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Rivoluzionare la crescita solare e l’affidabilità della rete: il ruolo degli inverter che formano la rete

2024-03-06

Nel regno senza pretese delle apparecchiature di connessione si nasconde un potenziale punto di svolta: l'inverter che forma la rete. Proprio come la distinzione tra auto a guida autonoma e auto tradizionali, questi inverter possono sembrare ordinari, ma è ciò che c'è dentro che fa la differenza.

 

A differenza delle loro controparti convenzionali che seguono la rete, gli inverter che formano la rete vantano controlli unici che potrebbero essere la chiave non solo per sostenere ma anche per migliorare l'affidabilità della rete. Questa scatola senza pretese ha il potenziale per riavviare la rete senza problemi dopo un’interruzione, segnando un passo significativo nell’espansione solare e nella robustezza complessiva della rete. Immergiamoci nel mondo trasformativo degli inverter che formano la rete e nel loro ruolo fondamentale nel futuro dell'energia solare.

 

Gli inverter dotati di controlli di formazione della rete sono gli eroi non celebrati nella transizione verso risorse rinnovabili estensive come l'energia solare, eolica e le batterie. Facendo un parallelo con le auto a guida autonoma che si muovono nel traffico, questi inverter innovativi mostrano la capacità di percepire e adattarsi ai cambiamenti in tempo reale sulla rete.

 

Immagina una rete di sistemi di energia solare in cui un gruppo selezionato di inverter opera in modalità di formazione della rete mentre il resto segue l'esempio. Questa capacità dinamica consente il mantenimento di tensioni e frequenze di rete stabili anche durante i disturbi. Il risultato? Maggiore affidabilità e resilienza di fronte alle interruzioni, che segna un passo fondamentale verso una rete di energia rinnovabile solida e perfettamente integrata.

 

Nella corsa per decarbonizzare la rete entro il 2035, gli inverter che formano la rete emergono come eroi non celebrati. A differenza dei loro omologhi che seguono la rete, questi inverter innovativi possiedono la capacità unica di riavviare una rete interrotta utilizzando risorse basate su inverter come energia solare, eolica e batterie, un processo noto come black start.

 

Tradizionalmente, gli inverter che seguono la rete necessitano di una tensione e di una frequenza di rete stabilite, spesso dipendenti da fonti come le centrali elettriche a gas naturale, prima di immettere energia nella rete. Tuttavia, gli inverter grid-forming ridefiniscono questo paradigma, offrendo una soluzione più versatile e resiliente in linea con gli ambiziosi obiettivi di energia pulita. Poiché l’impiego di risorse basate su inverter continua ad aumentare, l’evoluzione della rete per accogliere queste tecnologie energetiche all’avanguardia diventa fondamentale. Il percorso verso un futuro più verde e sostenibile dipende dall'adattabilità di questi inverter che formano la rete.

 

La rete futura è sull'orlo di un cambiamento trasformativo, caratterizzato da tre caratteristiche distintive: ridotta inerzia, maggiore incertezza e aumento delle risorse energetiche distribuite. In linea con l'ambizioso obiettivo di raggiungere l'80% della produzione di energia da energia eolica e solare, il Dipartimento dell'Energia (DOE) sta incanalando gli investimenti nella ricerca, nello sviluppo e nella dimostrazione tecnologica.

 

Poiché regioni come le isole hawaiane di Kauai e Maui stanno già affrontando le sfide derivanti dall'operare con oltre l'80% di risorse basate su inverter, il DOE riconosce la necessità di adattarsi. L'attenzione si estende all'integrazione degli inverter che formano la rete nelle reti elettriche di dimensioni e complessità in espansione. Un esempio degno di nota è l'investimento di 2,9 milioni di dollari del DOE in NREL, con l'obiettivo di creare e convalidare modelli di rete avanzati in grado di simulare il dispacciamento e i comportamenti di risposta dinamica delle risorse basate su inverter. L'obiettivo? Stabilizzazione di un sistema di energia rinnovabile al 100% a Maui, dimostrando il ruolo fondamentale degli inverter che formano la rete nel plasmare la rete di domani.

  

Nel tentativo di sfruttare l'intero potenziale delle tecnologie di grid-forming, il Dipartimento dell'Energia (DOE) ha lanciato nel 2021 il consorzio Universal Interoperability for Grid-Forming Inverters (UNIFI). Questa iniziativa da 25 milioni di dollari, guidata da NREL, il L'Università del Texas ad Austin e l'Electric Power Research Institute rappresentano una forza pionieristica che guida il settore verso l'eccellenza nella formazione della rete.

 

L'obiettivo principale di UNIFI è quello di creare un insieme universale di linee guida, garantendo una perfetta integrazione delle risorse basate su inverter nella rete. Concentrandosi su standard, commercializzazione, istruzione, formazione e dimostrazione sul campo, UNIFI è diventata un'iniziativa globale. Ha sviluppato linee guida e specifiche per le aziende per costruire inverter che formano la rete e testare la loro interoperabilità all'interno di una grande rete elettrica. UNIFI incarna l'impegno del DOE nel promuovere la resilienza e la sostenibilità della rete attraverso sforzi collaborativi e innovativi.

 

In una mossa strategica per rafforzare l'affidabilità della rete, il Dipartimento dell'Energia (DOE) ha stanziato 26 milioni di dollari per otto progetti selezionati nel maggio 2023. Questi progetti mirano a supportare lo sviluppo e la dimostrazione di servizi critici per l'affidabilità della rete facilitati da grandi aziende impianti eolici, solari e di stoccaggio dell'energia su larga scala.

 

Tra queste iniziative, un progetto degno di nota guidato da Portland General Electric presenta gli inverter che formano la rete presso l'impianto di energia rinnovabile di Wheatridge in Oregon. Questa struttura, la prima in Nord America a combinare sistemi eolici, solari e di stoccaggio dell’energia, è pionieristica nella tecnologia di formazione della rete in una centrale elettrica ibrida collegata al sistema di alimentazione di massa. In caso di successo, questa dimostrazione potrebbe spingere i servizi pubblici a integrare le capacità di formazione della rete nei loro requisiti di interconnessione, ponendo le basi per un cambiamento trasformativo nell'affidabilità della rete.

 

Mentre gli inverter che formano la rete fanno i primi passi avanti, queste dimostrazioni finanziate dal DOE sono fondamentali per stabilire il loro ruolo nel mantenimento dell'affidabilità della rete. Nei prossimi anni, gli inverter che formano la rete sono pronti a diventare un componente onnipresente e indispensabile della rete moderna, segnando un salto rivoluzionario verso un futuro energetico sostenibile e resiliente.

 

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