Sistema per la gestione di energia accumulata

Un sistema di gestione energetica (EMS) per un sistema di stoccaggio dell'energia a batteria (BESS) è un avanzato sistema di controllo progettato per ottimizzare prestazioni, efficienza e durata delle unità di stoccaggio a batteria, con la gestione di tutti i componenti elettrici che compongono un sistema BESS inclusi i sistemi di gestione delle batterie, i sistemi di conversione della potenza, le apparecchiature di supporto e altro ancora. 

L'EMS supervisiona i cicli di ricarica e scarico, gestisce il flusso di energia da e verso la rete o altri sistemi collegati, oltre ad assicurare che l'energia immagazzinata venga utilizzata nel modo più efficace possibile. Un EMS risponde alla domanda di potenza attiva e reattiva dell'operatore del sistema (la rete), scaricando in modo ottimale l'energia immagazzinata, garantendo un'uscita equilibrata dai singoli asset di stoccaggio e dai rispettivi sistemi di conversione della potenza, monitorando al contempo il sistema per eventuali anomalie e regolandolo di conseguenza.  Allo stesso modo, l'EMS gestisce la ricarica per l'intero sito e a fronte della capacità delle singole unità a batteria.

Può inoltre integrare funzionalità di analisi predittiva e monitoraggio dei dati in tempo reale, per migliorare i processi decisionali, gestire lo stato del sistema e garantire l'affidabilità e la sostenibilità complessive dell'energia.

Il runaway termico in un sistema BESS è una situazione pericolosa e incontrollabile in cui la temperatura delle celle della batteria aumenta rapidamente e porta a una reazione a catena di ulteriore riscaldamento. Il calore eccessivo che si genera durante questa catena di eventi può causare la degradazione dell'elettrolita e di altri materiali, con il rilascio di più calore e portando potenzialmente all'innesco di gas infiammabili. Questa situazione può diffondersi rapidamente alle celle adiacenti, creando un effetto a cascata che fa aumentare in modo drastico il rischio di incendi o esplosioni.

Gli eventi che possono potenzialmente scatenare un runaway termico nelle batterie sono molti. È principalmente il risultato di cortocircuiti interni provocati dagli effetti della degradazione degli elettrodi. Un carico o scarico eccessivo può causare questi effetti della degradazione. Altri fattori che contribuiscono sono le fonti esterne di calore, le rotture degli elettroliti e i sistemi di gestione delle batterie non consoni. Nel corso del tempo, inoltre, le condizioni che contribuiscono al runaway termico possono aggravarsi con l'invecchiamento e l'usura delle batterie.

I runaway termici nei sistemi di stoccaggio di energia a batteria (BESS) possono generare gravi rischi per la sicurezza, l'ambiente e le operazioni. Dal punto di vista operativo, i runaway termici producono danni significativi al sistema di batterie e causano lunghi tempi di fermo per la riparazione e la sostituzione dei componenti.  L'impatto sull'impianto può comportare un'interruzione completa o una perdita di potenza durante il periodo di ripristino.  Nella maggior parte delle nuove installazioni, i componenti delle batterie sono separati in blocchi in modo che i danni causati da un runaway termico abbiano un impatto solo su una sezione ridotta del sito.  

Monitorando attentamente i vari parametri all'interno del sistema BESS, un sistema di gestione energetica (EMS, Energy Management System) è in grado di rilevare in modo tempestivo i sintomi di condizioni che potrebbero causare un runaway termico. Quando viene identificato un potenziale rischio, l'EMS può quindi intraprendere le necessarie azioni preventive.

L'integrazione completa di un EMS con i dati dei sensori a livello di cella con un sofisticato software diagnostico può ulteriormente ridurre il rischio di runaway termico nei sistemi di stoccaggio dell'energia a batteria. Infine, le soluzioni basate su intelligenza artificiale integrate nel sistema di automazione aggiungono il potenziale di un ulteriore livello di velocità e robustezza per evitare i runaway termici.