Che cos'è il "periodo di calma"? E come possiamo contrastarlo?
"Periodo di calma": niente sole, niente vento
Non esiste una definizione veramente esaustiva e standardizzata di "periodo di calma". Se ci atteniamo al termine, tuttavia, esso si riferisce a periodi di tempo più lunghi in cui non c'è né il sole né il vento. Il termine tedesco Dunkelflaute associa i concetti di buio e calma.
Di conseguenza, né i pannelli solari né gli impianti ad energia eolica (WTG) sono in grado di raggiungere la loro produzione per l'alimentazione con impianti a energia rinnovabile. In termini di ulteriore causalità, il "periodo di calma" porterebbe quindi a un notevole crollo dell'immissione di energia elettrica. Questo pone alcune sfide per una società che mira a coprire il proprio fabbisogno energetico in modo sostenibile con fonti rinnovabili.
Con quale frequenza si verificano i "periodi di calma" e quanto durano?
Soprattutto nel periodo invernale, è più probabile che l'offerta e la domanda di elettricità siano molto distanti. Il fabbisogno energetico nei mesi freddi e bui è elevato semplicemente a causa dell'aumento di riscaldamento e illuminazione. Allo stesso tempo, anche le giornate sono più corte. Di conseguenza, la disponibilità temporale della luce solare diminuisce. Se a questo si aggiungono le fasi di vento debole, l'Agenzia federale per l'ambiente parla di "periodo di calma intenso".
È interessante notare che questi "periodi di calma intensi" si verificano in una finestra temporale ben definita, secondo le informazioni fornite dall'autorità ambientale. Alla massima frequenza, questo copre solo un periodo di due settimane, dal 23 gennaio al 6 febbraio. Questo è il risultato delle misurazioni effettuate tra il 2006 e il 2016 - come dimostra l'uso di centrali elettriche convenzionali per coprire l'aumento della domanda di energia. Secondo Deutschlandfunk, il Science Media Centre di Colonia riferisce di tre prolungate interruzioni di corrente nei mesi invernali tra il 2015 e il 2020.
Perché lo stoccaggio è così importante per contrastare efficacemente un "periodo di calma"?
Le batterie e le pile sono tra le forme più conosciute di accumulo. Tuttavia, esistono altri modi per conservare l'energia elettrica. Tutte le forme di accumulo si basano sul principio della conversione di una forma di energia in modo da renderla "immagazzinabile" per poterla utilizzare in momenti diversi. Qui, ad esempio, l'elettricità volatile viene convertita in energia chimica.
Esempi ben noti sono varie forme di batterie e l'ampio campo del Power-to-X con l'elettrolisi elettrochimica dell'acqua in idrogeno e ossigeno. Gli accumuli possono anche utilizzare l'energia di posizione e l'energia cinetica come principio attivo - ad esempio sotto forma di impianti di pompaggio, sistemi di accumulo ad aria compressa o sistemi rotanti di accumulo di energia a volano. Anche le unità termiche, come i sistemi di stoccaggio del ghiaccio, stanno diventando sempre più importanti nel corso di una transizione termica basata sull'elettricità.
Cosa possono fare le batterie per contrastare il "periodo di calma"?
Quando i parchi eolici sono combinati con una batteria di accumulo industriale, le turbine ricevono un booster funzionale per contrastare il "periodo di calma". Il sistema di accumulo assorbe l'energia generata che rimane quando il vento soffia e viene prodotta più elettricità del necessario.
In caso di un nuovo "periodo di calma", l'elettricità può essere immessa dal sistema di accumulo. Le batterie fungono quindi da tampone e sono preziose per la stabilità della rete - anche al di fuori di un "periodo di calma". Questa struttura è particolarmente interessante per i parchi eolici più vecchi che non possono beneficiare di sovvenzioni statali. Lo stesso principio di funzionamento si applica anche alla combinazione con impianti FV. Se il rendimento della luce solare supera la domanda, il surplus viene immagazzinato. Se il cielo è coperto da spessi strati di nuvole, il sistema di accumulo alimenta la rete in modo mirato.
Che cosa ha in comune il "periodo di calma" con la gestione dei carichi?
Le opzioni tecniche per limitare gli effetti di un periodo di calma sulla sicurezza di alimentazione sono simili a quelle su cui si concentra attualmente la gestione dei carichi o dei picchi di carico o limatura del picco nell'ambito della gestione degli edifici nell'automazione di fabbrica.
I picchi di carico sono costosi e mettono a dura prova la rete di alimentazione. Gli accumuli possono essere utilizzati per attenuare i picchi di consumo - in altre parole per ridurre i picchi della domanda di energia. È da qui che deriva il termine "limatura del picco". I sistemi di accumulo sono quindi un buon modo per creare armonia nella rete. Il tutto diventa ancora più efficace quando la produzione e il consumo di elettricità sono armonizzati attraverso l'accoppiamento settoriale.
Che cosa fa l'accoppiamento settoriale in una All Electric Society durante un "periodo di calma"?
Una rete energetica efficace può essere creata collegando i settori, ad esempio collegando tra loro edifici, impianti di produzione, sistemi di accumulo e impianti FV in termini di energia e tecnologia dei dati. In questo modo, è possibile spostare i flussi di energia all'interno di una microgrid intelligente.
L'equilibrio è garantito dallo stretto legame tra consumatori e produttori di energia. Il tutto può essere paragonato a un sistema autolivellante. Inoltre, l'accoppiamento settoriale apre la possibilità di controllare interi sistemi con i loro numerosi connettori trasversali e dipendenze. L'accoppiamento settoriale è la chiave per aprire la strada a una All Electric Society, nonché un mezzo efficace per combattere un "periodo di calma".
Conclusione
I periodi di calma sono di origine naturale e non possono essere evitati. Gli studi dimostrano che fasi più lunghe senza sole e vento si verificano solo raramente nel corso di un anno. Tuttavia, grazie a settori collegati in modo intelligente, a metodi digitali per ottenere informazioni e, soprattutto, all'uso di accumuli, gli effetti del buio possono essere gestiti in modo efficace e con tecnologie standard già disponibili oggi.
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