Quanto ne sai di BESS?

Un sistema di accumulo di energia a batteria (BESS) è un sistema di batterie su larga scala basato sulla connessione alla rete elettrica, utilizzato per immagazzinare elettricità ed energia. Combina più batterie insieme per formare un dispositivo di accumulo di energia integrato.

1. Cella della batteria: come parte del sistema della batteria, converte l'energia chimica in energia elettrica.

2. Modulo batteria: composto da più celle di batteria collegate in serie e in parallelo, include il sistema di gestione della batteria del modulo (MBMS) per monitorare il funzionamento delle celle della batteria.

3. Gruppo batterie: utilizzato per ospitare più moduli collegati in serie e unità di protezione della batteria (BPU), noto anche come controller del gruppo batterie. Il sistema di gestione della batteria (BMS) per il gruppo batterie monitora la tensione, la temperatura e lo stato di carica delle batterie, regolandone al contempo i cicli di carica e scarica.

4. Contenitore di accumulo di energia: può trasportare più gruppi di batterie collegati in parallelo e può essere dotato di altri componenti aggiuntivi per la gestione o il controllo dell'ambiente interno del contenitore.

5. Sistema di conversione di potenza (PCS): la corrente continua (CC) generata dalle batterie viene convertita in corrente alternata (CA) tramite PCS o inverter bidirezionali per la trasmissione alla rete elettrica (impianti o utenti finali). Se necessario, questo sistema può anche estrarre energia dalla rete per caricare le batterie.

Qual è il principio di funzionamento dei sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS)?

Il principio di funzionamento di un sistema di accumulo di energia a batteria (BESS) comprende principalmente tre processi: carica, accumulo e scarica. Durante il processo di carica, il BESS immagazzina energia elettrica nella batteria tramite una fonte di alimentazione esterna. L'implementazione può essere a corrente continua o alternata, a seconda della progettazione del sistema e dei requisiti applicativi. Quando la fonte di alimentazione esterna fornisce energia sufficiente, il BESS converte l'energia in eccesso in energia chimica e la immagazzina internamente in batterie ricaricabili in forma rinnovabile. Durante il processo di accumulo, quando l'alimentazione esterna disponibile è insufficiente o assente, il BESS conserva l'energia immagazzinata completamente carica e ne mantiene la stabilità per un utilizzo futuro. Durante il processo di scarica, quando è necessario utilizzare l'energia immagazzinata, il BESS rilascia una quantità di energia appropriata in base alla richiesta per alimentare vari dispositivi, motori o altre forme di carico.

Quali sono i vantaggi e le sfide dell'utilizzo di BESS?

BESS può fornire vari vantaggi e servizi al sistema elettrico, tra cui:

1. Migliorare l'integrazione delle energie rinnovabili: i sistemi BESS possono immagazzinare l'energia rinnovabile in eccesso durante i periodi di elevata produzione e bassa domanda, e rilasciarla durante i periodi di bassa produzione e alta domanda. Ciò può ridurre la riduzione dell'energia eolica, migliorarne il tasso di utilizzo ed eliminarne l'intermittenza e la variabilità.

2. Miglioramento della qualità e dell'affidabilità dell'energia elettrica: il sistema BESS può fornire una risposta rapida e flessibile alle fluttuazioni di tensione e frequenza, alle armoniche e ad altri problemi di qualità dell'energia. Può anche fungere da fonte di alimentazione di backup e supportare la funzione di black start durante interruzioni di rete o emergenze.

3. Riduzione dei picchi di domanda: i sistemi BESS possono caricare durante le ore non di punta, quando i prezzi dell'elettricità sono bassi, e scaricare durante le ore di punta, quando i prezzi sono alti. Ciò può ridurre i picchi di domanda, abbassare i costi dell'elettricità e ritardare la necessità di espandere la capacità di generazione o di potenziare la trasmissione.

4. Riduzione delle emissioni di gas serra: i sistemi BESS possono ridurre la dipendenza dalla generazione di energia da combustibili fossili, soprattutto nei periodi di punta, aumentando al contempo la quota di energie rinnovabili nel mix energetico. Ciò contribuisce a ridurre le emissioni di gas serra e a mitigare gli impatti dei cambiamenti climatici.

Tuttavia, il BESS deve anche affrontare alcune sfide, tra cui:

1. Costo elevato: rispetto ad altre fonti energetiche, il BESS è ancora relativamente costoso, soprattutto in termini di costi di capitale, costi di esercizio e manutenzione e costi del ciclo di vita. Il costo del BESS dipende da molti fattori, come il tipo di batteria, le dimensioni del sistema, l'applicazione e le condizioni di mercato. Con il progredire della tecnologia e la sua diffusione su larga scala, si prevede che il costo del BESS diminuirà in futuro, ma potrebbe comunque rappresentare un ostacolo alla sua adozione su larga scala.

2. Problemi di sicurezza: i sistemi BESS comportano alta tensione, elevata corrente e alte temperature, che comportano potenziali rischi come incendi, esplosioni, scosse elettriche, ecc. I sistemi BESS contengono anche sostanze pericolose come metalli, acidi ed elettroliti che possono causare rischi per l'ambiente e la salute se non maneggiati o smaltiti correttamente. Sono necessari rigorosi standard, regolamenti e procedure di sicurezza per garantire il funzionamento e la gestione sicuri dei sistemi BESS.

5. Impatto ambientale: il BESS può avere impatti negativi sull'ambiente, tra cui l'esaurimento delle risorse, problemi di utilizzo del suolo, problemi di utilizzo dell'acqua, produzione di rifiuti e problemi di inquinamento. Il BESS richiede quantità significative di materie prime come litio, cobalto, nichel, rame ecc., che sono scarse a livello globale e distribuite in modo non uniforme. Il BESS consuma anche acqua e terra per l'estrazione mineraria, la produzione, l'installazione e il funzionamento. Il BESS genera rifiuti ed emissioni durante tutto il suo ciclo di vita che potrebbero influire sulla qualità dell'aria, dell'acqua e del suolo. È necessario considerare gli impatti ambientali adottando pratiche sostenibili per minimizzarne il più possibile gli effetti.

Quali sono le principali applicazioni e casi d'uso del BESS?

Il BESS è ampiamente utilizzato in vari settori e applicazioni, come la produzione di energia, gli impianti di accumulo di energia, le linee di trasmissione e distribuzione nel sistema elettrico, nonché i sistemi per veicoli elettrici e marittimi nel settore dei trasporti. Viene inoltre utilizzato nei sistemi di accumulo di energia a batteria per edifici residenziali e commerciali. Questi sistemi possono soddisfare le esigenze di accumulo dell'energia in eccesso e fornire capacità di backup per alleviare il sovraccarico sulle linee di trasmissione e distribuzione, prevenendo al contempo la congestione nel sistema di trasmissione. Il BESS svolge un ruolo cruciale nelle microreti, ovvero reti elettriche distribuite collegate alla rete principale o che operano in modo indipendente. Le microreti indipendenti situate in aree remote possono contare sul BESS, combinato con fonti di energia rinnovabile intermittenti, per ottenere una generazione di elettricità stabile, contribuendo al contempo a evitare gli elevati costi associati ai motori diesel e ai problemi di inquinamento atmosferico. Il BESS è disponibile in varie dimensioni e configurazioni, adatte sia per piccole apparecchiature domestiche che per sistemi di pubblica utilità su larga scala. Possono essere installati in diverse posizioni, tra cui abitazioni, edifici commerciali e sottostazioni. Inoltre, possono fungere da fonti di alimentazione di emergenza durante i blackout.

Quali sono i diversi tipi di batterie utilizzate nel BESS?

1. Le batterie al piombo-acido sono il tipo di batteria più diffuso, composte da piastre di piombo ed elettrolita di acido solforico. Sono molto apprezzate per il loro basso costo, la tecnologia avanzata e la lunga durata, e trovano applicazione principalmente in settori quali batterie di avviamento, fonti di alimentazione di emergenza e sistemi di accumulo di energia su piccola scala.

2. Le batterie agli ioni di litio, uno dei tipi di batterie più diffusi e avanzati, sono costituite da elettrodi positivi e negativi realizzati in litio metallico o materiali compositi, insieme a solventi organici. Presentano vantaggi quali elevata densità energetica, elevata efficienza e basso impatto ambientale, svolgendo un ruolo cruciale nei dispositivi mobili, nei veicoli elettrici e in altre applicazioni di accumulo di energia.

3. Le batterie a flusso sono dispositivi di accumulo di energia ricaricabili che funzionano utilizzando un mezzo liquido immagazzinato in serbatoi esterni. Le loro caratteristiche includono una bassa densità energetica, ma un'elevata efficienza e una lunga durata.

4. Oltre alle opzioni sopra menzionate, sono disponibili anche altri tipi di BESS tra cui scegliere, come le batterie sodio-zolfo, le batterie nichel-cadmio e i supercondensatori; ognuno con caratteristiche e prestazioni diverse, adatte a vari scenari.