Hybridization

  • 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, quali petrolio e carbone, ai gas naturali ed all'energia nucleare fino ad arrivare alle nuove fonti di energia rinnovabili, dipendenti dagli agenti atmosferici, aumenta l'esigenza di superare le problematiche derivanti dallo squilibrio tra domanda ed offerta di energia. 

    Considerato che è previsto un aumento dei consumi energetici pari ad un terzo entro il 2035, ci troviamo di fronte al problema di armonizzare domanda ed offerta sfruttando le migliori tecnologie disponibili per la generazione, distribuzione ed efficienza dei consumi.
    Le soluzioni ad oggi necessarie sono già presenti ed esiste un enorme potenziale di implementazione di tecnologie ad efficienza energetica: il 63% di risparmio energetico si può raggiungere nel settore industriale ed edile, sul 90% degli edifici in UE non è 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 crescente domanda energetica, i paesi del sudest asiatico sono sempre più orientati a politiche improntate sull'efficienza energetica ed hanno stretto un accordo al fine di conseguire un target di efficienza globale che mira alla riduzione del 30% del consumo energetico entro il 2025 rispetto ai livelli del 2005, in aggiunta a specifici obiettivi nazionali prefissati dai singoli paesi.

    Si prevede che nel 2017 il mercato globale dell'energy storage registri un incremento del 47% rispetto al 2016, che già era 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 sta rapidamente evolvendo per potersi adattare al decentramento dell'energia.
    Decentramento: dal momento che la generazione di energia è sempre più decentralizzata presso la sede del consumatore o vicino ad esso, i distributori di energia sono impegnati a soddisfare nella maniera più puntuale possibile le variazioni in termini di domanda ed offerta. Le migliori tecnologie per raggiungere tale equilibrio sono lo storage distribuito, le microgrid e le misure volte a soddisfare la domanda ed a garantire l'efficienza energetica.

    • Nello stesso tempo i sistemi di distribuzione si evolvono in modo da bilanciare la rete gestendo in loco la produzione ed 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.

    • L'accelerazione dell'elettrificazione di molte applicazioni tradizionalmente alimentate a idrocarburi è essenziale per il raggiungimento degli obbiettivi a lungo termine sulla riduzione della dipendenza dai combustibili fossili e sarà una rilevante risorsa distribuita. Si registrerà inoltre una conversione crescente 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 oltre che dal ridotto utilizzo delle risorse nel sistema elettrico di distribuzione.

    Le soluzioni ibride offrono la flessibilità di cui abbiamo bisogno

    L'hybridization nella forma di storage dell'energia è una delle principali tecnologie odierne e sta acquisendo sempre maggior importanza ed interesse. Lo stoccaggio di energia ci offre soluzioni flessibili per far incontrare domanda ed offerta colmando il divario tra energia prodotta ed energia consumata, riducendo i picchi di carico ed i blackout della rete. 

    Avvalendosi di tecnologie e servizi in grid edge, i clienti nel sistema energetico del futuro potranno produrre, consumare, immagazzinare e vendere energia.

    Produrre, consumare, immagazzinare e vendere

    Per i clienti del sistema energetico del futuro, lo storage di energia risolve le problematiche dell'imprevedibilità, dovuta ad esempio ai fenomeni atmosferici (nel caso delle fonti di energia rinnovabile) ed alle esigenze dei clienti industriali (con le note variazioni nel picco della domanda). Ed è proprio qui che entra in gioco l'hybridization.

    Panoramica dell'hybridization

    L'hybridization 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 hybridization attualmente più nota è quella dei veicoli ibridi, in cui 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'hybridization si ottengono risparmio di carburante, prestazioni migliori ed emissioni ridotte. 

    Le soluzioni ibride vengono implementate prevalentemente per almeno uno dei seguenti motivi:

    • 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 rinnovabili nell'infrastruttura del sistema di distribuzione 

    In presenza di eccedenze di produzione, il sistema ibrido può convogliare l'energia verso lo storage. Quando i livelli della domanda di energia sono elevati è possibile accedere al supporto di stoccaggio 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 sul sistema di distribuzione;  

    • Ridurre i tempi di inattività del sistema accrescendo la solidità in caso di problemi sulla tensione di alimentazione 

    Vantaggi principali dell'energy storage

    Si prevede che l'hybridization dei sistemi continui a crescere in modo significativo in un'ampia gamma di settori industriali, anche in ambito marino, ed in settori commerciali grazie alla riduzione dei costi delle batterie ed all'aumento della capacità di stoccaggio.

    Coloro che desiderano adottare l'hybridization nelle proprie applicazioni possono rivolgersi a Danfoss Drives, che li aiuterà nella scelta di una soluzione con energy storage.
    La nostra azienda mette a disposizione assistenza personale e altre risorse per fornire al cliente maggiori informazioni riguardo l'hybridization e consentendo di individuare la soluzione più efficace da utilizzare.
    Ad esempio, siete invitati a partecipare ai nostri seminari via web.

     

    Amsterdam e i collegamenti no-stop

    Un esempio tangibile del supporto tecnico fornito da Danfoss per il retrofit di batterie è quello dei traghetti ibridi di Amsterdam. Danfoss Drives si è occupata del progetto fornendo servizi di ingegneria, collaudi e prodotti.

    Soluzioni Danfoss Drives per l'energy storage

    L'energy storage viene spesso rappresentata come un fattore essenziale per l'integrazione dell'energia rinnovabile all'interno di un sistema di produzione di energia.
    Danfoss sta ampliando la capacità dell'energy storage e sviluppando soluzioni in grado anche di garantire l'ottimizzazione dei consumi energetici.
    Se si integrano sistemi per lo stoccaggio dell'energia sia nelle macchine che in interi processi è possibile migliorare sensibilmente la qualità dell'energia oltre che accrescere le prestazioni e l'efficienza totale. 

    Il sistema energetico del futuro assegnerà nuove regole al sistema di distribuzione ed incorporerà innumerevoli tecnologie del cliente finale. Danfoss Drives offre prodotti, progettazione e soluzioni di collaudo per l'energy storage in innumerevoli applicazioni di hybridization, ad esempio per il livellamento della punta di carico, la capacità di black-start, l'energia di backup ed 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 della rete elettrica - servizi ausiliari
    •  Regolazione della frequenza/emulazione dell'inerzia
    •  Riserve rotanti
    •  Capacità di sovraccarico/boosting
    • Risposta/avvio rapidoa
    μGrids
    • Compensazione della potenza di picco a livello di sottostazione di energia
    •  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
    • Consumption optimization of loads in marine environment
    •  Energia pulita nei porti
    Ecologia
    •  Energia pulita nei porti
    •  Time shift, integrazione di fonti di energia rinnovabile
    Disponibilità di alimentazione elettrica
    •  Alimentazione 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
    •  Hybridization della macchina 

    Passi successivi

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