Stoccaggio dell' energia elettrica

CONSUMO ISTANTANEO

La difficoltà di stoccare l'energia elettrica sta alla base della scelta di progettare un sistema elettrico basato sul principio del consumo istantaneo. Poiché i consumi sono variabili, la produzione deve adattarsi continuamente.

Evoluzione del sistema elettrico

Nel tempo il sistema elettrico generale si è modificato passando dal centralizzato a quello distribuito. Si è formato con il tempo una "microrete" vicino ad ogni generatore distribuito formato dal generatore, un impianto di accumulo e un carico.

1. Generatore distribuito (DG)
   • Fonti rinnovabili di energia: eolico, fotovoltaico, idroelettrico, biomasse, ecc.
   • Tradizionali: generatori diesel.
2. Sistema di stoccaggio dell'energia (ESS)
3. Carico elettrico (controllabile)

Inoltre c'è un sistema informatico che aiuta a gestire e mantenere l'energia elettrica in modo più economico possibile.

Rete smart

All'interno del sistema

poi sono nati molte microreti che hanno la necessità di comunicare tra loro formando quindi una rete intelligente capace di gestire lo stoccaggio e l'utilizzo dell'energia creando quindi delle "virtual power plant" ovvero delle centrali elettriche virtuali date dalle comunità energetiche dove l'utilizzo dell'energia in eccesso viene scaricata non direttamente nella rete, ma all'interno di una rete a cui sono collegati più utilizzatori. Applicazioni dei sistemi di accumulo - Integrazione delle energie rinnovabili - alimentazione di veicoli elettrici e plug-in - gestione della bolletta elettrica - gestione dei picchi di potenza - servizi ancillari della rete - riserva - USP - ... In particolare esistono 2 applicazioni molto importanti - peak shaving - time shift L'accumulo dell'energia elettrica contribuisce a "spostare" o "rivelare" l'energia e la potenza elettrica rendendo in qualche modo.shiftIl time shift consiste nell'accumulare energia in determinati momenti in cui la richiesta è bassa e utilizzarla in un arco temporale successivo in cui la richiesta è più alta. Questo permette di ottimizzare l'utilizzo dell'energia elettrica, riducendo gli sprechi e garantendo un approvvigionamento costante. L'energia accumulata può essere immagazzinata in batterie o altri dispositivi di accumulo e rilasciata quando necessario. Questa tecnologia è particolarmente utile per gestire i picchi di consumo e garantire un'efficienza energetica ottimale.shiftIl time shift è un'applicazione tipica del sistema di stoccaggio nel caso di pannelli fotovoltaici domestici: infatti vediamo nell'immagine 2 curve, ovvero la producibilità di un pannello fotovoltaico durante la giornata e l'utilizzo tipico domestico dell'energia. Quindi carico la batteria durante le ore dove c'è poca richiesta e tanta produzione e utilizzo quella carica la sera dove la produzione diminuisce ma aumenta la richiesta. Quindi contribuisco all'utilizzo ottimale delle fonti rinnovabili. Livelli di stoccaggio - Stoccaggio centralizzato (non c'è un'utenza specifica) 1. A livello della generazione di energia elettrica 2. Della trasmissione (stazioni AAT/AT e CP) 3. Della distribuzione (CS) - Stoccaggio distribuito (c'è un utilizzatore specifico e vicino alla batteria) 4. generazione distribuita 5. clienti passivi (domestici e commerciali/industriali) 6. veicoli elettrici In questo link è presenteun documentario sull'origine (dubbia) dei materiali delle batterie. https://youtu.be/sb9Gset-hso Tipologie di stoccaggio l'idrogeno fondamentale per far si che i mezzi di trasporto elevati potessero potenza come ad esempio treni traghetti ed ecc... hanno a che fare con l'utilizzo di idrogeno per portare maggiore quantità di energia solo con l'utilizzo di idrogeno PARAMETRI PRINCIPALI

• Energia specifica [Wh/Kg] (quanti Wh contiene la batteria per ogni kg?, utili per applicazioni mobili come macchine o navi)
• Potenza specifica [w/Kg] (quanti W produce la batteria per ogni kg? utile per capire se posso fare timeshift o peak shaving)
• Capacità [Wh] (quanta energia riesco a infilare nella batteria?)
• Efficienza [%] (quanto perdo ogni volta che utilizzo quel tipo di sistema?)
• Vita utile [] (numero di cicli di ricarica)
• Tempo di risposta [s] (in quanto tempo il sistema si attacca alla rete?)
• Massima profondità di scarica [%] (fino a quale percentuale posso scaricare la batteria?)

a quanto posso scaricare la batteria senza danneggiare?

Tensione di funzionamento [V] (quanti sistemi mi servono per arrivare alla DDP necessaria ai miei scopi?)

Corrente nominale [A] e C-rate (quanta corrente può assicurare? e quanto tempo ci mette a caricare a una certa corrente?)

SOC [%] e SOH [%] (è possibile capire quanto è carica la batteria? è possibile capire lo stato di salute della batteria?)

Esistono ora dei diagrammi che a seconda delle mie necessità mi aiutano a scegliere la tecnologia più adatta

Diagramma velocità e potenza

In questo diagramma vediamo che abbiamo la velocità di attivazione sulle ordinate e la potenza disponibile sulle ascisse.

Sapendo in quanto tempo vogliamo una risposta dal sistema e quanta energia richiede possiamo scegliere la tecnologia che più si avvicina

Diagramma di Ragone (Potenza che possiamo avere per la capacità di spazio)

Nel diagramma di Ragone possiamo capire

Quanta potenza possiamo avere in proporzione allo spazio occupato?