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Possiamo dire che i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) nelle centrali solari daranno forma al futuro della tecnologia. Perché i nuovi tipi di batterie, l’integrazione dell’intelligenza artificiale e i sistemi ibridi aumentano le prestazioni, l’efficienza e la sostenibilità dei BESS. Mentre gli standard esistenti, come l’IEC 62933-2-1, supportano questi sviluppi, le tendenze del settore stanno spingendo i confini dell’accumulo di energia. In questo articolo, discuteremo le innovazioni nella tecnologia BESS e la direzione futura dell’integrazione con l’energia solare, anche se non esiste ancora (aprile 2025) una centrale elettrica autorizzata installata in Turchia.

Tecnologie di batterie di nuova generazione

Batterie allo stato solido e a flusso

Mentre le batterie al litio-ferro-fosfato (LFP) sono attualmente comuni, le batterie allo stato solido e le batterie di flusso sono il tema del futuro. Le batterie allo stato solido offrono una maggiore densità energetica e sicurezza, grazie all’utilizzo di un materiale solido al posto di un elettrolita liquido, e superano più facilmente i test di fuga termica della norma IEC 62619. Queste tecnologie promettono soluzioni di accumulo più durature e flessibili nelle centrali solari.

Ottimizzazione con l’Intelligenza Artificiale

Evoluzione di EMS e BMS

L’intelligenza artificiale (AI) sta trasformando il Sistema di Gestione dell’Energia (EMS) e il Sistema di Gestione della Batteria (BMS) dei BESS. I parametri di prestazione della norma IEC 62933-2-1 (ad esempio, un’efficienza di andata e ritorno del 98%) possono essere ottimizzati in tempo reale con l’AI. Ad esempio, in una centrale elettrica, gli EMS alimentati dall’AI possono rendere la distribuzione di energia più efficiente del 10%, prevedendo le ore di picco della domanda. Ciò significa sia risparmio sui costi che stabilità della rete. In effetti, possiamo dire che l’altra linea di business che guiderà lo sviluppo dei sistemi di accumulo sarà la tecnologia e il software.

In futuro, si prevede che il BESS non funzionerà da solo, ma in sistemi ibridi. L’elettricità in eccesso generata dall’energia solare può essere convertita in idrogeno (H2) e immagazzinata, ideale per lo stoccaggio di energia a lungo termine. Mentre le linee guida ambientali della norma IEC TS 62933-4-1 prevedono la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio, un sistema da 10 MW previsto dalla specifica tecnica può essere ampliato con un approccio ibrido. Ad esempio, lo stoccaggio a breve termine con BESS durante il giorno, mentre l’energia in eccesso può essere convertita in idrogeno e immagazzinata per settimane. Questo offre una soluzione alle fluttuazioni stagionali dell’energia solare.

Tendenze e previsioni globali

Aumento della capacità e innovazioni

Il mercato dell’accumulo di energia sta crescendo rapidamente; l’Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (IRENA) stima che la capacità BESS globale raddoppierà entro il 2030. Questa crescita è sostenuta dalla commercializzazione di nuove tecnologie. Ad esempio, si prevede che le batterie allo stato solido entreranno nella produzione di massa nel 2025 o che i sistemi basati sull’intelligenza artificiale si diffonderanno. Possiamo dire che le centrali solari diventeranno più affidabili e scalabili con queste tendenze.

Visione futura e conclusioni

Il futuro dei BESS si concentra sulla massimizzazione del potenziale dell’energia solare attraverso l’innovazione tecnologica. Le batterie allo stato solido, l’ottimizzazione dell’intelligenza artificiale e i sistemi ibridi stanno inaugurando una nuova era dell’accumulo di energia. Mentre gli standard IEC guidano questi sviluppi, documenti come le Specifiche Tecniche gettano le basi per le applicazioni pratiche. L’accumulo di energia sarà un tema critico in futuro.

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I sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) sono un componente critico che garantisce la continuità energetica e l’equilibrio della rete negli impianti solari. Tuttavia, questi sistemi devono rispettare determinati standard e procedure di test per poter funzionare in modo sicuro. I rischi di incendio, le situazioni di sovraccarico/scarico e gli eventi di fuga termica che possono verificarsi nelle batterie possono creare seri problemi di sicurezza. Pertanto, è di grande importanza progettare, testare e implementare protocolli di sicurezza per i sistemi BESS in conformità con gli standard internazionali.

Rischi di sicurezza e incendio nei sistemi BESS

La sicurezza nei sistemi a batteria riguarda principalmente i rischi di incendio e i guasti della batteria.

• Perdite termiche: Quando le batterie iniziano a surriscaldarsi, può verificarsi una reazione a catena che porta all’incendio della batteria.
• Sovraccarico e scarica: Sono situazioni che riducono la durata della batteria e aumentano il rischio di esplosione.
• Corto circuito e guasti elettrici: I fulmini, le sovratensioni o i guasti alle apparecchiature possono causare seri pericoli ai sistemi di batterie.

I principali standard di sicurezza per ridurre al minimo questi rischi:

• NFPA 855: stabilisce gli standard di sicurezza antincendio per i sistemi di accumulo di energia.
• UL 9540A: definisce le procedure di test di fuga termica.
• FM Global 5-33: fornisce le linee guida per l’installazione sicura dei sistemi di accumulo di energia negli edifici industriali.

Sistema di gestione delle batterie (BMS) e Sistema di gestione dell’energia (EMS) Ruolo

Il sistema di gestione delle batterie (BMS) e il sistema di gestione dell’energia (EMS) svolgono ruoli critici nel funzionamento sicuro ed efficiente dei sistemi BESS:

• BMS: previene le situazioni di sovraccarico o scarico monitorando i livelli di tensione, corrente e temperatura delle batterie.
• EMS: gestisce il bilancio energetico complessivo del sistema di batterie e ottimizza la sua integrazione con la rete.

Test di prestazione e processi di accettazione

Prima che un sistema BESS possa essere messo in funzione, deve essere sottoposto a diversi test.

• Test di accettazione in fabbrica (FAT): Test del sistema in fabbrica per verificarne la conformità agli standard, come ad esempio IEC 62933-2-1.
• Test di accettazione sul campo (SAT): Valutazione delle prestazioni del sistema in condizioni reali di carica/scarica nel campo in cui il sistema è installato.
• Test termici e ambientali: Test che misurano la resistenza della batteria a temperature estreme, umidità e impatti meccanici.

Processi di test e certificazione nell’ambito degli standard della serie IEC 62933

I seguenti standard IEC sono fondamentali per l’integrazione e l’utilizzo sicuro dei sistemi BESS:

• IEC 62933-1: determina la terminologia BESS.
• IEC 62933-2-1: definisce i metodi di test e i parametri dell’unità.
• IEC 62933-5-2: specifica i requisiti di sicurezza per i sistemi di accumulo di energia elettrica.

Rischi di sovraccarico, sovrascarica e perdite termiche

• Protezione da sovraccarico e scarica: Deve essere limitata da limiti di tensione e corrente controllati dal BMS.
• Protezione dalle perdite termiche: Devono essere utilizzati sistemi di rilevazione antincendio, sistemi di respirazione attiva, meccanismi di raffreddamento attivo e un design appropriato della batteria.
• Procedure di sicurezza: Devono essere predisposti dei meccanismi per spegnere automaticamente il sistema in circostanze insolite.

Conclusione

L’implementazione di standard di sicurezza, test e prestazioni nei sistemi BESS è fondamentale per un funzionamento duraturo, efficiente e sicuro del sistema. I sistemi di batterie progettati in conformità agli standard IEC, NFPA e alle linee guida di sicurezza UL aumentano la sicurezza dell’investimento e garantiscono la continuità della fornitura di energia.

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