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Il sistema di accumulo di energia modulare per un

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Il sistema di accumulo di energia modulare per un
Totally Integrated Power – SIESTORAGE
Il sistema di accumulo di energia
modulare per un'alimentazione di
energia affidabile
www.siemens.com/siestorage
Totally Integrated Power (TIP) –
Portiamo la corrente fino all'obiettivo esatto.
I nostri prodotti, sistemi e soluzioni per bassa e media tensione rendono la distribuzione di corrente efficiente, affidabile e sicura in tutto il
mondo – in città, infrastrutture, edifici e industrie. È possibile integrarli
in sistemi di automazione industriale o automazione di edifici e sono
completati da un'ampia assistenza per tutto il ciclo di vita.
Gli ultimi cambiamenti nel campo della produzione di energia mettono
le reti di distribuzione di fronte a sfide completamente nuove. La maggior quantità di fonti di energia rinnovabili porta a fluttuazioni della
corrente nel mix energetico, che si ripercuotono sulla stabilità della
rete. Una possibilità per compensare queste instabilità della rete consiste nell'utilizzo di un accumulatore di energia che funga da buffer.
La combinazione ideale
di elettronica di potenza
basata su batterie agli
ioni di litio assicura un'alimentazione elettrica
stabile e affidabile.
2
Alimentazione di energia
stabile e affidabile:
SIESTORAGE
Come parte di "Totally Integrated Power"
(TIP), il sistema di accumulo di energia
SIESTORAGE sottolinea il motto "Portiamo
la corrente fino all'obiettivo esatto". Già
oggi le fonti di energia rinnovabili assumono un ruolo chiave nel mix energetico.
La loro forte presenza e l'aumento della
produzione di energia decentralizzata ha
cambiato la struttura delle reti elettriche.
D'altro canto, l'imprevedibilità della produzione di corrente da fonti di energia
rinnovabili può portare ad oscillazioni e
squilibri tra la produzione e il carico, che
a loro volta si ripercuotono sulla stabilità
della rete e sulla qualità
dell'alimentazione.
Per garantire un'alimentazione elettrica
stabile e affidabile,Siemens ha sviluppato
con SIESTORAGE un sistema di accumulo e
gestione del flusso di energia modulare e
stazionario, combinato con una funzione
di regolazione dell'energia a risposta
rapida con batterie agli ioni di litio. Le
batterie sono fornite da produttori leader a
livello internazionale. Il sistema può rag-
giungere fino a 20 megawatt di potenza
con una capacità di 20 megawatt/
ora.L'impostazione modulare consente di
adattarlo ad esigenze specifiche in modo
da coprire qualsiasi fabbisogno di energia
accumulata o capacità, e mette a disposizione un ventaglio di possibilità di applicazione per enti per l'energia, gestori di
reti, industrie e infrastrutture. Con SIESTORAGE è possibile ottimizzare gli
impianti e ottenere potenziali di risparmio. Grazie ad una completa gamma di
prodotti e sistemi e alla competenza di
Siemens in materia di soluzioni e realizzazione, i clienti si avvalgono di una soluzione completa, dalla pianificazione
all'engineering e fino al montaggio, alla
messa in servizio e al servizio clienti.
Panoramica dei vantaggi
■■
Continuità
Accumulatore di energia completo, componenti di bassa e
media tensione comprensivi di
soluzione e realizzazione da
parte di un unico fornitore
■■
Un unico punto di contatto
Dalla pianificazione al servizio
clienti, con un'esperienza a
livello mondiale nella gestione
dei progetti e del ciclo di vita
■■
Sicurezza
Componenti collaudati, sistemi
di sicurezza completi e tecnologia a batterie qualificata e
collaudata
■■
Affidabilità
Alimentazione di energia entro
millisecondi ed elevata ridondanza per migliorare la
disponibilità
■■
Efficienza
Potenziale di ottimizzazione e
risparmio per le vostre applicazioni
(ad es. energia di bilanciamento,
gestione delle punte di carico)
■■
Flessibilità
Copertura di tutte le necessità di
accumulo di energia e capacità
mediante una struttura modulare
■■
Tecnologia moderna
Sistema di accumulo che combina la più moderna elettronica
di potenza e le batterie agli ioni
di litio
3
20 kV*
Rete moderna:
sono necessarie nuove
soluzioni stabilizzanti
Rete tradizionale: la complessità
della rete aumenta il rischio di
instabilità nella rete
110 kV*
110 kV*
20 kV*
20 kV*
0,4 kV*
0,4 kV*
Legenda
Sottostazione di
­trasformazione primaria
Stazione rete
locale
* I valori di tensione indicati sono a titolo d'esempio
Adatto ad un vasto campo di
applicazioni
La sfida: alimentazione di energia affidabile
Ormai non è più immaginabile un'alimentazione di energia senza fonti di energia rinnovabili. Anche se la velocità della transizione dalle fonti di energia fossili e
nucleari all'energia eolica, solare e da biomassa varia da un Paese all'altro, le nuove
condizioni quadro per l'alimentazione di
energia sono già stabilite. In questo contesto i sistemi di accumulo di energia assumono un crescente ruolo chiave per la conversione delle reti.
L'ampio utilizzo di energie rinnovabili
porta a nuove sfide per la stabilità della
rete: Una misura della stabilità della rete è
la potenza di cortocircuito, che i produttori
che utilizzano energia eolica e solare di
solito non forniscono in misura sufficiente. L' immissione di energia prodotta
in modo decentralizzato può causare l'inversione del flusso del carico che, in reti di
distribuzione non appositamente dimen4
sionate, può tradursi in danni e interruzioni della corrente.
Le oscillazioni della potenza prodotta da
fonti rinnovabili, che per la loro stessa
natura sono talvolta notevoli, portano
inoltre a frequenti squilibri tra la produzione e il carico. Ciò compromette notevolmente la stabilità della rete, fino a provocarne il guasto. Anche la minima
interruzione dell'alimentazione di energia
può significare un black-out degli impianti
di produzione e dunque un'enorme perdita di qualità e di tempo con sensibili perdite finanziarie. Per assicurare una qualità
invariabilmente elevata dell'alimentazione
elettrica è necessario mettere a disposizione una sufficiente energia di
bilanciamento.
SIESTORAGE può essere
adattato rapidamente a
requisiti di energia e capacità di accumulo specifici e
può dunque venire utilizzato
per un gran numero di
applicazioni.
Accumulatore di massa
• Idoneità delle risorse
• Regolazione della frequenza
• Differimento temporale
• Stabilizzazione delle energie
rinnovabili
Prestazioni supplementari
• Energia di bilanciamento
• Controllo dell'accelerazione
• Partenza senza alimentazione di rete
• Potenza reattiva
Grazie a SIESTORAGE è possibile integrare nelle reti di
distribuzione un numero crescente di centrali solari ed
eoliche.
Di conseguenza i gestori
delle reti possono coprire
meglio il fabbisogno energetico di aziende industriali e
aziende che si occupano di
infrastruttura.
• Dilazione dei lavori di aggiornamento
• Adattamento delle energie rinnovabili
•D
econgestionamento in caso di sovraccarico
• Appoggio alla tensione
La risposta: SIESTORAGE
Oggigiorno i classici accumulatori di energia non sono più in grado di garantire
senz'altro un esercizio stabile della rete ai
livelli inferiori della rete di distribuzione.
Si richiede soprattutto una soluzione di
accumulo che metta a disposizione un'energia di bilanciamento per la regolazione
primaria.
SIESTORAGE è in grado di fornire l'energia
disponibile praticamente senza ritardo.
Addirittura migliora la qualità della tensione e dell'alimentazione fornendo
potenza attiva e reattiva su richiesta e
dunque compensando nel giro di millisecondi le piccole oscillazioni di tensione
della potenza prodotta.
In questo modo SIESTORAGE consente di
integrare una crescente quantità di
impianti solari ed eolici nelle reti di distribuzione, senza necessità di trasformarle
direttamente. Così il sistema non solo
contribuisce al decongestionamento delle
reti ma è anche in grado di caricare in
tampone una potenza supplementare per
la mobilità elettrica e le reti pubbliche di
trasporto locale di passeggeri.
Infine SIESTORAGE garantisce l'affidabilità
delle reti elettriche per ubicazioni isolate e
zone in cui l'accesso all'alimentazione di
energia è limitato. In questi casi il sistema
offre una soluzione sostenibile combinata
con fonti di energia rinnovabili anche per
microreti alimentate da generatori diesel.
• Gestione delle punte di carico
• Qualità della rete
• Energia di riserva
• Aumento dell'efficienza dei
­generatori diesel
Quando non è disponibile un'energia di
bilanciamento per migliorare l'efficienza
dei generatori diesel, in presenza di carichi
maggiori SIESTORAGE può fungere da
"estensore di zona" per piccoli generatori
diesel, ottimizzando così le dimensioni dei
generatori e la loro efficienza.
Nei periodi di carico ridotto è possibile prelevare l'energia dalla rete e accumularla per
i periodi di carico elevato. Perché anche un
solo superamento della potenza massima
stipulata con l'ente fornitore di energia
può causare costi elevati. SIESTORAGE
aiuta così ad evitare costosi carichi di
punta, offrendo una soluzione sostenibile
per processi industriali, aziende che si
occupano di infrastruttura ed edifici energeticamente efficienti.
Un ulteriore campo di applicazione per
SIESTORAGE è l'alimentazione continua di
energia per processi di produzione industriale sensibili, centri di ricerca, ospedali
ecc. Il sistema è in grado di garantire l'affidabilità energetica anche in caso di
interruzioni della corrente. La capacità di
partenza senza alimentazione di rete di
SIESTORAGE consente di far arrivare a
regime una rete quando l'alimentazione
principale non è disponibile. L'energia
accumulata è sufficiente, ad esempio, ad
avviare una turbina a gas e a coprire provvisoriamente le richieste di potenza di
una rete.
5
Primo passo: l'analisi
della rete
Nell'elaborazione di un modello commerciale adeguato per l'alimentazione di energia, di solito si inizia con l'analisi della rete.
Viene svolta una simulazione di diverse
applicazioni potenziali che comprendono
considerazioni sull'efficienza dell'impiego
di SIESTORAGE.
Esempio di applicazione volta
all'aumento dell'efficienza di
un generatore diesel
50
A tale proposito Siemens offre un pacchetto di consulenza completo che comprende il calcolo del flusso di energia e l'analisi della potenza reattiva, l'analisi della
contingenza, il calcolo della corrente di cortocircuito, analisi probabilistiche dell'affidabilità, il calcolo dinamico della stabilità e la
coordinazione della protezione.
A
MW
40
30
20
Carico
10
0
0
20
40
60
80
100
Solo generatore
diesel
Potenza erogata (% della potenza nominale)
100%
80%
B
MW
Pmax
h
Carico
Accumulatore elettrico
Produzione diesel
Generatore diesel + accumulatore h
6
Potenziale di risparmio per diversi modelli
commerciali sostenibili
Nella produzione di energia con impianti fotovoltaici o eolici la stagione e le condizioni
atmosferiche svolgono un ruolo importante.
La funzione di regolazione di SIESTORAGE
deve realizzare il comportamento di carica/
scarica in base alle dipendenze che ne risultano. Per le fonti di energia fluttuanti è necessario tracciare un limite statistico per la disponibilità del sistema di accumulo, che nella
pianificazione volta alla realizzazione di
SIESTORAGE viene stabilito in funzione
dell'applicazione in esame. Questo limite confluisce nella pianificazione come condizione
secondaria. L'efficienza ottimizzata di un'applicazione dipende anche dalla regolazione
locale e dai potenziali stimoli finanziari. SIESTORAGE può dunque svolgere un ruolo
chiave anche nel raggiungimento di obiettivi
climatici ambiziosi. Gli esempi che seguono
possono considerarsi modelli commerciali
sostenibili.
Energia di bilanciamento
La differenza tra produzione di energia e
carico momentaneo è compensata con
l'ausilio di un'energia di bilanciamento che
SIESTORAGE è in grado di mettere a disposizione in modo affidabile nel giro di millisecondi. Ciò assicura un'alimentazione di
energia costante e consente di risparmiare
costi nella produzione e nel mantenimento
di altre energie di bilanciamento. I produttori di energia possono inoltre commerciare
in modo mirato nella borsa elettrica con la
corrente rinnovabile accumulata.
Gestione delle punte di carico
I gestori delle reti stipulano con i loro clienti
un prezzo per la potenza di picco. È per
questo motivo che le aziende industriali, ad
esempio, ricorrono in linea di principio a
produttori di corrente propri, poiché il
superamento delle punte di carico può causare costi elevati. Questi produttori spesso
non sono a emissione zero. SIESTORAGE è
in grado di compensare le punte di carico
con l'energia accumulata, contribuendo ad
un esercizio ecocompatibile.
Utilizzo efficiente della capacità della rete
Le immissioni fluttuanti caricano le reti di
bassa e media tensione. SIESTORAGE è in
grado di compensare le fluttuazioni accumulando l'energia superflua e immettendola nella rete in un secondo momento.
La quantità di energia da trasferire resta
costante e il carico della rete di distribuzione rimane uniforme. In questo modo si
evita di dover ampliare la rete e i componenti di bassa e media tensione della rete
restano protetti.
Aumento dell'efficienza dei generatori diesel
La funzione di "estensore di zona" di SIESTORAGE consente di ottimizzare le dimensioni dei generatori utilizzando unità più
piccole. SIESTORAGE può ridurre il tempo
di funzionamento dei generatori diesel
(spegnimento in presenza di carichi ridotti)
e consente dunque di ridurre il consumo di
carburante e le emissioni di gas per una
migliore impronta ecologica.
7
Disposizione dei blocchi di energia
Punto di collegamento (POI**)
2
Misurazione
Filtro
Trasformatore
ausiliario
1
~= ~= ~= ~=
~= ~= ~= ~=
~= ~= ~= ~=
4
3
SCU*
* System Control Unit
** Point of interconnection
1
2
Un'impostazione modulare per tutte le
necessità di accumulo di energia e
capacità
4 Power Stacks – Contenuto
■■
1 armadio convertitore
■■
1 armadio di comando
■■
1 armadio di collegamento rete
■■
X armadi batteria*
■■
Potenza nominale: max. 472 kVA
■■
Capacità nominale da 180 a 900 kWh
■■
3 armadi convertitore con max. 4 moduli
convertitore
■■
1 armadio di comando
■■
1 armadio di collegamento rete
(per un massimo di 3 armadi convertitore)
■■
X armadi batteria*
■■
Potenza nominale: 1.080 kW (scalabile)
■■
Capacità nominale da 540 a 2.700 kWh
(scalabile)
12 Power Stacks – Contenuto
2x12 Power Stacks (ad es. nella soluzione container 45´)
8
■■
Comprensivo di comando riscaldamento/
ventilazione/climatizzazione e impianto
di segnalazione incendio ed estinzione
■■
Potenza nominale: 2.160 kW (scalabile)
■■
Capacità nominale: 1.080 kWh
(scalabile)
* Max. 5 collegati ad un modulo convertitore, a seconda del produttore delle batterie
1 Armadio convertitore
3 Armadio di comando
(1.000 x 600 x 2.200 mm)
■■
4 moduli convertitore e apparecchiature di comando
correlate
■■
Ogni modulo:
V nominale: 400 V
I nominale: 170 A
S nominale: 118 kVA
■■
P nominale: in funzione del
tipo di batteria
2 Armadio di collegamento rete
(800 x 600 x 2.200 mm)
■■
1 unità di comando (SCU)
■■
1 IOM (interfaccia
uomo-macchina)
■■
1 switch Ethernet
4 Armadio batteria
(600 x 650 x 2.200 mm)
Esempio di contenuto*:
■■
14 moduli
■■
1 SGB (sistema di gestione
batteria)
■■
Potenza: 90 kW
■■
Capacità: 45 kWh
(800 x 600 x 2.200 mm)
■■
Distribuzione di energia elettrica a 400 V CA
■■
Sistema a commutazione
■■
Collegamento elettrico alla rete
■■
Sistema di filtraggio
■■
Trasformatore per proprio
fabbisogno
* A seconda del fornitore
4
3
Elevata disponibilità e affidabilità
dell'energia
La modularità di SIESTORAGE consente la
massima flessibilità nel montaggio. Il
sistema può essere adeguato alle necessità del cliente. È costituito da un armadio convertitore, un armadio di comando,
un armadio di collegamento rete e fino a
cinque armadi batteria per ogni convertitore, in funzione del fornitore delle batterie. Con un'ampiezza di potenza compresa tra circa 0,1 e 20 MW, SIESTORAGE
può essere integrato in un container
standard e strutturato in modo da soddisfare tutte le necessità di accumulo di
energia e capacità per ogni applicazione.
Elevata affidabilità con una manutenzione minima
Grazie al collegamento in parallelo dei
convertitori sul lato della tensione alternata, non è necessario simmetrizzare gli
armadi batteria. L'elevatissima ridondanza del sistema SIESTORAGE costituisce
un vantaggio in caso di singoli punti di
errore, poiché questi non influiscono
sulla disponibilità del sistema di accumulo. In questo modo si ottengono la
massima disponibilità dell'energia e la
massima affidabilità. La compensazione
individuale degli armadi batteria consente di ottimizzare al massimo la capacità installata delle batterie e offre dunque un'affidabilità ancora maggiore con
una manutenzione minima.
Soluzione SIESTORAGE per la massima disponibilità
1 Elevata affidabilità e disponibilità dell'energia grazie al collegamento in paral-
lelo dei convertitore sul lato CA
2 Ottimizzazione della capacità installata delle batterie mediante compensazio-
ne individuale degli armadi batteria
2
1
9
Gamma unitaria di
­componenti di accumulo,
fino ai quadri di bassa e
media t­ ensione, ai trasformatori e all'automazione
­dell'energia, comprensiva di
produzione dell'E-House
Il vantaggio di una vasta
competenza
La vasta competenza di Siemens aiuta i
clienti ad ottimizzare il loro consumo di
energia e dunque a massimizzare l'utile.
Un'esperienza decennale e la continua
innovazione formano la base di questo
know-how. Il risultato sono soluzioni
integrate con componenti realizzati in
base agli ultimi progressi tecnici, dai componenti di accumulo – comprese l'elettronica di potenza e le batterie agli ioni di
litio – fino ai quadri di bassa e media tensione, ai trasformatori e all'automazione
dell'energia che, insieme, garantiscono
l'integrazione nella rete. Siemens offre
inoltre un sistema di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione volto ad assicurare un funzionamento senza difficoltà
in presenza di temperature ambiente elevate, nonché un impianto di segnalazione
incendio ed estinzione. In quanto produttrice E-House, Siemens dispone di competenze nelle soluzioni complete per l'alimentazione di energia ed è in grado di
offrire soluzioni chiavi in mano sviluppate, realizzate, montate e collaudate
con cura. Ciò riduce sia i rischi di costruzione che i tempi di montaggio.
Con SIESTORAGE i clienti si avvalgono
dell'ininterrotta competenza di Siemens
in fatto di tecnologie moderne per le
soluzioni di alimentazione di energia,
nonché dell'esperienza riguardo alla loro
realizzazione. Tutto da un'unica fonte!
Esperienza in fatto di soluzioni e della loro realizzazione
Competenza tecnologica
10
■■
Elettronica di potenza e sistemi di
accumulo
■■
Quadri di media tensione
■■
Trasformatori
■■
Automazione dell'energia e integrazione
nella rete
■■
Esperienza con i gestori di reti
■■
Produzione di E-House
■■
Esperienza nelle soluzioni complete per la
distribuzione di energia elettrica
■■
Una delle imprese leader in sistemi
intelligenti
Consulenza,
pianificazione
Engineering
Ordinazione,
consegna
Installazione,
messa in servizio
Esercizio
Manutenzione,
modernizzazione
Gestione del ciclo di vita del progetto
Un unico punto di contatto
Siemens accompagna i propri clienti in
ogni passo del percorso attraverso tutte
le fasi del progetto – dall'engineering fino
al montaggio e alla messa in servizio.
Dalla pianificazione al servizio clienti
viene offerta un'assistenza affidabile e
competente sul posto. I componenti e i
dispositivi ausiliari vengono acquistati in
tutto il mondo e integrati in E-House o
nell'edificio del cliente. Gli stabilimenti di
produzione e i centri di competenza di
Siemens sono distribuiti in tutto il
mondo. In tutti i progetti Siemens appoggia la creazione di valore aggiunto a
livello locale e garantisce la disponibilità
di un interlocutore competente nelle vicinanze. In ogni progetto, gli esperti di Siemens apportano le proprie esperienze
alla gestione dei progetti, ai servizi finanziari e alla gestione del ciclo di vita.
Ciò consente loro di tener conto di tutti
gli aspetti della sicurezza, della logistica e
della protezione dell'ambiente.
Servizio clienti
Il nostro sistema di servizio al cliente si basa su
un Customer Support Center (hotline) con
disponibilità 24 ore su 24 e 7 giorni su 7Offre
servizi di manutenzione professionali che possono essere offerti dietro pianificazione o su
chiamata. La durata utile della batteria può
essere prolungata seguendo parametri essenziali e ottimizzando l'esercizio.
Hotline:
Telefono: +49 180 524 84 37
Fax:
+49 180 524 24 71
E-mail:[email protected]
11
Siemens AG
Infrastructure & Cities Sector
Low and Medium Voltage
Medium Voltage & Systems
Casella postale 3240
91050 Erlangen, Germania
www.siemens.com/siestorage
E-mail: [email protected]
N. di ordinazione: IC1000-G320-A151-V1-7200
Stampato in Germania
74/50865 | WS | 09141.0
Con riserva di modifiche
© 2014 Siemens. Tutti i diritti riservati.
Le informazioni di questo opuscolo contengono descrizioni o caratteristiche generiche che in singoli casi non sempre corrispondono a
quanto descritto o che possono cambiare in caso di ulteriore sviluppo
dei prodotti. L'obbligo al rispetto delle caratteristiche in questione
esiste solo se espressamente stipulato nelle condizioni contrattuali.
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