Smart grid e accumulo: l’ibridizzazione della rete con il contributo di Danfoss

Con la crescita delle rinnovabili e l’aumento dei consumi, la rete elettrica del futuro subirà trasformazioni strutturali. La soluzione principale per bilanciare domanda e offerta è l’ibridizzazione della rete con l’energy storage. È qui che Danfoss mette in campo i suoi prodotti per una gestione intelligente del sistema energetico

ibridizzazione della rete
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Articolo pubbliredazionale

(Rinnovabili.it) – In un mondo che cresce demograficamente la domanda energetica è destinata a crescere a sua volta. I quasi 10 miliardi di persone che popoleranno il Pianeta nel 2050 avranno bisogno di energia per svolgere le normali attività del quotidiano. Più energia quindi, che dovrà essere prodotta in quote sempre maggiori a partire da risorse rinnovabili come solare fotovoltaico ed eolico. Ma per controllare reti sempre più dipendenti da sole e vento, fonti per natura intermittenti, definite “non programmabili”, rivestirà sempre più importanza l’accumulo energetico efficiente. È la cosiddetta “ibridizzazione” dei sistemi energetici tramite BESS (Battery Energy Storage Systems), un processo che consentirà alla rete di adattarsi senza problemi a consumi imprevisti o picchi e flessi di produzione. Ed è qui che Danfoss Drives ha sviluppato soluzioni sostenibili in grado di ottimizzare i processi, riducendo i consumi energetici e i costi associati. La multinazionale danese offre un’ampia gamma di prodotti per l’immagazzinamento energetico in applicazioni quali il livellamento dei picchi di carico, la capacità di black-start, l’energia di backup e il time shifting, comprese progettazione e soluzioni di collaudo. 

Stabilizzare domanda e offerta: le reti sono “smart” con l’energy storage

Decentralizzazione, digitalizzazione ed elettrificazione saranno i tre concetti cardine della gestione delle reti intelligenti del futuro, ma il grande protagonista sarà senza dubbio l’energy storage, impiegato per livellare il divario tra domanda energetica dei consumatori e offerta dei produttori. Il sistema energetico nei prossimi anni subirà cambiamenti strutturali, con un passaggio dalle fonti fossili su cui si basa oggi, a quelle rinnovabili. È la Transizione ecologica, un processo ineludibile se vorremo mitigare l’enorme problema del cambiamento climatico. Ma questi processi imporranno anche grandi sfide agli operatori e ai consumatori, da giocare per gestire in maniera efficiente le reti elettriche di distribuzione che poggiano in gran misura su solare fotovoltaico, eolico e idroelettrico. E Danfoss in questo senso è una realtà all’avanguardia da anni.

Si pensi da un lato al bisogno di pianificare con razionalità i periodi di maggiore e minore produzione di energia e dall’altro alla riduzione dei picchi di produzione o di domanda che inevitabilmente avranno luogo. Esempio classico sono le giornate invernali molto fredde con sistemi di riscaldamento accesi e irradiazione solare carente, oppure i picchi di produzione durante giornate molto calde, soleggiate e ventose. E poi c’è il “time shifting”, che implica uno stoccaggio dell’energia nei periodi in cui i costi della produzione e della distribuzione sono bassi e, al contrario, una fornitura di energia accumulata quando i costi sono maggiori.

Queste condizioni determineranno un’evoluzione imponente del sistema energetico, che andrà incontro a una progressiva decentralizzazione: il punto di produzione tenderà ad essere presso la sede del consumatore o in prossimità, di modo che i distributori di energia riusciranno meglio a soddisfare le variazioni impreviste tra domanda e offerta. Storage distribuito e le cosiddette “microgrid”, microreti, saranno le soluzioni più adottate, che incrementeranno l’efficienza globale del sistema e contribuiranno a evitare interruzioni dell’alimentazione elettrica, riducendo i tempi di inattività.

Ma in tutte queste applicazioni sono fondamentali sistemi di conversione di potenza avanzati come quelli messi in campo da Danfoss, azienda leader mondiale nell’elettrificazione e nel controllo a velocità variabile dei motori elettrici. Danfoss offre prodotti al servizio dell’immagazzinamento energetico e della maggior sostenibilità dei processi, da un lato per ottimizzare le prestazioni, e dall’altro per garantire sicurezza, ad esempio, in caso di blackout con protezioni anti-isolamento che scollegano il sistema prontamente, oppure in caso di cadute di tensione per rimanere accoppiati alla rete. 

L’importanza dell’ibridizzazione e le soluzioni targate Danfoss

I clienti del sistema energetico del futuro si troveranno quindi di fronte a esigenze nuove: sostenere la produzione energetica in loco, evitare l’instabilità, favorire l’ingresso delle fonti energetiche rinnovabili (FER), minimizzare sovradimensionamenti e spese in conto capitale (i cosiddetti CAPEX). Per farlo, verranno implementate in misura sempre maggiore soluzioni ibride ovvero sistemi composti da due o più fonti di energia che concorrono insieme allo svolgimento di una attività. La forma di ibridizzazione più nota oggi è quella dei veicoli elettrici ibridi, dove un motore a combustione interna è affiancato a un sistema di propulsione elettrico a batteria. Applicando la medesima dinamica al sistema energetico globale e all’energy storage il discorso è simile: in presenza di picchi di produzione un sistema ibrido è in grado di convogliare energia verso l’accumulo, mentre quando la domanda eccede l’offerta per i più svariati fattori ambientali o legati a esigenze particolari del consumatore, l’accumulo fornisce alla rete energia supplementare.

Danfoss è una delle realtà dal know-how più solido nelle soluzioni di produzione e ottimizzazione dell’accumulo energetico: il core business della divisione interna Danfoss Drives si rivolge proprio alla progettazione e produzione di inverter, convertitori e tutto ciò che rientra nell’ambito dell’elettronica di potenza. L’azienda mette a disposizione assistenza individuale e soprattutto prodotti di alta gamma per l’ibridizzazione efficiente delle smart grid. Un esempio è VACON® NXP Grid Converter, una serie di convertitori di frequenza raffreddati a liquido progettati per applicazioni nei sistemi di distribuzione intelligente, di accumulo e gestione dell’energia anche in ambito navale. Il Converter facilita la condivisione del carico e si può integrare in reti diverse con versatilità supportando la conversione di energia pulita. Altro prodotto targato Danfoss che garantisce migliore stabilità di rete e supporto energetico in prossimità del consumatore è VACON® NXP DC/DC Converter, che massimizza la produzione di energia nelle soluzioni ibride e ne migliora le prestazioni. Convertitori DC/CC come quelli progettati da Danfoss sono impiegati per il collegamento a sorgenti quali batterie, super condensatori, fue cells e pannelli fotovoltaici. 

Nel complesso, un sistema energetico ibrido che gestisce in maniera efficiente la rete tramite l’energy storage, riduce le spese di esercizio e manutenzione (i cosiddetti OPEX), mitiga l’imprevedibilità delle Fer e soprattutto migliora l’efficienza globale e i rendimenti dei processi e delle macchine.

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