Sungrow ha organizzato il 21 novembre un evento a cui hanno partecipato numerosi esperti e aziende dei settori energetico e BESS (Battery Energy Storage System). In occasione dell’incontro, il marchio ha presentato per la prima volta in Italia i suoi prodotti più recenti, PowerTitan 2.0 e PowerStack 200CS, accumuli a batterie al litio con raffreddamento a liquido, progettati per applicazioni utility scale e C&I, rispettivamente.
Sono intervenuti Lewis Li, Presidente Sungrow Europe, Cai Zhuang, General Manager Product Center of Energy Storage BU Sungrow, Vittoria Gratarola, Senior Product Manager, Sungrow Italy. Hanno parlato anche Mark Kellenberger, Senior Engineer, Energy Storage Safety, DNV, e Fabio Zanellini, Presidente Commissione Tecnica con delega agli Affari Regolatori ANIE Energia. Roberto Jiménez, Executive Director, BW ESS, e Francesco Del Medico, CEO & Business Development Manager, GLAYX, hanno descritto le esperienze delle rispettive aziende nel settore BESS.
Lewis Li, Presidente Sungrow Europe
Chi è Sungrow
Sungrow è stata fondata nel 1997 e attualmente il 40% dei suoi dipendenti (più di 15.000 persone), lavora nel campo della ricerca e sviluppo. Nel 2023 il marchio ha prodotto oltre 10 GWh di sistemi ESS, 8 GWh nella prima metà di quest’anno. L’anno scorso i ricavi sono stati di 10,2 miliardi di dollari. L’azienda opera nei settori del fotovoltaico con gli inverter, nell’eolico con i convertitori di potenza, nell’accumulo a batterie, nella ricarica di veicoli elettrici con colonnine ed elettronica di controllo a bordo veicolo, nell’idrogeno con elettronica di potenza e apparecchiature per l’elettrolisi
Cai Zhuang, General Manager Product Center of Energy Storage BU Sungrow
I sistemi BESS sono necessari
Una questione fondamentale nell’utilizzo delle fonti rinnovabili, come il fotovoltaico e l’eolico, è l’incostanza della produzione, dipendente dai cicli luce/oscurità e dalle condizioni meteorologiche. Per sfruttare appieno il potenziale delle energie rinnovabili e garantire un contributo ottimale alla decarbonizzazione, le reti elettriche devono quindi essere stabilizzate. Una valida soluzione è rappresentata dai sistemi di accumulo di energia a batteria BESS.
Vittoria Gratarola, Senior Product Manager, Sungrow Italy
Secondo le previsioni di SolarPower Europe 2024, il mercato dei BESS utility scale in Europa crescerà in maniera importante nei prossimi anni, con un CAGR del 48,6% e una capacità installata di 58,3 GWh nel 2024, che salirà a 260 GWh nel 2028. L’Italia è al primo posto in questo settore, con 7,6 GWh di nuova capacità nel 2024, pari al 34% del totale europeo di 22,4 GWh.
Cai Zhuang
Sungrow è parte attiva in questa crescita, e, per soddisfare al meglio le esigenze di sostenibilità, di sicurezza e di riduzione degli ingombri, ha sviluppato la tecnologia AC Block, che integra in ogni singolo rack batteria per BESS le celle, il BMS (Battery Management System), il PCS (Power Conversion System), il sistema di raffreddamento a liquido e quello per la soppressione degli incendi.
Questa architettura permette di sfruttare al 100% ogni rack, assicurando un bilanciamento ottimale di tutti i blocchi batterie. Inoltre il sistema di controllo della temperatura è basato sull’intelligenza artificiale, per ridurre l’energia necessaria per l’impianto di condizionamento, con un risparmio che può arrivare al 45% grazie anche allo sfruttamento dell’aria esterna in inverno o in regioni con climi rigidi.
Per rendere più semplice e veloce l’installazione di ogni container BESS, Sungrow integra in fabbrica gran parte dei sistemi, come il PCS e il cablaggio DC. Inoltre effettua i test del sistema di comunicazione, di carica e scarica, a livello di sistema completo. Tutto questo consente di ridurre dell’80% le attività di installazione necessarie on site.
Per quanto riguarda la sicurezza, la soluzione di Sungrow è dotata di un sistema per il controllo della temperatura che esamina anche la tensione, la corrente, la pressione e la presenza di gas infiammabili e di pulviscolo. Grazie a queste misure, l’apparato può fornire un preallarme di incendio fino a 24 ore prima.
Mark Kellenberger, Senior Engineer, Energy Storage Safety, DNV
BESS – La tecnologia ArcDefender individua la formazione di un arco elettrico con un’elevata affidabilità e può spegnere il sistema in meno di 0,2 secondi. Contro gli incendi sono presenti sostanze ritardanti, un apparato per lo spegnimento delle fiamme e sportelli superiori che si aprono in caso di deflagrazione, per lasciar sfuggire verso l’esterno i gas roventi e le fiamme ed eliminare il rischio di propagazione. Infine, sul fronte della sicurezza informatica, Sungrow si appoggia ad AWS.
Tutte queste tecnologie sono integrate nei prodotti più recenti di Sungrow: PowerTitan 2.0 e PowerStack 200CS. Il primo è pensato per gli impianti utility scale e ha le dimensioni di un container da 12 metri (20 piedi), con una capacità di 5 MWh e una potenza di 2,5 MW (si possono collegare due unità per arrivare a 10 MWh). Il secondo è per C&I e consiste in uno o più armadi, collegabili fino a un massimo di 25, ciascuno da 110 kW/225 kWh.
Fabio Zanellini, Presidente Commissione Tecnica con delega agli Affari Regolatori ANIE Energia
Il problema della tensione e della frequenza di rete
Le fonti di energia rinnovabile stanno aumentando nel mondo e una percentuale sempre maggiore di corrente elettrica è prodotta da impianti fotovoltaici ed eolici. Questo cambiamento comporta una sempre più diffusa presenza di inverter, con un contemporaneo declino dei generatori sincroni, mossi dalle turbine a gas.
Una rete elettrica con pochi generatori sincroni è soggetta a significative variazioni della tensione e della frequenza della corrente alternata, perché gli inverter comunemente usati negli impianti rinnovabili seguono la tensione e la frequenza della rete per generare la corrente alternata, non sono in grado di farlo in maniera autonoma. Quindi non danno alcun contributo alla stabilizzazione della rete.
La fragilità di una rete con un contributo importante di fonti rinnovabili è apparsa evidente in tre occasioni in particolare:
- Nel luglio 2015 l’impianto eolico di Hami, nella provincia dello Xinjiang in Cina, subì un’improvvisa disconnessione a causa di una forte oscillazione della tensione di rete
- A fine settembre 2016 eventi meteorologi estremi in Australia causarono la ripetuta disconnessione di grandi impianti di produzione di energia rinnovabile. Gli improvvisi sbalzi di carico portarono a grosse fluttuazioni della tensione di rete. Ci furono sei cadute di tensione e durante la sesta la tensione andò addirittura a zero
- Nell’agosto 2019, nel Regno Unito l’impianto eolico offshore Hornsea venne escluso dalla rete a causa di una significativa caduta della frequenza di rete
Roberto Jiménez, Executive Director, BW ESS
Per risolvere questo problema è necessario cambiare l’architettura della rete elettrica, passando da una tecnologia che segue la rete per generare l’AC (grid following) a una che produce l’AC in maniera attiva e autonoma (grid forming). Nel primo caso il sistema si comporta come una sorgente di corrente, nel secondo come una sorgente di tensione e può essere costituito al 100% da fonti rinnovabili, senza più alcun generatore sincrono.
La necessità di questa evoluzione è stata riconosciuta in diverse nazioni (USA, Australia, UK) e Sungrow ha avviato uno studio per sviluppare la tecnologia per il grid forming. Nel 2016 ha realizzato due impianti di questo tipo: uno in Tibet (7 MW, 23,6 MWh), l’altro in Indiana, USA (15 MW, 5,5 MWh). In Medio Oriente, alla fine del 2024 e nel 2025 saranno attive due installazioni, una con 600 MWh di accumulo e 2 GW di fotovoltaico, l’altra da 1.965 MW e 7.823 MWh.
Francesco Del Medico, CEO & Business Development Manager, GLAYX
La resistenza agli incendi di PowerTitan 1.0 e 2.0
Per dimostrare la resistenza agli incendi dei suoi prodotti di punta PowerTitan, Sungrow ha organizzato due importanti test, in cui ha posizionato molto vicini, conformemente alle distanze minime previste dalle normative, quattro PowerTitan. Nella prima prova si è trattato di PowerTitan 1.0, nella seconda, compiuta sei mesi dopo, sono stati usati i PowerTitan 2.0. In ciascun caso i moduli erano completamente carichi e in quello centrale sono stati spenti i sistemi di controllo della temperatura e di soppressione delle fiamme. Di seguito è stato provocato artificialmente un incendio in un rack.
Dopo pochi minuti le fiamme e i gas roventi hanno provocato l’apertura degli sportelli superiori, che hanno consentito lo sfogo delle fiamme e del calore generato dalla combustione.
I test sono terminati parecchie ore dopo, quando gli incendi si sono spenti da soli. In entrambi i casi le prove sono state un successo, perché gli incendi sono stati limitati solo ai moduli centrali, mentre gli altri vicini non sono stati danneggiati in alcun modo.
Le prove sono state seguite e documentate da DNV, che ha verificato la rigorosità del setup e della conduzione dei test, inoltre ha certificato i risultati ottenuti.