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Sistemi di accumulo di energia elettrica
Impianti e sistemi di accumulo di energia elettrica
Annalisa Marra - CEI - Comitato Elettrotecnico Italiano
Sommario
Un Sistema di accumulo è un insieme di dispositivi, apparecchiature e logiche di gestione e controllo, funzionale ad assorbire e rilasciare energia elettrica.
Edificio a energia quasi zero (Nearly Zero Energy Building - NZEB)
- Con la Direttiva 2010/31/EU* viene introdotto il concetto di NZEB: edificio ad altissima efficienza energetica. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa quella prodotta in loco o nelle vicinanze;
- Le caratteristiche che un edificio deve avere per essere definito "NZEB" sono state stabilite dal DM 26 giugno 2015, dedicato alla "Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici";
- Si opera la compensazione tra i fabbisogni energetici e l'energia da fonte rinnovabile prodotta e utilizzata all'interno del confine del sistema;
- La compensazione è possibile solo per i fabbisogni del medesimo vettore energetico (elettricità con elettricità, energia termica con energia termica, ecc) ed è possibile solo fino a copertura dei fabbisogni energetici considerati nella prestazione (autoproduzione, SEU, ecc.);
- L'eccedenza di energia rispetto al fabbisogno mensile, prodotta in situ e che viene esportata, non concorre alla prestazione energetica dell'edificio.
Le norme CEI come strumento di lavoro
CT 64
Impianti elettrici utilizzatori BT
Scopo del CT 64 è quello di preparare norme riguardanti criteri di sicurezza per l'installazione ed esecuzione degli Impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione.
CEI 64-8
Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1 000 V in corrente alternata e a 1 500 V in corrente continua.
64/2079A/NP
Application guide: Residential electrical installation in direct current not intended to be connected to Public Distribution Network.
CEI EN 61660-1
Correnti di cortocircuito negli impianti ausiliari in c.c. nelle centrali e nelle stazioni elettriche Parte 1: Calcolo delle correnti di cortocircuito.
CEI EN 61660-2
Correnti di cortocircuito negli impianti ausiliari in c.c. nelle centrali e nelle stazioni elettriche Parte 2: Calcolo degli effetti.
CT 316
Connessione alle reti elettriche di distribuzione Alta, Media e Bassa Tensione
Il CT 316 è un comitato di sistema che ha lo scopo di elaborare norme di connessione di utenze con carichi passivi e/o attivi alle reti di Alta, Media e Bassa tensione dei Distributori di energia elettrica in concessione. Le norme redatte costituiscono un riferimento sia per la legislazione, sia per la regolazione italiane. Le norme dedicate alla generazione comprendono sia quella che utilizza fonti rinnovabili (fotovoltaico, eolico, ecc.), sia di quella che utilizza fonti tradizionali. Le prescrizioni riguardano, in particolare, le protezioni e le tarature necessarie per accedere alla connessione alle reti elettriche suddette.
CEI 0-16
Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia
elettrica.
CEI 0-21
Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica.
Definizione di sistema di accumulo
Insieme di dispositivi, apparecchiature e logiche di gestione e controllo, funzionale ad assorbire e rilasciare energia elettrica, previsto per funzionare in maniera continuativa in parallelo con la rete di distribuzione o in grado di comportare un'alterazione dei profili di scambio con la rete stessa (immissione e/o prelievo), anche se determinata da disconnessioni/riconnessioni
volontarie di parte o tutto l'impianto. Sulla base di quanto sopra detto, qualsiasi sistema di accumulo, anche se connesso sul lato dc di un impianto di produzione, è da ritenersi sempre un generatore.
Non rientrano tra i sistemi di accumulo, i soli sistemi che svolgono esclusivamente la funzione di:
1) Assicurare la continuità dell'alimentazione;
2) Migliorare la qualità della tensione (buchi di tensione, flicker, armoniche, dissimmetria, variazioni rapide) quali gli UPS.(*).
In caso di sistema di accumulo elettrochimico, i principali componenti sono le batterie, i sistemi di conversione mono o bidirezionale dell'energia, gli organi di protezione, manovra, interruzione e sezionamento in corrente continua e alternata e i sistemi di controllo delle batterie (Battery Management System, BMS) e dei convertitori. Tali componenti possono essere dedicati unicamente al sistema di accumulo o svolgere altre funzioni all'interno dell'impianto di Utente.
Connessione alla rete
Utente attivo (CEI 0-16 e CEI 0-21)
Utenti che utilizzano qualsiasi macchinario (rotante o statico) che converta ogni forma di energia utile in energia elettrica in corrente alternata previsto per funzionare in parallelo (anche transitorio) con la rete. A questa categoria appartengono anche tutti gli utenti che installano sistemi di accumulo diversi dagli UPS.
Bidirezionale
Può assorbire EE sia dall'impianto di produzione sia dalla rete con obbligo di connessione di terzi.
Monodirezionale
Può assorbire EE solo dall'impianto di produzione.
Lato produzione
Installato in CC* o in CA, nella parte di impianto compresa tra l'impianto di produzione e il misuratore dell'energia elettrica prodotta.
Post produzione
Installato tra il misuratore EE prodotta e quello EE prelevata e immessa.
La NORMA CEI 64-8: cosa si è fatto e cosa si sta facendo
Norma CEI 64-8 Parte 8.1
1. Campo di applicazione;
2. Riferimenti normativi;
3. Termini e definizioni;
4. Generalità;
5. Settori di attività;
6. Prescrizioni e raccomandazioni relative al progetto;
7. Determinazione delle zone, degli utilizzi e delle maglie;
8. Sistema di gestione dell'efficienza energetica e dei carichi;
9. Manutenzione e miglioramento delle prestazioni d'impianto;
10. Parametri per la realizzazione delle misure di efficienza;
11. Azioni;
12. Processo di valutazione per gli impianti elettrici.
- Allegato A: determinazione della posizione del trasformatore e del quadro di distribuzione principale mediante il metodo del baricentro (informativo);
- Allegato B: esempio di metodo di valutazione dell'efficienza energetica di un impianto elettrico (informativo).
Due Scenari: adeguamento e nuovo Impianto.
Norma CEI 64-8/8-1 (IEC 60364-8-1 Ed 2)
1. Campo di applicazione
2. Riferimenti normativi
3. Termini e definizioni
4. Generalità
5. Settori di attività
6. Prescrizioni e raccomandazioni relative al progetto
7. Determinazione delle zone, degli utilizzi e delle maglie
8. Sistema di gestione dell'efficienza energetica e dei carichi
9. Manutenzione e miglioramento delle prestazioni d'impianto
10. Parametri per la realizzazione delle misure di efficienza
11. Azioni per l'efficienza energetica
12. Processo di valutazione per gli impianti elettrici
- Allegato A: determinazione della posizione del trasformatore e del quadro di distribuzione principale mediante il metodo del baricentro (informativo);
- Allegati B: metodo di valutazione dell'efficienza energetica di un impianto elettrico (normativo);
- Allegato C: elenchi di note riguardanti alcuni paesi (informativo) NEW.
Questa Seconda edizione include alcune importanti modifiche tecniche:
a) Introduzione di nuove definizioni;
b) Revisione del punto 4.2 (ex 12): valutazione per gli impianti elettrici;
c) Aggiornamento del paragrafo: Misurazione;
d) Revisione completa dell'allegato B.
Norma CEI 64-8/8-2 (IEC 60364-8-2 Ed 1)
Impianti elettrici a bassa tensione di utenti attivi (prosumer)
Questa Seconda parte della IEC 60364 fornisce ulteriori requisiti, misure e raccomandazioni per la progettazione, il montaggio e la verifica di tutte le installazioni elettriche di bassa tensione, compresa la produzione locale e lo stoccaggio di energia per garantire la compatibilità con i modi esistenti e futuri di fornire energia elettrica ad apparecchiature che utilizzano corrente o che sono collegate alla rete pubblica, o alimentate da altre fonti locali o dalla rete pubblica PEI. Tali impianti elettrici sono dotati di un sistema di gestione dell'energia elettrica locale (EEMS) e designati come Prosuming Electrical Installations (PPEI). Questi requisiti e raccomandazioni si applicano, nell'ambito della serie IEC 60364, per nuove installazioni e modifiche di installazioni esistenti.
- Con la Direttiva 2010/31/EU* viene introdotto il concetto di NZEB: edificio ad altissima efficienza energetica. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa quella prodotta in loco o nelle vicinanze;
- Le caratteristiche che un edificio deve avere per essere definito "NZEB" sono state stabilite dal DM 26 giugno 2015, dedicato alla "Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici";
- Si opera la compensazione tra i fabbisogni energetici e l'energia da fonte rinnovabile prodotta e utilizzata all'interno del confine del sistema;
- La compensazione è possibile solo per i fabbisogni del medesimo vettore energetico (elettricità con elettricità, energia termica con energia termica, ecc) ed è possibile solo fino a copertura dei fabbisogni energetici considerati nella prestazione (autoproduzione, SEU, ecc.);
- L'eccedenza di energia rispetto al fabbisogno mensile, prodotta in situ e che viene esportata, non concorre alla prestazione energetica dell'edificio.
Le norme CEI come strumento di lavoro
CT 64
Impianti elettrici utilizzatori BT
Scopo del CT 64 è quello di preparare norme riguardanti criteri di sicurezza per l'installazione ed esecuzione degli Impianti elettrici utilizzatori di bassa tensione.
CEI 64-8
Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1 000 V in corrente alternata e a 1 500 V in corrente continua.
64/2079A/NP
Application guide: Residential electrical installation in direct current not intended to be connected to Public Distribution Network.
CEI EN 61660-1
Correnti di cortocircuito negli impianti ausiliari in c.c. nelle centrali e nelle stazioni elettriche Parte 1: Calcolo delle correnti di cortocircuito.
CEI EN 61660-2
Correnti di cortocircuito negli impianti ausiliari in c.c. nelle centrali e nelle stazioni elettriche Parte 2: Calcolo degli effetti.
CT 316
Connessione alle reti elettriche di distribuzione Alta, Media e Bassa Tensione
Il CT 316 è un comitato di sistema che ha lo scopo di elaborare norme di connessione di utenze con carichi passivi e/o attivi alle reti di Alta, Media e Bassa tensione dei Distributori di energia elettrica in concessione. Le norme redatte costituiscono un riferimento sia per la legislazione, sia per la regolazione italiane. Le norme dedicate alla generazione comprendono sia quella che utilizza fonti rinnovabili (fotovoltaico, eolico, ecc.), sia di quella che utilizza fonti tradizionali. Le prescrizioni riguardano, in particolare, le protezioni e le tarature necessarie per accedere alla connessione alle reti elettriche suddette.
CEI 0-16
Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia
elettrica.
CEI 0-21
Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica.
Definizione di sistema di accumulo
Insieme di dispositivi, apparecchiature e logiche di gestione e controllo, funzionale ad assorbire e rilasciare energia elettrica, previsto per funzionare in maniera continuativa in parallelo con la rete di distribuzione o in grado di comportare un'alterazione dei profili di scambio con la rete stessa (immissione e/o prelievo), anche se determinata da disconnessioni/riconnessioni
volontarie di parte o tutto l'impianto. Sulla base di quanto sopra detto, qualsiasi sistema di accumulo, anche se connesso sul lato dc di un impianto di produzione, è da ritenersi sempre un generatore.
Non rientrano tra i sistemi di accumulo, i soli sistemi che svolgono esclusivamente la funzione di:
1) Assicurare la continuità dell'alimentazione;
2) Migliorare la qualità della tensione (buchi di tensione, flicker, armoniche, dissimmetria, variazioni rapide) quali gli UPS.(*).
In caso di sistema di accumulo elettrochimico, i principali componenti sono le batterie, i sistemi di conversione mono o bidirezionale dell'energia, gli organi di protezione, manovra, interruzione e sezionamento in corrente continua e alternata e i sistemi di controllo delle batterie (Battery Management System, BMS) e dei convertitori. Tali componenti possono essere dedicati unicamente al sistema di accumulo o svolgere altre funzioni all'interno dell'impianto di Utente.
Connessione alla rete
Utente attivo (CEI 0-16 e CEI 0-21)
Utenti che utilizzano qualsiasi macchinario (rotante o statico) che converta ogni forma di energia utile in energia elettrica in corrente alternata previsto per funzionare in parallelo (anche transitorio) con la rete. A questa categoria appartengono anche tutti gli utenti che installano sistemi di accumulo diversi dagli UPS.
Bidirezionale
Può assorbire EE sia dall'impianto di produzione sia dalla rete con obbligo di connessione di terzi.
Monodirezionale
Può assorbire EE solo dall'impianto di produzione.
Lato produzione
Installato in CC* o in CA, nella parte di impianto compresa tra l'impianto di produzione e il misuratore dell'energia elettrica prodotta.
Post produzione
Installato tra il misuratore EE prodotta e quello EE prelevata e immessa.
La NORMA CEI 64-8: cosa si è fatto e cosa si sta facendo
Norma CEI 64-8 Parte 8.1
1. Campo di applicazione;
2. Riferimenti normativi;
3. Termini e definizioni;
4. Generalità;
5. Settori di attività;
6. Prescrizioni e raccomandazioni relative al progetto;
7. Determinazione delle zone, degli utilizzi e delle maglie;
8. Sistema di gestione dell'efficienza energetica e dei carichi;
9. Manutenzione e miglioramento delle prestazioni d'impianto;
10. Parametri per la realizzazione delle misure di efficienza;
11. Azioni;
12. Processo di valutazione per gli impianti elettrici.
- Allegato A: determinazione della posizione del trasformatore e del quadro di distribuzione principale mediante il metodo del baricentro (informativo);
- Allegato B: esempio di metodo di valutazione dell'efficienza energetica di un impianto elettrico (informativo).
Due Scenari: adeguamento e nuovo Impianto.
Norma CEI 64-8/8-1 (IEC 60364-8-1 Ed 2)
1. Campo di applicazione
2. Riferimenti normativi
3. Termini e definizioni
4. Generalità
5. Settori di attività
6. Prescrizioni e raccomandazioni relative al progetto
7. Determinazione delle zone, degli utilizzi e delle maglie
8. Sistema di gestione dell'efficienza energetica e dei carichi
9. Manutenzione e miglioramento delle prestazioni d'impianto
10. Parametri per la realizzazione delle misure di efficienza
11. Azioni per l'efficienza energetica
12. Processo di valutazione per gli impianti elettrici
- Allegato A: determinazione della posizione del trasformatore e del quadro di distribuzione principale mediante il metodo del baricentro (informativo);
- Allegati B: metodo di valutazione dell'efficienza energetica di un impianto elettrico (normativo);
- Allegato C: elenchi di note riguardanti alcuni paesi (informativo) NEW.
Questa Seconda edizione include alcune importanti modifiche tecniche:
a) Introduzione di nuove definizioni;
b) Revisione del punto 4.2 (ex 12): valutazione per gli impianti elettrici;
c) Aggiornamento del paragrafo: Misurazione;
d) Revisione completa dell'allegato B.
Norma CEI 64-8/8-2 (IEC 60364-8-2 Ed 1)
Impianti elettrici a bassa tensione di utenti attivi (prosumer)
Questa Seconda parte della IEC 60364 fornisce ulteriori requisiti, misure e raccomandazioni per la progettazione, il montaggio e la verifica di tutte le installazioni elettriche di bassa tensione, compresa la produzione locale e lo stoccaggio di energia per garantire la compatibilità con i modi esistenti e futuri di fornire energia elettrica ad apparecchiature che utilizzano corrente o che sono collegate alla rete pubblica, o alimentate da altre fonti locali o dalla rete pubblica PEI. Tali impianti elettrici sono dotati di un sistema di gestione dell'energia elettrica locale (EEMS) e designati come Prosuming Electrical Installations (PPEI). Questi requisiti e raccomandazioni si applicano, nell'ambito della serie IEC 60364, per nuove installazioni e modifiche di installazioni esistenti.
Video
Tipologie accumulo
- Pompaggio;
- Accumulo di aria compressa (CAES);
- Accumulatori Cinetici o Inerziali (flywheels);
- Termico (caldo o freddo);
- Bobine superconduttrici (SMES);
- Super condensatori;
- Idrogeno;
- Accumulatori elettrochimici.
CT 120
Sistemi di accumulo di energia
Scopo del CT 120 è quello di preparare documenti normativi relativi ai sistemi di accumulo di energia.
L'attività del CT è relativo al sistema accumulo inteso come insieme di componenti (aspetti di sistema) e non i singoli componenti.
CEI EN IEC 62933-1
Sistemi di accumulo di energia (EES) Parte 1: Vocabolario
CEI EN IEC 62933-2-1
Sistemi di accumulo di energia elettrica (sistemi EES) Parte 2-1: Parametri unitari e metodi di prova - Specifiche generali
IEC/TS 62933-4-1 Ed. 1.0
Electrical energy storage (EES) systems - Part 4-1: Guidance on environmental issues - General specification
IEC/TS 62933-5-1 Ed. 1.0
Electrical energy storage (EES) systems - Part 5-1: Safety considerations for gridintegrated EES systems - General specification
Tipologie accumulatori elettrochimici
- Piombo acido;
- Nichel/Cadmio;
- Litio/Ioni/Polimero;
- Sodio/Cloruro di Nichel;
- Sodio/Zolfo;
- Redox a circolazione di elettrolita di vanadio.
Accumulatori elettrochimici
Aspetti comuni
- Capacità e potenza specifiche;
- Correnti di scarica;
- Efficienza di conversione;
- Stabilità nel tempo;
- Vita attesa;
- Sicurezza;
- Impatto ambientale;
- Costo specifico;
- Coppia di elettrodi;
- Elettrolita;
- Separatore.
Sistema di accumulo
Componenti fondamentali
1. Apparecchiature elettromeccaniche per:
- La connessione;
- La protezione AC.
2. Connessioni AC;
3. Apparecchiature conversione DC/AC;
4. Sistemi di controllo;
5. Sistemi di gestione del dispositivo di storage;
6. Apparecchiature elettromeccaniche per la protezione DC;
7. Connessioni DC.
Conclusioni
Norma IEC 60364-8-3 Futura Parte 8.3 CEI 64-8
Evoluzione degli impianti elettrici utilizzatori
Questo standard fornisce requisiti e raccomandazioni agli utenti e ai gestori di impianti o impianti elettrici a bassa tensione per far funzionare le loro installazioni elettriche come l'Installazione elettrica di Prosumer. Questo documento fornisce anche requisiti e raccomandazioni sui parametri tecnici e sui loro valori limite che influenzano: la Sicurezza e il corretto funzionamento . Questo standard fornisce anche requisiti e raccomandazioni sui modelli di scambio di dati e prova procedure per l'installazione elettrica di prosumer che potrebbero includere le seguenti applicazioni: Generatori locali (ad es. Impianti fotovoltaici, generatori rotanti, turbine eoliche), Unità di accumulo dell'energia (ad esempio batterie secondarie stazionarie), Carica del veicolo elettrico, Prosumer's Measurement Unit (PMU), Sistema di gestione dell'energia elettrica (EEMS).
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Fonte: mcTER Web Edition Energy Storage/Fotovoltaico novembre novembre 2020 Energy Storage, Fotovoltaico ed Efficienza. Normativa, nuove soluzioni, case histories
Mercati: Edilizia
Parole chiave: Energia elettrica
