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Accumuli elettrochimici: situazione normativa • la

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LO STORAGE DI ELETTRICITÀ
E L’INTEGRAZIONE DELLE RINNOVABILI
NEL SISTEMA ELETTRICO.
I ‘BATTERY INVERTERS’
Fiera Milano | 8 maggio 2014
La normativa tecnica per l’accumulo elettrico
Maurizio Delfanti – Comitato Elettrotecnico Italiano
Accumulielettrochimici:
situazionenormativa
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ISistemidiAccumulo(SdA)elettrochimicisonoapplicazioniconun
fortecontenutodiinnovazione:
• lanormativatecnicaè infasedistesura/consolidamento;
• alivellointernazionale,è statorecentementecostituitoilTC120:
«Electrical EnergyStorage (EES)Systems»;
• a livello nazionale, presso il CEI è attivo il CT 120:
«Sistemidiaccumulodienergia».
Ilavorinormativisonofocalizzatiprevalentementesu:
• aspettidinaturatecnologicaecostruttiva;
• aspettidinaturasistemica.
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Accumulielettrochimici
Definizioni(normeinternazionali)
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• Capacità Nominale: è laquantità dicaricaelettricanominale[Ah]
chepuòessereerogatadalSdA apartiredallacaricacompletaarrivandofinoazero.
L’EnergiaNominale[Wh]è analogaallaCapacità Nominale[Ah].
• Statodicarica(Stateof Charge,SoC):indicalaquantità dienergiaimmagazzinatanelSdA
inundatoistante,inpercentualerispettoallacapacità nominale.
SoC =100%indicalostatodicaricanominale;SoC =0%indicacheilSdA è vuoto
• Profondità discarica(Depth of Discharge,DoD):indicalapercentualedienergiadelSdA
chesiusaneiciclidicarica/scaricanormali.Generalmente,si haDoD =80%.
• Vitautile:è il numero dicicli dicarica/scarica,adunospecificoDoD,cheilSdA compie
primadiuneccessivodegradodelleprestazioni(maggioreè ilDoD,minoreè lavitautile).
• Rendimentodicarica/scarica:rapportotral’energiaerogatael’energiaassorbitadalSdA
duranteunciclodicarica/scaricacompleto.
• Ciclodicarica/scaricaequivalente:misuradell’energiaerogatadalSdA infunzionedella
suaEnergiaNominale(ades.unSdA da1kWhin2cicliequivalentieroga2kWh).
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Accumulielettrochimici:
qualifunzioni?
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1. Timeshift dienergia:
• aumentodell’autoconsumo (caricocontemporaneoallaproduzione)
• arbitraggio sulmercato(grandiimpianti)
• riduzionedeipicchi (potenzaimpegnata)e
livellamentodeiprofilidiscambio
2. Programmabilità delprofilodiprelievo/immissione
3. Servizidirete:
• regolazionedifrequenza
• inerziasintetica
• regolazioneditensione(evitarescattoSPIpersovratensione)
• risoluzionidellecongestioni
• partecipazioneaipianididifesa(ades.rialimentazione)
4. Powerquality:continuità delservizio,qualità dellatensione
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
SistemidiAccumulopressogliutentiMTeBT
LasituazionenormativaattualeinItalia
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Settembre2013:comunicatoGSE
Nellemoredelladefinizioneedellacompletaattuazionedelquadro
normativoedelleregoleapplicativedelGSEperl’utilizzodiSdA…,
aifinidellacorrettaerogazionedegliincentivi,
nonè consentitaalcunavariazionediconfigurazioneimpiantistica…
Dicembre2013
CEI:Modalità diconnessionedellostorage (schemi,misuratori)
PubblicatelevariantiallenormeCEI016eCEI021.
AEEG:Documentoperlaconsultazione (DCO)613/2013/R/eel
«PrimedisposizionirelativeaiSistemidiAccumulo– Orientamenti»
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
SistemidiAccumulonellenormediconnessione:
CEI016eCEI021
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Definizione:
Insiemedidispositivi,apparecchiatureelogichedigestioneecontrollo,
funzionale ad assorbire e rilasciare energia elettrica, previsto per
funzionareinmanieracontinuativainparalleloconlarete.Può essere
integratoomenoconungeneratore.
Per«paralleloconlarete» siintendenelfunzionamentodageneratore
(nondacarico).
Il fatto di rimanere connesso alla rete mentre eroga è essenziale
perché
sitrattidiunSdA.
Precisazione necessaria al fine di distinguere i SdA dagli UPS
(cheduranteilfunzionamentodacaricooperanoinparalleloallarete).
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Modalità diconnessione:
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SdAnellapartediimpiantoinCC
Configurazioneottimaleinterminidi
costi/efficienzadiconversione.
IlSdAè infattiintegratosullatoCC
dell’unità diGD:
Æ utilizzodellostessoinvertere
trasformatoreMT/BTperGDeSdA.
L’efficienzadiconversioneè elevata,in
quantol’energiaerogatadallaGDper
essereimmagazzinatanelSdAnondeve
transitaresullatoinCAdell’impianto.
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Modalità diconnessione:
SdAnellapartediimpiantoinCAavallediM2
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Inalternativa,ilSdApuòessere
connessoanchesuinlatoinCA
dell’impianto.
Leperditesonomaggioririspetto
alcasoprecedenteperviadella
doppiaconversioneCA/CC.
SdA
comprendeil
sistema
digestionee
l’eventuale
inverter
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Questoschemapuòessere
utilizzato,adesempio,per
connettereSdAadunimpianto
esistente.
Modalità diconnessione:
SdAnellapartediimpiantoinCAamontediM2
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Configurazionetipicaquandoviè la
necessità diutilizzarel’accumuloper
alimentarecarichiprivilegiati.
Ancheinquestocasononsiconsegue
un’efficienzaottimale,acausadella
doppiaconversione:
DCÆAC+ACÆDC
È necessariounulterioremisuratore:
MisuratoreM3
LeperditenelSdAsonoincentivate.
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Modalità diconnessione:
SdApressoutentipassivi
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Configurazionemenoprobabile.
Vantaggiintariffa:
•Peakshaving?Æ quotapotenza
•Timeshifiting?Æ quotaenergia
Schemautilequandosivuoleimpiegare
ilSdAperalimentarecarichiprivilegiati.
GliutentipassivicheinstallanounSdA
Æ DiventanoUtentiAttivi!
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
SistemidiAccumulopressol’UtenteMT/BT
Acosaservonoicontatori?
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ContatoreM1(bidirezionale)
Misural’energiascambiataconlareteai
finidelriconoscimentodelpremiodi
autoconsumo
ContatoreM2(bidirezionale)
È necessarioperlacontabilizzazione
dell’energiaprodotta
Deveesserebidirezionaleperevitarefrodi
(ades.accumulo energiaprelevatadalla
rete
elareimmetto incentivata)
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
EvoluzioninormativeincorsoinItalia:
UnlavorocongiuntotraCT120eCT316
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Nelleattualiedizionidellenormediconnessione,icapitolirelativiaiservizi
direteerogabilidaiSdAsono«allostudio».
Perrenderepiù efficientiilavori,è statocostituitounGdLcongiuntotra:
•CT316«Connessionealleretielettrichedialta,mediaebassatensione»
•CT120«Sistemidiaccumulodienergia»
CT316
CT120
GdL
Congiunto
E.DeBerardinis– R.Nicolini
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
SistemidiAccumuloinimpiantiFER:
Comecambianolecapability?
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Qualoraintegraticonlagenerazione,iSdApossonomodificare(estendere)
lecaratteristichedicapabilitydelleunità diGD.
Un generatore dotato di
SdApuòancheprelevare
energiadallarete.
Estensioneperbatteryinvertersdi
Potenza400kWconESS
La GD di taglia minore
(<400 kW) potrà fornire
capabilitypiù limitate.
La simmetria in P della
curva di capability
dipende dalla taglia del
SdA: quanta potenza
puòassorbire?
EstensioneperbatteryinvertersdiPotenza
<400kW
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
SistemidiAccumuloinimpiantiFER:
Regolazioneinsovra/sottofrequenza
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In presenza di transitori di sovrafrequenza sulla rete, le unità di GD
dotatediSdApossono,oltrechediminuirelapotenzaattivaimmessain
rete(comerichiestoinCEI016),ancheassorbireenergia.
IlcontributodelSdAallaregolazioneinsovra/sottofrequenzadipende
dalsuostatodicaricanellospecificoistanteincuiilfenomenoaccade!
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
SistemidiAccumuloinimpiantiFER:
AumentodellaPpertransitoridisottofrequenza
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PossibilecontributodeiSdAallaregolazioneinsovra/sottofrequenza:
P[W]
PSmax [W]
f [Hz]
PCmax [W]
49,1
49,7
50,3
51,5
Quandolafrequenzaeccede,ad
es., i limiti inferiori consentiti
(49,7 Hz), aumenta la P erogata
(statismofissoovariabile?).
Quando termina il transitorio di
sovrafrequenza, il sistema torna
nelle
condizioni
normali,
mantenendo la medesima
potenza(discarica)finoa50Hz.
Se la sovra (o sotto) frequenza perdura e il SdA raggiunge il completo stato di
carica(oscarica)Æ è ammessoridurreprogressivamentelapotenzascambiata.
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Nelnuovodispacciamento(DCO354/13):
impiegodiSdAperiservizidirete
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L’Autorità haavviatounariformageneraledelleregoledidispacciamento:
oraserveanchel’apportodelleFER(quindidellaGD)pergarantire
ilbuonfunzionamentodelcomplessivosistemaelettrico
SecondoilDCO354/13anchelaGD(piccoliproduttori,spessoda FV)
potrà/dovrà contribuireaiservizidirete:sonotuttiqueiserviziindispensabili
perché lareteelettricacontinuiafunzionareinmodocoordinato
ancheinpresenzadimoltiimpiantidaFER.
Regolazionedifrequenza;
Regolazioneditensione
Riserva
ecc…
Inpassato,eranoerogatidallesolecentralidi
grandepotenzasullareteTERNA
Ora(esoprattuttoinfuturo)sarannorichiesti
ancheaipiccoliimpianti(GD)
Alcuniservizipotrebberoessereerogatisubaseobbligatoria(nonpagati),
altrisubasevolontariaeremunerati(mercatodeiservizididispacciamento).
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Cosapotrebbeaccadereinfuturoconiservizidirete?
Unesempio:regolazioneprimariadifrequenza
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Traiservizidirete,prossimamente,potrebbeessereprevistol’obbligo
ancheperipiccoliimpianti(GD),diprestareriservaperlaregolazioneprimariadi
frequenza:l’accumulopotrebbedivenireunasceltavantaggiosa.
Ipotesi:bandadiregolazione±1,5%dellapotenzaefficientedell’impianto
Verde=producibile
Rossa=prodotta
Blu=limitereg.ascendere
Maggiori dettagli in M. Delfanti, D. Falabretti, M. Merlo, G. Monfredini, «Dimensionamento di un
sistemadiaccumuloutileallafornituradiserviziancillari»,EnergiaElettrica,n.2,2014.
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
Maurizio Delfanti
[email protected]
Politecnico di Milano
CEI – CT 316
M. Delfanti – Milano, 8 maggio 2014
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