EON_636

EON EWS n . 636 - DICEMBRE 2019 17 contenitori pressurizzati si- tuati sui fondali oceanici o persino gru che sollevano enormi blocchi di cemento. Molte di queste opzioni de- vono essere implementate su larga scala o richiedono configurazioni geografiche ben precise. La tecnologia più impor- tante, e in rapida crescita, per l’accumulo dell’energia è rappresentata dalle bat- terie. Innanzitutto, si tratta di una soluzione scalabile, che può essere utilizzata sia in ambito domestico sia a livello di centrale elettrica. Le batterie, inoltre, posso- no essere installate prati- camente dappertutto, sen- za dover procedere a com- plesse valutazioni di impat- to ambientale, realizzare infrastrutture e garantire la conformità a normative lo- cali come accade nel caso dei siti che devono ospitare centrali elettriche. Nume- rose società, infine, sono state in grado di installa- re batterie su larga scala in soli sei mesi, un tempo drasticamente inferiore ri- spetto a quello richiesto per pianificare e recuperare il capitale investito nella re- alizzazione di centrali elet- triche alimentate mediante combustibili fossili. L’accumulo di energia com- porta numerosi vantag- gi, soprattutto nel caso di energie rinnovabili che per loro natura sono di tipo in- termittente. Il più evidente è l’arbitraggio energetico. Nel momento in cui il prez- zo dell’energia è basso, questa viene immagazzi- nata per venire successiva- mente erogata alla rete nel momento in cui il prezzo dell’elettricità aumenta. Du- rante una giornata soleg- giata, che dà luogo a una produzione in eccesso da parte delle sorgenti fotovol- taiche, l’energia può fluire nelle elementi di accumulo, consentendo il massimo utilizzo di queste risorse indispensabili. In serata, quando l’energia fotovol- taica diminuisce, le batte- rie rilasciano la potenza necessaria per sopperire all’aumento della richiesta. Di conseguenza, parecchie installazione di batterie sono affiancate a impianti fotovoltaici. Nell’esempio riportato poco sopra relativo ai black-out provocati intenzionalmente da PG&E nel momento il cui I rischi legati agli incen- di erano molto elevati, bat- terie e pannelli fotovoltaici consentiranno ad aziende e privati di sopperire alla mancanza di energia elet- trica, evitando l’interruzione di processi critici oppure, molto più banalmente, che i cibi si guastino. Senza dimenticare che i gestori dell’energia elettrica sono ora in grado di controllare le risorse di energia distribui- te come se si trattasse di un’“unica centrale virtuale” in grado di generare, accu- mulare ed erogare la poten- za in base alla domanda. In alcuni casi sono previsti servizi come “demand re- sponse” che permette di modulare i picchi di offerta o domanda garantendo in tal modo una maggiore sta- bilità e affidabilità della rete. Il ruolo dell’inverter L’interfaccia che collega l’energia prodotta da im- pianti eolici, fotovoltaica e batterie alla rete elettrica è l’inverter. In sintesi, un inverter trasforma la po- tenza in corrente continua (generata ad esempio da un impianto fotovoltaico) in potenza alternata sincro- nizzata con la frequenza elettrica della rete (60 Hz negli Stati Uniti e 50 Hz in Europa). Nella figura 1 vie- ne riportato lo schema sem- plificato di un pannello foto- voltaico collegato alla rete, evidenziando in particolare Fig. 1 – Schema semplificato di un pannello fotovoltaico collegato alla rete la realizzazione dell’inver- ter. Gli inverter sono dispo- nibili in svariate versioni, tra cui singola (mono-dire- zionali) e bi-direzionale e in differenti topologie nel caso di inverter multi-livello, cia- scuna con i relativi pregi e difetti in base allo specifico contesto applicativo. Il di- spositivo principale dell’in- verter è il commutatore di potenza (power switch), rappresentato in figura da- gli IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Con un opportuno corredo formato da un microproces- sore, circuiti di rilevamento e retroazione “ad hoc” e un algoritmo adatto, l’inverter è in grado di espletare una molteplicità di compiti per la rete, oltre ad accumulare e rilasciare l’energia elettri- ca. Ad esempio permette di garantire la qualità della potenza attraverso la conti- nuità della tensione, la re- golazione della frequenza e la riduzione delle armo- niche. Le risorse energe- tiche distribuite possono contribuire a ridurre il cari- co sulle reti di trasmissio- ne e distribuzione poiché l’energia viene utilizzata in prossimità del luogo in cui viene prodotta. In questo modo è possibile ridurre sovraccarichi e congestioni sulla rete e persino differire l’aggiornamento delle linee elettriche. Poiché una grande quantità di potenza passa attraver- so l’inverter, quest’ultimo deve garantire un’elevata efficienza nella conversio- ne dalla potenza continua a quella alternata. Gli in- verter disponibili in com- mercio sono caratterizzati da efficienze di picco com- prese tra il 96 e il 98%. Gli operatori di rete, dal canto loro, desiderano livelli di ef- ficienza ancora maggiori, in particolar modo per quanto riguarda gli impianti su lar- ga scala, dove anche una minima variazione dell’effi- cienza coinvolge quantità di potenza non indifferenti. Per ottenere questi livelli di efficienza, il dispositivo di potenza deve essere ca- ratterizzato da perdite mol- to contenute. Oggigiorno l’IGBT è il commutatore di riferimento per applicazio- ni di questo tipo. Senza di- menticare che un IGBT, in grado di condurre correnti dell’ordine di centinaia di Ampere e di bloccare ten- sioni di migliaia di Volt, è un dispositivo di silicio re- alizzato sfruttando i mede- simi processi utilizzati per realizzare i chip di elabo- razione ad alte prestazioni utilizzati nei cellulari e nei datacenter. A TTUALITÀ