Lo stoccaggio dell'energia a batterie è una tecnologia indispensabile per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e andare incontro a un futuro a basse emissioni di anidride carbonica. La generazione di energia rinnovabile è sostanzialmente diversa da quella tradizionale, basata sui combustibili fossili, perché in questo tipo di applicazioni non è possibile eseguire la produzione su richiesta. Il carbone può essere bruciato ogni volta che serve, ma l'energia eolica e solare si basano sul vento e sulla luce del sole. L'energia solare ha un problema specifico: non può essere prodotta durante il picco di domanda, ossia di notte.
Questa differenza cruciale determina la necessità di effettuare lo stoccaggio in sistemi a batteria. Si tratta di dispositivi elettromeccanici che immagazzinano energia nelle batterie in modo che venga utilizzata in un tempo e a un ritmo prestabiliti. Il momento in cui l'energia viene generata e quello in cui viene utilizzata non sono più legati, quindi l'erogazione può avvenire nel momento in cui i clienti ne hanno bisogno. I sistemi di stoccaggio dell'energia sono indispensabili per raggiungere gli obiettivi relativi all'energia pulita, perché presentano tre vantaggi: ottimizzano il consumo delle fonti rinnovabili, aumentano l'affidabilità della rete e rendono le tariffe più stabili.
Oltre che nelle applicazioni in rete, lo stoccaggio di energia viene utilizzato anche in ambito commerciale e industriale per rendere più affidabile la disponibilità di elettricità e ridurre i costi, dato che l'energia viene immagazzinata nei periodi in cui l'erogazione da parte della rete comporta costi elevati. I privati o le piccole comunità se ne possono servire per avere una maggiore indipendenza energetica e rispettare la sostenibilità ambientale, dato che i sistemi di stoccaggio di energia possono essere collegati a risorse distribuite, come i pannelli solari installati sul tetto.
nVent offre ai clienti una gamma di soluzioni che consentono di migliorare le prestazioni, la sicurezza e l'affidabilità dei sistemi di stoccaggio dell'energia. Le nostre soluzioni di messa a terra, collegamento, connessione elettrica e armadi rendono possibile la creazione di connessioni sicure tra rack di batterie, convertitori di potenza e invertitori di potenza, proteggendo tali sistemi da eventuali interruzioni. I nostri conduttori a bassa tensione e le nostre soluzioni di raffreddamento aumentano inoltre la resilienza e rendono più versatili le attività di progettazione dei sistemi di stoccaggio dell'energia, riducendone l'ingombro degli impianti.
Perché è indispensabile ridurre l'ingombro dei sistemi di stoccaggio dell'energia?
Entro il 2050, secondo le previsioni dell'International Renewable Energy Agency, il 90% dell'energia elettrica mondiale potrebbe provenire da fonti rinnovabili. Sarà quindi necessario un enorme aumento della produzione di energia pulita. Anche se vengono messe a punto tecnologie rinnovabili più efficienti in termini di spazio, l'ingombro fisico della nuova generazione di tali sistemi dovrà aumentare drasticamente se si vuole raggiungere l'obiettivo Zero Net. La riduzione dell'ingombro degli impianti di stoccaggio consente di utilizzare più spazio per generare energia anziché immagazzinarla.
Ed è importante anche per applicazioni come la ricarica di veicoli elettrici. Con la progressiva diffusione dei veicoli elettrici sulle strade di tutto il mondo, la realizzazione di un'infrastruttura adeguata a supportarli è diventata una priorità fondamentale. Il numero di auto che si riforniscono presso le stazioni di ricarica è in aumento e gli ingegneri che lavorano allo sviluppo delle infrastruttura EV potrebbero trovarsi di fronte a un problema: l'assenza materiale di spazi sufficienti a soddisfare la domanda, senza dover ricorrere a sistemi di stoccaggio a batteria di dimensioni inferiori. Lo stesso potrebbe avvenire per le applicazioni commerciali e residenziali: non è da escludersi la possibilità che non si riesca a modificare il layout degli edifici in modo da ospitare sistemi di stoccaggio e alimentazione di energia basati su fondi rinnovabili e realizzati in loco.
Aspetti da considerare in termini tecnologici e progettuali per ridurre l'ingombro
Per i motivi sopra descritti, è indispensabile ridurre l'ingombro degli impianti di stoccaggio dell'energia. Questi impianti, malgrado i progressi che hanno consentito di ridurre le dimensioni delle batterie stesse, hanno bisogno di un'infrastruttura adeguata, compatibile con l'impiego di diverse batterie nelle immediate vicinanze. In tal caso, il metodo migliore per ridurre l'ingombro consiste nel ridurre il più possibile lo spazio utilizzato per tutti i componenti che non siano le batterie.
Uno dei problemi derivanti dal posizionamento delle batterie è il calore che queste generano. L'esperienza nVent nell'ambito del raffreddamento a liquido dei data center consente all'azienda di proporre soluzioni efficaci. Il raffreddamento a liquido è più efficiente di quello ad aria perché il liquido ha una maggiore capacità di trasferimento del calore e può arrivare più vicino a una fonte di calore. Il raffreddamento a liquido avrà enormi possibilità di applicazione nei sistemi di stoccaggio di energia, perché consente di gestire i carichi termici generati dall'aumento della densità di potenza.
Questa tecnologia si basa su un refrigeratore che pompa il fluido raffreddato attraverso il sistema all'interno di un circuito chiuso ed è dotato di una funzione per il controllo di precisione che regola la temperatura e la portata di questo fluido, aumentando al massimo l'efficienza. Grazie al raffreddamento a liquido, i produttori di moduli a batteria sono in grado di incrementare la capacità di raffreddamento dei sistemi di stoccaggio, collocare più batterie nelle vicinanze e di conseguenza potenziare la capacità di alimentazione degli impianti senza ripercussioni sull'ingombro.
Anche se sono adeguatamente raffreddate, le batterie devono comunque essere collegate l'una all'altra, nonché alla rete o ad altre applicazioni. Le soluzioni di cablaggio standard, pur essendo adatte ad alcune applicazioni, possono essere difficili da utilizzare se la riduzione dell'ingombro è un fattore prioritario, perché spesso non hanno un raggio di curvatura sufficiente da adattarsi alle curve anguste presenti negli spazi ridotti. In questi casi, i conduttori flessibili, come le trecce e le barre di distribuzione flessibili di nVent hanno un design più flessibile, perché presentano una sezione ridotta e un raggio di curvatura minimo. Per risparmiare tempo e manodopera in cantiere, queste soluzioni possono anche essere prefabbricate.
Cosa ci aspetta nel futuro?
La richiesta di stoccaggio dell'energia continuerà a crescere di pari passo con l'aumento degli investimenti statali nelle infrastrutture a livello globale, la proliferazione continua delle microreti e l'adozione diffusa dei veicoli elettrici. La riduzione dell'ingombro, nel caso degli impianti di stoccaggio dell'energia, costituirà un problema da risolvere per i produttori di moduli a batterie, le aziende di servizi elettrici, gli edifici commerciali e tanto altro. Riflettere su questo problema e sviluppare la tecnologia di riduzione dell'ingombro più adatta consentirà alle aziende operative nel settore dello stoccaggio dell'energia a restare un passo avanti rispetto alla concorrenza. Un ottimo punto di partenza è ripensare l'approccio ai sistemi di raffreddamento e di connessione elettrica.