Sistema di accumulo dell'energia della batteria

Tradizionalmente, l'industria energetica ha sostenuto che il business dell'energia è differenziato da ogni altra entità e mercato poiché non può essere immagazzinato.

Ciò era sostanzialmente corretto, ma i progressi futuri potrebbero eventualmente eliminare questa nozione e consolidare lo storage con altre tecnologie a matrice di griglia per creare un nuovo paradigma!

Le batterie elettriche possono offrire il miglior potenziale come abilitatore della rete intelligente. Le batterie più recenti vengono attualmente destinate a servire diverse forme di applicazioni di trasmissione e distribuzione, con diversi vantaggi che potrebbero fuoriuscire da un unico stabilimento: il sistema di accumulo dell'energia della batteria.

La ricerca continua alla ricerca di nuove tecnologie che consentiranno il progresso nei mezzi di memorizzazione, che daranno una svolta ai mezzi di memorizzazione a basso costo per i futuri servizi di pubblica utilità.

Definizione dei sistemi di accumulo dell'energia a batteria (BESS).

Un BESS è un tipo di sistema di accumulo di energia che utilizza batterie per immagazzinare e distribuire energia sotto forma di elettricità.

Questi sistemi sono comunemente utilizzati nelle reti elettriche e in altre applicazioni come veicoli elettrici, impianti di energia solare e case intelligenti.

Al suo livello più elementare, un BESS è costituito da una o più batterie che immagazzinano energia elettrica per un utilizzo successivo. Questa energia immagazzinata può quindi essere utilizzata quando necessario per soddisfare le varie richieste di energia in diverse applicazioni.

BESS può anche fornire vantaggi rispetto ad altri sistemi di accumulo di energia, tra cui maggiore efficienza e flessibilità, tempi di risposta più rapidi quando si alimentano apparecchiature o dispositivi e costi complessivi inferiori.

Lo stoccaggio dell’energia si traduce in una riduzione dei picchi di domanda del sistema elettrico e i proprietari di ESS vengono spesso compensati attraverso programmi di mercato della rete regionale. Le autorità di regolamentazione offrono anche incentivi (e in alcuni casi mandati) per incoraggiare la partecipazione.

“Il sistema di accumulo dell’energia a batteria diventerà il fulcro dell’accumulo di energia domestico”

-YOUHOMENERGY

Perché BESS rispetto ad altre tecnologie di storage

BESS ha un vantaggio rispetto ad altre tecnologie di stoccaggio in quanto ha un ingombro ridotto e nessuna restrizione sulle posizioni geografiche in cui potrebbe essere collocato. Altre tecnologie di stoccaggio come lo stoccaggio idroelettrico con pompa (PHS) e lo stoccaggio di energia con aria compressa (CAES) sono adatte solo per un numero limitato di posizioni, considerando le restrizioni relative all'acqua e all'ubicazione e i vincoli di trasmissione. Le densità di energia e potenza di alcune tecnologie sono le seguenti:

Di conseguenza, i BESS che utilizzano la tecnologia agli ioni di litio offrono elevate densità di energia e potenza adatte per l'utilizzo a livello di trasformatore di distribuzione. Lo spazio disponibile presso la configurazione del trasformatore di distribuzione può essere utilizzato per posizionare il BESS.

Il picco notturno che deve essere gestito è di circa 4 ore al massimo e quindi il tempo di scarica richiesto per un particolare BESS è inferiore a 4 ore. Inoltre, la potenza apparente nominale dei trasformatori di distribuzione è compresa tra 160 kVA, 400 kVA fino a 1 MVA (rispettivamente per zone rurali, urbane e metropolitane).

Pertanto BESS deve fornire solo una parte di tale capacità durante un massimo di 4 ore di punta.

La figura seguente illustra i posti che le diverse tecnologie occupano nello spazio avendo come dimensioni la potenza, l'energia e il tempo di scarica.

Caratteristiche di un sistema di accumulo dell'energia a batteria

Efficienza di andata e ritorno — Indica la quantità di energia utilizzabile che può essere scaricata da un sistema di accumulo rispetto alla quantità di energia immessa. Ciò tiene conto dell'energia persa durante ogni ciclo di carica e scarica. I valori tipici vanno dal 60% al 95%.

Tempo di risposta — Quantità di tempo necessaria affinché un sistema di storage passi dalla modalità standby alla piena potenza. Questo criterio di prestazione è un indicatore importante della flessibilità dello stoccaggio come risorsa di rete rispetto alle alternative. La maggior parte dei sistemi di storage ha tempi di risposta rapidi, in genere inferiori a un minuto. L'accumulo idroelettrico mediante pompaggio e l'accumulo di energia tramite aria compressa tendono ad essere relativamente lenti rispetto alle batterie.

Tasso di rampa — La velocità di rampa indica la velocità con cui la potenza di stoccaggio può essere variata. Una velocità di rampa per le batterie può essere più veloce della variazione del 100% in uno o pochi secondi. La velocità di rampa per lo stoccaggio idroelettrico con pompaggio e per lo stoccaggio di energia con aria compressa è simile alla velocità di rampa degli impianti di generazione convenzionali.

Ritenzione di energia o perdite in standby — Il tempo di ritenzione dell'energia è il tempo durante il quale un sistema di accumulo mantiene la sua carica. Il concetto di ritenzione energetica è importante a causa della tendenza di alcuni tipi di accumulo ad autoscaricarsi o a dissipare energia mentre l’accumulo non è in uso.

Densità di energia — La quantità di energia che può essere immagazzinata per una data quantità di area, volume o massa. Questo criterio è importante nelle applicazioni in cui l'area è un fattore limitante, ad esempio, in una sottostazione urbana dove lo spazio potrebbe rappresentare un vincolo limitante per lo stoccaggio energetico del sito.

Densità di potenza — La densità di potenza indica la quantità di potenza che può essere erogata per una determinata quantità di area, volume o massa. Inoltre, come la densità energetica, la densità di potenza varia in modo significativo tra i tipi di storage. Ancora una volta, la densità di potenza è importante se l'area e/o lo spazio sono limitati o se il peso è un problema.

Sicurezza — La sicurezza è legata sia all’energia elettrica che ai materiali e ai processi specifici coinvolti nei sistemi di accumulo. Le sostanze chimiche e le reazioni utilizzate nelle batterie possono porre problemi di sicurezza o di incendio.

Durata — misurato in cicli.

Profondità di scarica (DoD) — Si riferisce alla quantità di capacità della batteria che è stata utilizzata. È espresso come percentuale della capacità energetica totale della batteria. Quanto più profonda è la scarica della batteria, tanto minore è la durata prevista. Il ciclo profondo è spesso definito come una DoD pari o superiore all'80%.

Temperatura ambiente — Ha un effetto importante sulle prestazioni della batteria. Le elevate temperature ambientali provocano reazioni interne e molte batterie perdono capacità più rapidamente nei climi più caldi.

Considerazioni importanti per la selezione della batteria

Parametri per la determinazione dell'economia BESS

Molti criteri svolgono un ruolo importante nella scelta della batteria per BESS, come illustrato sopra. Si va dalle questioni normative ai costi e alle dimensioni tecnologiche. Tuttavia, il fattore deterministico più importante per la selezione della batteria è l'applicazione che il BESS deve supportare insieme alla gestione dei requisiti di prestazione.

Aspetti economici dei sistemi di accumulo dell'energia a batteria:

L'ottimizzazione di BESS Economics risiede nella stretta triangolazione dei parametri di mercato, dei parametri dei consumatori e dei parametri del sistema di stoccaggio. Ciascuno di questi parametri raggruppati ha più sottoparametri che svolgono un ruolo significativo nell'economia complessiva del sistema.

Riferimenti:

· Laboratorio nazionale di tecnologia energetica, USA

·Wikipedia

· CEI

·IRENA

· Sistemi di accumulo dell'energia con batterie agli ioni di litio, AIG Energy Industry Group