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.