare l'energia. Quando l'elettricità non viene utilizzata in modo intensivo, il sistema pompa l'acqua dal serbatoio inferiore a quello superiore.

    Quando la richiesta di elettricità è elevata, l'acqua viene rilasciata nel serbatoio inferiore. L'energia cinetica in gioco viene quindi convertita in elettricità.

    Questa tecnologia è efficiente in termini di costi di manutenzione e di costi di accumulo che possono alimentare un sistema di accumulo di energia su scala di rete. È affidabile e produce una maggiore densità di energia in un luogo specifico.

    Tuttavia, rispetto all'accumulo di energia con batterie al litio, i limiti dell'accumulo idroelettrico con pompaggio sono molto grandi. L'adattabilità geografica e l'elevata spesa iniziale ne rendono difficile la promozione.

    Quanta energia può immagazzinare un sistema di accumulo di energia su scala di rete?

     

    La quantità massima di energia che un sistema di accumulo di energia su scala di rete può immagazzinare dipende principalmente dal tipo di tecnologia utilizzata. Le batterie agli ioni di litio possono immagazzinare fino a 10 GWh (o più) di energia elettrica, il che è davvero impressionante.

    Inoltre, poiché i sistemi di accumulo di energia su scala di rete richiedono molta energia elettrica per funzionare bene, è ragionevole concludere che molte batterie agli ioni di litio collegate tra loro possono immagazzinare molta energia per il sistema di accumulo di energia su scala di rete.

    È essenziale notare che la quantità di energia che un sistema di accumulo di energia su scala di rete può immagazzinare dipende principalmente dalla sua applicazione specifica.

    Ad esempio, un sistema di accumulo di energia su scala di rete che utilizza le batterie agli ioni di litio principalmente per lo spostamento del carico avrà bisogno di una maggiore capacità di accumulo di energia rispetto a quelle utilizzate per la regolazione della frequenza.

    Quanto durano i sistemi di accumulo di energia su scala di rete?

     

    I sistemi di accumulo di energia su scala di rete che si basano sull'energia delle batterie durano a lungo. Più a lungo dura l'accumulo di energia su scala di rete, meglio è perché si riesce ad ammortizzare il costo del capitale iniziale.

    Con queste premesse, un sistema di accumulo di energia su scala di rete basato sugli ioni di litio può durare più di 10 anni! Le batterie agli ioni di litio hanno una lunga durata grazie alla loro bassa necessità di manutenzione e all'elevato numero di cicli.

    Vale la pena ricordare che la durata di un sistema di accumulo di energia su scala di rete è influenzata in modo significativo dalla sua applicazione specifica. Se il sistema di accumulo richiede cicli frequenti, la sua durata si ridurrà sicuramente.

    Come si integrano i sistemi di accumulo di energia su scala di rete nella rete elettrica?

     

    Esistono tre modi comuni per integrare i sistemi di accumulo di energia su scala di rete in una rete elettrica. Scopriteli:

    Centrale elettrica virtuale: Questa tecnica richiede l'integrazione di più sistemi di accumulo di energia su scala di rete in un unico sistema. Viene quindi utilizzata per gestire e distribuire facilmente l'energia elettrica alla rete elettrica durante le interruzioni di corrente o i picchi di utilizzo.

    Connessione diretta: Il collegamento diretto del sistema di accumulo di energia su scala di rete alla rete elettrica è la tecnica di integrazione più comunemente utilizzata. Il sistema è collegato direttamente alla rete elettrica ed è in grado di alimentare le reti durante le interruzioni di corrente o persino di avviare una rete.Come si integrano i sistemi di accumulo di energia su scala di rete nella rete elettrica?

    Integrazione dietro il contatore: Questa tecnica di integrazione è ingegnosa perché consente alle aziende elettriche di fornire servizi specifici e unici a un cliente. Ad esempio, un cliente può desiderare un backup di energia in caso di interruzione, mentre un altro può desiderare una risposta alla domanda.

    Questa tecnica consente all'azienda elettrica di fornire questi due servizi in modo efficace ed efficiente. Di solito viene collegato dietro il contatore, proprio come suggerisce il nome.

    Quali sono alcuni esempi di progetti di accumulo di energia su scala di rete?

     

    Esistono diversi progetti di accumulo di energia su scala di rete di successo in tutto il mondo. Alcuni di essi includono:

    Hornsdale Power Reserve - istituito nel 2017 e situato in Australia, questo progetto di accumulo di energia su scala di rete agli ioni di litio può fornire ben 100MW/129MWh a una rete elettrica integrata. Gli esperti prevedono che questo sistema di accumulo di energia su scala di rete possa durare almeno 15 anni.

    Yaowang Pumped Hydro-storage - situato in Cina, questo sistema di accumulo di energia su scala di rete è in grado di produrre 2.400MW/4.500GWh, il che è davvero impressionante! Si prevede che questo progetto durerà almeno 50 anni.

    Il progetto Green Mountain Power nel Vermont è un altro sistema di accumulo di energia a batteria di successo che utilizza batterie agli ioni di litio. È in grado di produrre 4 MW ed è stato avviato nel 2015.

    Quali sono le sfide e i limiti dello stoccaggio di energia su scala di rete?

     

    Sebbene i sistemi di accumulo di energia su scala di rete siano validi e vantaggiosi, hanno anche i loro lati negativi:

    ● Costoso da costruire e integrare nella rete elettrica.

    Il posizionamento degli impianti di accumulo di energia su scala di rete ha un impatto significativo sulle loro prestazioni. Per questo motivo, è necessario trovare e sviluppare i siti adatti per integrare il sistema di accumulo di energia su scala di rete in una rete elettrica che è piuttosto scarsa.Sfide e limiti dell'accumulo di energia su scala di rete

    I sistemi di stoccaggio idroelettrico a pompaggio hanno un impatto ambientale negativo. La costruzione di questi serbatoi comporta il danneggiamento degli habitat naturali degli animali, bloccando o addirittura deviando il corso naturale di un fiume.

    I sistemi di accumulo di energia su scala di rete possono essere utilizzati in applicazioni residenziali o su piccola scala?

     

    Sì - i sistemi di accumulo di energia su scala di rete possono essere utilizzati in applicazioni residenziali e su piccola scala.

    Tuttavia, non tutti i sistemi di accumulo di energia su scala di rete possono essere utilizzati in questa applicazione. Per le applicazioni su piccola scala, gli esperti raccomandano l'uso di sistemi di accumulo dell'energia a batteria (BESS), i migliori dei quali sono le batterie agli ioni di litio.

    La maggior parte delle applicazioni residenziali o su piccola scala richiederà servizi come il backup dell'energia, il trasferimento del carico, ecc. Poiché non necessitano di una grande capacità di accumulo di energia, è opportuno utilizzare batterie agli ioni di litio.

    Sarete in grado di calcolare la quantità di energia necessaria, di conoscere il numero di batterie da installare e di sapere come integrare il sistema di accumulo di energia su scala di rete. Dopo un processo di installazione e integrazione riuscito, le batterie dureranno a lungo con costi di manutenzione minimi.

    Conclusione

     

    In conclusione, i sistemi di accumulo di energia su scala di rete sono una parte importante della rete elettrica, in quanto forniscono affidabilità, resilienza e flessibilità per affrontare le sfide dello stoccaggio di energia rinnovabile. I progetti di accumulo di energia su scala di rete realizzati con successo in tutto il mondo hanno dimostrato il loro potenziale di trasformazione del panorama energetico.

    Con i progressi tecnologici e l'aumento degli investimenti, i sistemi di accumulo di energia su scala di rete hanno il potenziale per svolgere un ruolo cruciale nel raggiungimento di un futuro energetico sostenibile e più resiliente.

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