Sistemi di accumulo a batteria con accoppiamento in corrente continua
Le DC Power Grid stanno diventando sempre più importanti nell'industria, in quanto con le reti DC è possibile migliorare significativamente l'efficienza energetica e la sostenibilità. Per massimizzare questi vantaggi in modo ottimale, le reti devono essere alimentate in modo stabile e sicuro. I sistemi di accumulo dell'energia a batteria (BESS) contribuiscono in modo significativo al raggiungimento di questo obiettivo.
Sfida
Sicurezza di alimentazione nella All Electric Society Factory
Il nostro nuovo edificio a Blomberg è stato uno dei primi edifici industriali in Germania a dotare l'All Electric Society Factory di una DC Power Grid per trarre vantaggio dai vantaggi connessi. Naturalmente, è stata prestata particolare attenzione alla sicurezza di alimentazione, combinata con la massima efficienza energetica. L'integrazione di un sistema di accumulo a batteria direttamente collegato alla rete DC è stata quindi una scelta ovvia.
Uno dei vantaggi di un BESS con accoppiamento in corrente continua è la sua efficienza rispetto ai sistemi convenzionali in corrente alternata. Poiché non è necessaria la conversione da corrente continua (DC) a corrente alternata (AC) e viceversa, si evitano le perdite di conversione. Ciò consente un uso più efficiente dell'energia accumulata, massimizza la potenza disponibile e rende le batterie di accumulo in reti DC un'opzione interessante.
Anche la produzione di energia a basso costo da energie rinnovabili svolge un ruolo importante nella All Electric Society Factory. Offre la possibilità di riorganizzare strategicamente il proprio approvvigionamento di energia per proteggersi dall'aumento dei costi dell'energia elettrica e garantire la propria fornitura. Con un sistema di accumulo a batteria, è possibile acquistare corrente elettrica a basso costo in modo mirato e utilizzarla quando serve.
Le batterie di accumulo sono flessibili perché possono assorbire e cedere energia elettrica ad alta potenza e hanno tempi di reazione nell'ordine dei millisecondi. Grazie alla loro struttura modulare, possono essere scalate e personalizzate in modo flessibile, fino a sistemi di batterie industriali di grande formato. I metodi di analisi consentono di monitorare e controllare con precisione il contenuto energetico e le prestazioni delle batterie. I dati raccolti possono essere utilizzati nelle Smart Grid per garantire un'alimentazione, un accumulo e un utilizzo dell'energia ottimizzati. Ciò contribuisce non solo alla stabilità della rete, ma consente anche un'integrazione più efficiente delle energie rinnovabili.
Una DC Power Grid ottimizza l'intera catena energetica, dalla produzione alla distribuzione e al consumo. Qui, i sistemi di accumulo di energia sono indispensabili.
Tobias Lüke di Phoenix Contact Power Supplies GmbH e Roman Alberti di Voltfang GmbH
La collaborazione come fattore di successo
Phoenix Contact collabora con l'azienda Voltfang
L'azienda Voltfang GmbH, con sede ad Aquisgrana, sviluppa metodi per il riciclaggio delle batterie per la mobilità elettrica. Le batterie second life o provenienti da sovrapproduzione progettate per la mobilità elettrica hanno generalmente una capacità di carico superiore rispetto alle batterie sviluppate per l'uso stazionario. Voltfang sfrutta questo aspetto e punta sul riciclaggio di batterie ad alte prestazioni, progettate per garantire un'elevata resistenza ai cicli. Strategie operative ottimizzate e una gestione intelligente dell'energia massimizzano la durata di queste batterie e garantiscono l'efficienza per l'uso stazionario. Con il sistema di gestione dell'energia Voltfang in combinazione con PLCnext Technology, è possibile realizzare applicazioni come la limatura del picco, l'ottimizzazione dell'autoconsumo, le tariffe dinamiche per l'energia elettrica e il marketing della flessibilità e ottimizzare il funzionamento economico del sistema energetico. L'azienda di Aquisgrana si occupa da anni anche dell'accoppiamento dei sistemi di accumulo a batteria a DC Power Grid ponendo le basi per una collaborazione di successo.
Soluzione
Dall'idea all'esercizio reale: una batteria di accumulo completa la All Electric Society Factory
Il risultato della collaborazione tra Phoenix Contact e Voltfang è stata una soluzione con capacità di stoccaggio di 300 kWh. Per l'accumulatore di corrente installato davanti alla All Electric Society Factory, Voltfang utilizza moduli batteria riqualificati provenienti da veicoli elettrici. Prima del riciclaggio, ricevono un'altra vita: con l'ampliamento della loro vita utile nell'uso stazionario delle batterie. I moduli di potenza DC CHARX sono utilizzati come interfaccia tra la rete DC e la batteria, fornendo la potenza del sistema di 270 kW in entrambe le direzioni del flusso di energia. Oltre ai componenti del quadro elettrico, come morsetti componibili, componenti di sicurezza, relè e inserti fusibili, è stato utilizzato l'alimentatore ausiliario a 24 V DC della serie Quint con UPS di Phoenix Contact.
L'autoalimentazione dei componenti avviene tramite la batteria. In questo modo, il sistema è in grado di avviare senza alimentazione l'intera rete DC e svolge quindi anche la funzione di alimentazione di backup nell'impianto di energia dell'edificio. Il sistema è alloggiato in un container di 20 piedi ed è protetto fa sovratensioni con prodotti della serie VAL MB di Phoenix Contact. Il BESS DC è integrato nella gestione di rete DC tramite la piattaforma PLCnext Technology di Phoenix Contact. L'EMS Voltfang utilizza un algoritmo semplificato per regolare i parametri di carica e scarica esclusivamente attraverso la tensione di sistema del DC-Link. In questo modo è possibile compensare oscillazioni di tensione e stabilizzare la rete. La curva caratteristica da utilizzare per la regolazione viene indicata al sistema di accumulo dell'energia a batteria dal sistema di gestione dell'energia sovraordinato, in base al rispettivo caso applicativo di gestione dell'energia. Il sistema di accumulo funge normalmente da stabilizzatore di rete. Questa architettura di sistema consente un funzionamento scalabile e a prova di errore grazie alla riduzione al minimo della comunicazione tra i singoli sottosistemi della rete elettrica. Con il progetto pilota, le aziende hanno creato un sistema di accumulo di energia scalabile in modo modulare, sostenibile e allo stesso tempo efficiente, che viene utilizzato anche in altre reti DC in applicazioni industriali su scala simile, grazie alla sua maggiore efficienza e al minore utilizzo di materiali rispetto all'accoppiamento in AC.
Prodotti per sistemi di accumulo a batteria con accoppiamento in corrente continua
