“Fast reserve” – Energia elettrica stabile e subito disponibile


“Fast Reserve” è un progetto pilota che, con il contributo di Danfoss da un lato, che ha fornito la tecnologia inverter, e di Loccioni dall’altro, che in qualità di system integrator ha implementato il sistema e le delicate logiche di controllo, ha portato alla realizzazione di un Battery Energy Storage System (BESS) da 13.64 MVA, localizzato all’interno di una centrale a ciclo combinato di una importante multiutility nazionale.

Come spiega Matteo Marchetti, responsabile di Loccioni Energy “La realizzazione di questo progetto è stata una sfida che abbiamo accolto senza esitazioni, pur sapendo che, essendo “Fast Reserve” un progetto pilota, non erano disponibili benchmark o esperienze pregresse su cui poter capitalizzare. Avevamo però l’esperienza di oltre 20 anni di lavoro con gli accumuli elettrici e la gestione dei flussi energetici (con la realizzazione di micro-grid per noi e per diversi clienti) ed il nostro approccio a misurare per migliorare, ci ha guidato anche in questa avventura. Le specifiche progettuali prevedevano che il sistema di accumulo, capace di 12.6 MW di potenza e 7 MWh di energia, avrebbe dovuto assicurare tempi di risposta rapidissimi, quasi istantanei, con la capacità di inserirsi sulla rete in un intervallo di tempo t < 200 ms in qualsiasi condizione di carico sull’intero range della potenza nominale disponibile: da -12.6 MW, in completo assorbimento, a +12,6 MW, in completa erogazione”.

La sfida: Elevata efficienza e risposta rapida

Oltre ad agire quale sistema di accumulo per immagazzinare i surplus produttivi, come già accennato, i BESS svolgono un ruolo fondamentale nella stabilizzazione della frequenza della rete di distribuzione elettrica. In questo senso, il tempo di risposta del sistema rappresenta un elemento critico: positivo o negativo che sia, assicurare un inserimento istantaneo del BESS in rete è di fondamentale importanza per assicurare la qualità e stabilità dell’energia elettrica.
Se si considera che il tempo di risposta di un BESS tradizionale tipicamente si aggira nell’intorno di 1 secondo, ben si comprende la portata innovativa del progetto pilota “Fast Reserve”, le cui specifiche funzionali imponevano un transitorio di inserimento del carico da contenere in meno di 200 ms sull’intero range di potenze, da -100% a +100%.

Una seconda grande sfida da centrare ha riguardato l’efficienza e l’affidabilità.
Notoriamente i sistemi di accumulo sono caratterizzati da livelli di efficienza molto elevati, ma in questo caso le specifiche progettuali imponevano valori particolarmente elevati. Il risultato ottenuto ha quasi dell’eccezionale.

L’efficienza complessiva del sistema ha raggiunto la soglia del 90%.

Un’altra sfida che ha posto il progetto ha riguardato gli spazi.

Ancora Matteo Marchetti:

“Uno dei motivi per cui abbiamo scelto gli inverter Danfoss, in particolare i VACON® NXP Grid Converter Liquid Cooled, è la loro elevata efficienza, che si attesta al 98%, un valore davvero al top. È anche grazie a questa caratteristica, oltre naturalmente all’accurata progettazione di tutto il sistema, che siamo riusciti complessivamente ad attestarci su livelli di efficienza così elevati”, prosegue Marchetti, “Se pensiamo che l’efficienza di una centrale a ciclo combinato si attesta tipicamente su un ordine di grandezza del 60%, ben si comprende come il 90% raggiunto dal progetto pilota Fast Reserve che abbiamo implementato insieme a Danfoss sia un valore del tutto eccezionale, che anzi fa comprendere le enormi potenzialità che la tecnologia elettrica, se ben sfruttata, può avere in serbo per il futuro”.

La scalabilità dei VACON® NXP Grid Converter di Danfoss utilizzati nell’applicazione ha permesso ai progettisti di ragionare in termini altamente modulari, giungendo da un lato a una elevata razionalizzazione dell’architettura impiantistica, anche in ottica di ottimizzazione degli spazi disponibili, dall’altro all’obiettivo di gestire l’intero sistema con un unico controllore.

Nel suo complesso, il sistema Fast Reserve è alloggiato in 6 container che, impilati a coppie, formano tre unità separate. Nei container inferiori sono alloggiate le batterie agli ioni di litio (trattasi di unità LG JP3 da 715-1000 Vcc), mentre nei container superiori si trovano due quadri elettrici gemelli, in ciascuno dei quali sono alloggiate due unità VACON® NXP Grid Converter 640-1100 Vcc raffreddate a liquido in configurazione aperta (IP00). In totale, dunque, gli inverter VACON® NXP installati nell’impianto sono 12 e si trovano nei tre container superiori.

Il sistema è ininterrottamente in funzione da più di un anno ed è utilizzato dal cliente non solo in ottemperanza alle necessità contrattuali stabilite con Terna, ma anche come ulteriore capacità energetica del proprio sito.
Il tutto senza che si sia mai verificato un intoppo o sia comparso un allarme.
Davvero un ottimo risultato in termini di affidabilità complessiva del sistema, che per le sue caratteristiche si pone oggi quale benchmark di riferimento in un settore, quello dell’elettrificazione, che nei prossimi anni è destinato a crescere in modo costante.
Anche grazie al contributo di imprese innovative come Danfoss e Loccioni, che hanno fatto delle sfide lanciate dalla transizione ecologica, una delle vie maestre per assicurare ai nostri figli un domani sempre più green e sostenibile.

Con Danfoss è stata dunque una vera e propria collaborazione a 360 gradi, che è andata ben oltre il normale rapporto cliente e fornitore, in virtù di un contributo che ha consentito a Loccioni di raggiungere risultati ottimali che, addirittura, sono andati ben oltre i requisiti di progetto.
I test effettuati dapprima in sede di collaudo funzionale e poi sul campo hanno certificato la capacità del sistema di garantire tempi di risposta inferiori ai 160 ms nella condizione più critica, vale a dire nello switch da -12.6 MW a +12.6 MW, assicurando quindi performance superiori del 20% rispetto a quanto messo a specifica da Terna.

Conclude Matteo Marchetti:

“Danfoss ci ha agevolato in ogni modo possibile, a livello sia di consegne che di supporto tecnico. Nei suoi collaboratori abbiamo trovato non solo delle valide competenze, ma anche disponibilità e flessibilità, due qualità per nulla scontate e che, invece, ci hanno permesso di lavorare fianco a fianco in ottica di obiettivo comune e di soddisfazione del cliente”.