Una sfida complessa Gestione dell'immissione in rete e peak shaving

di Vivian Bullinger | 08.01.2024

Un tempo la rete elettrica era una strada a senso unico, con poche grandi centrali elettriche centralizzate la cui energia arrivava a molti consumatori. Oggi i consumatori sono diventati i cosiddetti prosumer (produttori e consumatori) che acquistano e immettono energia elettrica. L'aumento degli impianti di generazione ha reso più complesso il compito principale degli operatori di rete: mantenere la stabilità della rete. La gestione dell'immissione in rete è necessaria per garantire che l'interazione tra i prosumer decentralizzati funzioni senza problemi e che venga mantenuta la stabilità della rete. Inoltre, il peak shaving svolge un ruolo importante nell'evitare i picchi di carico, contribuendo così alla stabilità della rete.

Nel nostro blog post, mostriamo diverse soluzioni per risolvere le sfide della gestione dell'immissione in rete e del peak shaving.

1. Gestione semplice dell'immissione in rete - immissione limitata (x %)
2. Controllo interconnesso - impianti fotovoltaici
3. Gestione dei picchi di carico (peak shaving)
4. Riduzione dei picchi combinata con la mobilità elettrica

 

1. gestione semplice dell'alimentazione - alimentazione limitata (x %)

I regolamenti e i requisiti della gestione dell'immissione in rete differiscono per la loro complessità. Di norma, ciò significa che più grande è l'impianto, più complessi sono i requisiti che l'impianto deve soddisfare. Questi requisiti vengono implementati con l'aiuto di sistemi di gestione dell'energia, come il Solar-Log energy manager.

La gestione semplice dell'immissione in rete con controllo dell'x % significa che l'impianto si regola automaticamente sull'x % della potenza del sistema. Questa misura garantisce che, in caso di surplus energetico, non venga immessa in rete una quantità eccessiva di elettricità, con conseguente sovraccarico. Questa misura può essere implementata in modi molto diversi, dalla specificazione diretta dell'x-% tramite i dispositivi di controllo del gestore di rete alla regolazione indipendente all'x-% nel punto di connessione alla rete, tenendo conto della produzione e del consumo locale. Quest'ultima ha il vantaggio di coprire al meglio la domanda locale di energia con l'energia prodotta localmente, sgravando così la rete non solo in termini di immissione, ma anche di consumo.

Figura 1 - Per gestione dell'immissione in rete si intende la controllabilità degli impianti di generazione decentralizzati. I livelli di controllo possono essere diversi. Come si può vedere nella figura, ad esempio una riduzione al 30% o addirittura allo 0%.

Una funzione centrale del sistema di gestione dell'energia è quindi quella di limitare la percentuale di immissione in rete. In molti Paesi sono ormai prescritti limiti di potenza fissi o dinamici. Questo limite può essere impostato in modo flessibile per diversi valori soglia. Ciò consente di soddisfare diversi requisiti (regolazione del 70 %, regolazione del 50 o 60 % con supporto di accumulo, regolazione dello 0 % in Spagna, ecc.)

In pratica, a questo scopo viene solitamente installato un dispositivo di misura bidirezionale che registra i flussi di energia nel punto di connessione alla rete e trasmette queste informazioni al software di gestione dell'energia (EMS). Un controllore responsabile dell'EMS analizza queste informazioni e regola il flusso di energia proveniente, ad esempio, dall'impianto fotovoltaico locale.

Tuttavia, può anche accadere che il gestore della rete invii una specifica di controllo attraverso i suoi dispositivi di controllo e regoli il sistema in base a questo valore. A seconda delle dimensioni dell'impianto e della posizione dell'installazione, le specifiche possono variare notevolmente, proprio come le reti sono cresciute storicamente.

Figura 2 - Struttura di un controllo di immissione in rete x % per impianti fotovoltaici con il sistema di gestione dell'energia Solar-Log.

 

2. Controllo interconnesso - impianti fotovoltaici

Più grande è l'impianto fotovoltaico, più complessa diventa l'implementazione del controllo dell'immissione in rete. I requisiti del sistema di gestione dell'energia (EMS) aumentano, soprattutto negli impianti fotovoltaici in cui sono presenti molti inverter.

Per implementare in modo affidabile la gestione dell'immissione in rete per impianti di queste dimensioni, diversi dispositivi di gestione dell'energia sono collegati tra loro tramite una rete Ethernet. Questa rete consente di scambiare tra loro i segnali di controllo dei gestori di rete.

Con Solar-Log è possibile realizzare architetture così complesse utilizzando il principio del controllo di rete. In questo caso, i segnali del gestore di rete vengono ricevuti dall'EMS master e distribuiti agli inverter collegati tramite l'EMS slave. Per questa architettura di sistema, il sistema Solar-Log consente di accoppiare il master con un massimo di nove slave nella rete. Collegando in rete gli EMS, è possibile realizzare requisiti complessi (più parti del sistema e punti di immissione e molti produttori di inverter diversi).

Utilizzando la licenza di controllo della rete, è anche possibile suddividere il sistema per la commercializzazione diretta. Utilizzando dispositivi slave, l'impianto viene suddiviso in aree. Per ogni area è possibile selezionare un direct marketer separato. Tutti i comandi di riduzione provenienti dai commercianti diretti sono prioritari rispetto ai comandi dei fornitori di energia e documentati di conseguenza.

Figura 3-Controllo collegato per la gestione dell'immissione in rete di impianti fotovoltaici.

 

3. gestione dei picchi di carico (peak shaving)

Un'area della gestione energetica che sta diventando sempre più importante con la continua espansione delle energie rinnovabili è il peak shaving.

La maggior parte delle aziende ha una domanda di elettricità molto elevata a causa di un gran numero di utenze (macchine, pompe di calore, parco veicoli). Questo fabbisogno viene sempre più spesso coperto, in tutto o in parte, da impianti fotovoltaici e batterie di accumulo. Tuttavia, le aziende hanno anche un altro problema. A causa dell'elevato numero di punti di consumo, il carico di base che questi consumatori prelevano permanentemente dalla rete è molto elevato. Inoltre, possono verificarsi picchi di consumo elevati o picchi di carico dovuti a processi di accensione o al funzionamento temporaneo di altre utenze. Per poter servire questi picchi di carico, è necessario mantenere disponibili capacità nell'infrastruttura della rete energetica, il che comporta costi elevati. La gestione efficiente dei picchi di carico è quindi importante per garantire la stabilità della rete elettrica, evitare sovraccarichi e ottimizzare i costi energetici.

Esistono diverse opzioni per limitare o evitare questi picchi di carico. Un'opzione è l'uso intelligente dell'energia fotovoltaica insieme a sistemi di accumulo a batteria, coordinati da un sistema di gestione dell'energia. Il sistema di gestione dell'energia, ad esempio Solar-Log, limita i picchi di carico (peak shaving) controllando efficacemente l'impianto fotovoltaico e l'accumulo di batterie. In questo modo garantisce che l'elettricità supplementare necessaria per i picchi di carico non venga prelevata dalla rete elettrica, ma da un sistema di accumulo a batterie.

4. peak shaving combinato con la mobilità elettrica

Il peak shaving e la mobilità elettrica sono due concetti che possono essere combinati per migliorare la stabilità della rete e gestire meglio la domanda durante le ore di punta.

Il sistema di gestione dell'energia garantisce già l'utilizzo dell'impianto fotovoltaico in combinazione con un corrispondente sistema di accumulo a batteria per ridurre il carico collegato al punto di connessione alla rete ed evitare i picchi di carico. Anche i veicoli elettrici possono essere integrati in questo sistema di gestione intelligente della ricarica e controllati in modo da essere caricati preferibilmente nei momenti di basso carico. Ciò contribuisce a distribuire la domanda di energia aggiuntiva della mobilità elettrica e ad evitare i picchi di carico.

 

Una squadra perfetta - per una maggiore crescita

L'interazione tra la gestione dell'immissione in rete e il sistema di gestione dell'energia (EMS) è fondamentale per l'utilizzo efficiente delle energie rinnovabili. La gestione dell'immissione in rete regola l'immissione nella rete elettrica ottimizzando la produzione delle fonti rinnovabili. Allo stesso tempo, il sistema di gestione dell'energia integra strategie di gestione energetica per controllare i consumi. Monitorando con precisione la produzione e il consumo, il sistema consente una regolazione tempestiva. Il risultato è una rete equilibrata che riduce al minimo i picchi di carico. La perfetta interazione tra questi sottosistemi promuove la stabilità della rete, ottimizza l'efficienza energetica e facilita l'integrazione delle risorse rinnovabili nella gestione dell'energia.