Il futuro dell'energia è adesso: l'energy storage
La domanda mondiale di energia sta crescendo in modo esponenziale e le soluzioni che permettono di affrontarla sono diverse. Infatti, la diversificazione delle fonti di energia primarie avviene in modo costante e piuttosto rapido. Nel passaggio dai combustibili fossili, come petrolio e carbone, ai gas naturali e all'energia nucleare, fino ad arrivare alle nuove fonti di energia rinnovabili, dipendenti dagli agenti atmosferici, aumenta l'esigenza di colmare il divario quando vi è uno squilibrio tra domanda e offerta di energia.
Prevedendo che i consumi energetici aumenteranno di un terzo entro il 2035, ci troviamo di fronte al problema di armonizzare domanda e offerta sfruttando le migliori tecnologie disponibili per la generazione, distribuzione ed efficienza dei consumi. Le soluzioni che ci occorrono sono già esistenti e vi è un enorme potenziale di implementazione di tecnologie a efficienza energetica: il 63% del potenziale di risparmio energetico si può raggiungere nel settore industriale ed edile, sul 90% degli edifici in UE non è ancora stata effettuata una riqualificazione energetica. Contemporaneamente è dimostrato che il PIL registra un incremento annuo dell'1% come conseguenza diretta dell'adozione di misure di efficienza energetica.
"Con la crescita delle energie rinnovabili nel mondo, la comprensione e la gestione della flessibilità sta diventando un aspetto basilare per i mercati energetici".
Agenzia Internazionale per l'Energia, 2017
Negli Stati Uniti dal 1980 le perdite energetiche nel sistema elettrico di trasmissione e distribuzione si sono ridotte di oltre il 25%. Le previsioni attuali indicano un risparmio globale del 40-60% del consumo energetico entro il 2050.
Per far fronte alla rapida crescita della domanda di energia, i paesi del Sud-Est asiatico stanno perseguendo sempre più spesso politiche di efficienza energetica e hanno concordato un obiettivo collettivo di efficienza energetica del 30% entro il 2025 rispetto al livello del 2005, oltre agli obiettivi nazionali in alcuni paesi.
Si prevede che nel 2017 il mercato globale dell'immagazzinamento energetico registri un incremento del 47% rispetto al 2016, che era già stato un anno record in quanto a nuova capacità di storage installata. Di conseguenza, il mercato sta incentivando l'uso delle soluzioni esistenti oltre allo sviluppo di nuove tecnologie.
Rapida decentralizzazione, digitalizzazione ed elettrificazione
La crescente influenza delle rinnovabili implica che il sistema energetico stia rapidamente evolvendo per potersi adattare alla decentralizzazione dell'energia.
Decentralizzazione: dal momento che la generazione di energia è sempre più decentralizzata presso la sede del consumatore o in prossimità, i distributori di energia sono impegnati a soddisfare nella maniera più puntuale possibile le variazioni in termini di domanda e offerta. Le migliori tecnologie per raggiungere tale equilibrio sono lo storage distribuito, le microreti e le misure volte a soddisfare la domanda e a garantire l'efficienza energetica.
Contemporaneamente i sistemi intelligenti si evolvono in modo da bilanciare la rete gestendo in loco la produzione e il consumo dell'energia elettrica, livellando eccedenze e carenze. La digitalizzazione è un ingrediente vitale per facilitare la crescita di sistemi energetici decentrati, rendendo possibile una comunicazione aperta, in tempo reale e automatizzata. Verranno utilizzati sempre più sistemi di misurazione intelligenti, di controllo remoto e di automazione. Oltre le misure, le piattaforme di ottimizzazione e aggregazione come per esempio dispositivi e software evoluti consentiranno un livello superiore di connessione.
Accelerare l'elettrificazione di molte applicazioni tradizionalmente alimentate a idrocarburi è essenziale per raggiungere gli obbiettivi a lungo termine di riduzione della dipendenza dai combustibili fossili e sarà una rilevante risorsa distribuita. Si registrerà inoltre un crescente passaggio a veicoli elettrici, colonnine elettriche di ricarica e pompe di calore, che a loro volta si prestano alla generazione in loco di energia.
Destabilizzazione del sistema elettrico
Le tre tendenze di decentralizzazione, digitalizzazione ed elettrificazione hanno il potenziale di sovvertire il sistema elettrico convenzionale e si rafforzano a vicenda. Tale potenziale di destabilizzazione è ulteriormente favorito dai costi energetici che si riducono esponenzialmente, dai modelli di business innovativi e dal ridotto utilizzo delle risorse nel sistema di distribuzione elettrico.
Le soluzioni ibride offrono la flessibilità di cui abbiamo bisogno
L'ibridizzazione, sottoforma di energy storage, è una delle principali tecnologie odierne e sta acquisendo sempre maggior importanza e interesse. L'accumulo energetico ci offre soluzioni flessibili per far incontrare domanda e offerta colmando il divario tra energia prodotta ed energia consumata, smorzando i picchi di carico e i blackout della rete.
Avvalendosi di tecnologie e servizi grid edge,nel sistema energetico del futuro, i clienti potranno produrre, consumare, immagazzinare e vendere energia.
Produrre, consumare, immagazzinare e vendere
Per i clienti del sistema energetico del futuro, l'immagazzinamento energetico risolve le problematiche legate all'imprevedibilità, dovuta ad esempio ai fenomeni atmosferici (nel caso delle fonti di energia rinnovabile) e alle esigenze in ambito industriale (con le note variazioni del picco della domanda). Ed è proprio qui che entra in gioco l'ibridizzazione.
Panoramica dell'ibridizzazione
L'ibridizzazione può essere definita, in maniera semplice e generica, come un qualunque sistema composto da due o più fonti di energia che concorrono insieme allo svolgimento di un'attività. Probabilmente la forma di ibridizzazione attualmente più nota è quella dei veicoli ibridi, dove un comune sistema di propulsione con motore a combustione interna è combinato con un sistema di propulsione elettrico dando vita a un sistema appunto "ibrido". In questo caso, grazie all'ibridizzazione si ottengono risparmio di carburante, prestazioni migliori ed emissioni ridotte.
Le soluzioni ibride vengono implementate prevalentemente per almeno uno dei seguenti motivi:
per
- ridurre o posticipare le spese in conto capitale (CAPEX);
- evitare il sovradimensionamento del sistema;
- posticipare l'investimento infrastrutturale;
- favorire la produzione energetica in loco;
- impedire l'instabilità energetica;
- favorire l'ingresso delle energie rinnovabili nell'infrastruttura del sistema di rete.
In presenza di eccedenze di produzione, il sistema ibrido può convogliare l'energia verso l'immagazzinamento. Quando i livelli della domanda di energia sono elevati, è possibile accedere al mezzo di immagazzinamento per ottenere una fonte energetica supplementare;
- Ridurre le spese di esercizio (OPEX)
- Migliorare l'efficienza del sistema
- Incrementare la disponibilità del sistema
I sistemi ibridi possono incrementare l'efficienza del sistema e ovviare alle interruzioni dell'alimentazione elettrica dovute a problemi nel sistema di distribuzione;
- Ridurre i tempi di inattività del sistema accrescendo la solidità in caso di problemi della tensione di alimentazione
Vantaggi principali derivanti dall'immagazzinamento energetico
Si prevede che l'ibridizzazione continui a crescere in modo significativo in un'ampia gamma di settori industriali, anche in ambito navale, e in settori commerciali grazie alla riduzione dei costi delle batterie e all'aumento della capacità di immagazzinamento.
Coloro che desiderano adottare l'ibridizzazione nelle proprie applicazioni possono rivolgersi a Danfoss Drives, che li aiuterà nella scelta di una soluzione di immagazzinamento energetico. La nostra azienda mette a disposizione assistenza individuale e altre risorse per fornire al cliente maggiori dettagli sull'ibridizzazione consentendo di individuare la soluzione più efficace. Ad esempio, vi invitiamo a partecipare ai nostri webinar.
Amsterdam collegamenti no stop
Un progetto notevole per traghetti di nuova costruzione ad Amsterdam con propulsione elettrica/batteria-ibrida. Danfoss Drives si è occupata del progetto fornendo servizi di ingegneria, collaudi e prodotti.
Soluzioni Danfoss Drives per l'immagazzinamento energetico
L'accumulo energetico viene spesso rappresentato come un fattore essenziale per l'integrazione dell'energia rinnovabile all'interno di un sistema di produzione di energia. Danfoss sta ampliando l'ambito dell'immagazzinamento energetico e sta sviluppando soluzioni capaci anche di ottimizzare i consumi energetici. Se si integrano sistemi per l'immagazzinamento energetico sia nelle macchine che in interi processi, è possibile migliorare sensibilmente la qualità dell'energia e migliorare le prestazioni e l'efficienza totale.
Il sistema energetico del futuro assegnerà nuovi ruoli al sistema di rete e incorporerà innumerevoli tecnologie del cliente finale. Danfoss Drives offre prodotti, progettazione e soluzioni di collaudo per l'immagazzinamento energetico in innumerevoli applicazioni di ibridizzazione, come il livellamento del picco di carico, la capacità di black-start, l'energia di backup e il time shifting, in una vasta gamma di settori:
Integrazione delle fonti di energia rinnovabile
- Previsioni nella produzione di energia
- Riduzione dei picchi
- Time shift nella produzione di energia
Stabilità del sistema di rete, servizi ausiliari
- Regolazione della frequenza/emulazione dell'inerzia
- Riserve rotanti
- Capacità di sovraccarico/boosting
- Risposta/avvio rapidi
μGrid
- Compensazione del picco di potenza a livello di sottostazione
- Alimentazione di backup in caso di disturbi
Rendimento
- Ottimizzazione della produzione energetica in combinazione con generatori diesel e GNL
- Ottimizzazione dei consumi dei carichi in ambito marittimo
- Energia pulita nei porti
Ecologia
- Energia pulita nei porti
- Time shift, integrazione di fonti di energia rinnovabile
Disponibilità di alimentazione elettrica
- Alimentazione elettrica ininterrotta per telecomunicazioni, aeroporti e ospedali
Settore edile ed estrattivo
- Ottimizzazione del funzionamento con batterie nella produzione energetica locale, solitamente gestita con gruppi elettrogeni a diesel
- Ibridizzazione della macchina
Convertitori di frequenza per l'ibridizzazione
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Massimizza la produzione di energia nelle soluzioni ibride e contribuisce a migliorare le prestazioni avvicinando il supporto di energia al consumo.
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Convertitori di frequenza raffreddati a liquido progettati specificamente per essere applicati nei sistemi di distribuzione intelligenti, nei sistemi di stoccaggio dell'energia e di gestione dell'energia nel settore navale.
