Soluzione di bilanciamento della microgrid

Le microgrid sono strutture di rete più piccole e indipendenti rispetto alle reti di distribuzione sovraregionali. Si basano sull'idea di generare energia in modo decentralizzato e autosufficiente, ove possibile. In caso di surplus di energia nelle singole microgrid, esse sono virtualmente collegate alla rete pubblica per bilanciare il carico. Anche i componenti della microgrid contribuiscono a bilanciare il carico. La batteria di massa, così come le batterie bidirezionali dei veicoli elettrici, fungono da interconnettori centrali dei flussi di energia temporalmente fluttuanti tra i generatori (FV e cogenerazione) e i consumatori (inquilini e mobilità elettrica). L'energia in eccesso viene immagazzinata, bilanciando il carico, e può essere successivamente reintrodotta nella microgrid per il consumo quando l'offerta è bassa e la domanda alta.

Presso la Baumwollspinnerei, CENERO, in collaborazione con il progetto europeo SPARCS, sta implementando un concetto di microgrid con vari componenti, interconnessi attraverso la gestione digitale del carico e dell'energia, per garantire la massima efficienza. Questi componenti includono un impianto fotovoltaico (PV), un sistema di cogenerazione, batterie di massa e punti di ricarica bidirezionali. L'impianto fotovoltaico, situato sul tetto di uno degli edifici, immette energia rinnovabile nella microgrid, dove può essere utilizzata direttamente dagli inquilini, immagazzinata o immessa nella rete pubblica. L'unità di cogenerazione può essere utilizzata come riserva quando l'alimentazione fotovoltaica è insufficiente e lo stoccaggio è vuoto. La ricarica bidirezionale dei veicoli elettrici assume una natura prosumer. Agendo come consumatore, l'EV bidirezionale offre una mobilità sostenibile consumando l'energia rinnovabile (proveniente dall'impianto fotovoltaico), che viene temporaneamente immagazzinata nella sua batteria, mentre agendo come produttore o generatore, può alimentare la rete con l'energia immagazzinata nei momenti in cui la domanda è eccessiva.

Un'ulteriore componente dell'uso efficiente dell'energia nella rete è la gestione intelligente della fornitura di calore in risposta alla domanda. Vengono installati termostati intelligenti che comunicano informazioni sulla domanda di riscaldamento di aree di locazione selezionate. Sono anche in grado di conoscere in modo intelligente le condizioni circostanti e di integrarle nel processo di riscaldamento. Pertanto, il potenziale di accumulo di calore delle pareti storiche fa parte del processo di riscaldamento. Se non c'è più richiesta di calore, l'hardware lo comunica alla valvola di regolazione corrispondente e il sistema di pompe che distribuisce il calore viene spento.

La sfida consiste nell'interconnessione digitale tra tutti questi generatori, consumatori, sistemi di accumulo e la conseguente rete pubblica. Non è sufficientemente standardizzata né adeguatamente testata da un punto di vista tecnico. È necessario un concetto di gestione del carico per l'interconnessione efficiente dell'autogenerazione e del consumo nella rete locale e deve essere implementata un'interfaccia digitale per il coordinamento del trasferimento di energia dalla rete di distribuzione e viceversa.

Il carico della rete elettrica è in costante aumento a causa delle sempre maggiori fluttuazioni in entrata e in uscita dell'energia. Poiché la banda di frequenza di una rete elettrica stabile è molto stretta, la quantità di energia nella rete deve essere il più possibile costante. La regolazione di un feed-in o il consumo aggiuntivo di energia possono rendere questo possibile. Per garantire che ciò avvenga in tempo reale e in modo compatibile con il sistema, la gestione digitale del carico è una componente centrale delle reti elettriche a prova di futuro. All'interfaccia tra le reti locali e le grandi reti di distribuzione, è possibile scambiare quantità di energia su scala più ampia, favorendo la stabilità delle microgriglie regionali.

La possibilità di evitare costosi picchi di carico e acquisti di elettricità attraverso l'ottimizzazione della produzione di energia propria gioca un ruolo fondamentale nella fattibilità economica della gestione del carico. L'integrazione della gestione del carico per la stabilità della rete migliora anche il potenziale di efficienza della rete stessa, identificando diversi tipi di richieste e indirizzando il flusso di energia verso aree specifiche, in modo da evitare sprechi all'interno della microgrid nel suo complesso. Ad esempio, monitorando la generazione, l'allocazione e la domanda, l'elevata capacità di energia fotovoltaica generata a mezzogiorno può essere utilizzata per il funzionamento di un sistema di condizionamento dell'aria (che a mezzogiorno ha una domanda elevata). In molti casi, l'energia che normalmente viene considerata uno spreco può essere utilizzata in modo proattivo in un altro punto del sistema, come spesso accade con l'energia termica - il sistema di cogenerazione è un buon esempio di utilizzo sufficiente dell'energia termica come biprodotto.

Per la necessaria connettività tra i singoli produttori e consumatori tra loro e con l'interfaccia della rete pubblica, vengono installati in loco sensori e contatori intelligenti leggibili a distanza. Il protocollo di comunicazione digitale utilizzato è l'innovativo sistema radio wireless LoRaWAN. È molto efficace per la copertura digitale di grandi complessi edilizi grazie alla lunga portata e al basso consumo energetico dei singoli trasmettitori e ricevitori. Questa tecnologia di sensori è abbinata a cenero.one, il sistema di gestione energetica dell'azienda, e a un sistema di gestione dei carichi, utilizzando una piattaforma software centrale. Grazie a una combinazione di software e hardware, calcolata appositamente insieme alla Stadtwerke Leipzig, la microgrid è collegata alla rete pubblica a monte.

Cenero.one vi offre una visione grafica, facile da analizzare, della produzione e del consumo di tutte le vostre fonti energetiche su un'unica piattaforma, permettendovi di fare confronti diretti e di gestire il bilanciamento della rete senza sforzo. È possibile attivare sistemi di allerta automatici, collegati a una funzione di notifica, per informare l'utente in caso di carichi insoliti prodotti o consumati. Il potenziale di apprendimento del software gli permette di prevedere modelli abbastanza precisi per l'utilizzo futuro, consentendo di strategizzare in anticipo i flussi di energia. La piattaforma rende inoltre semplice l'individuazione e la localizzazione delle perdite. Un ulteriore vantaggio è l'accuratezza e la trasparenza dei dati disponibili necessari per la fatturazione dei consumi degli inquilini, un aspetto fondamentale da considerare in una microgrid.