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Tecnica dell’energia
Filiera dell’energia• Estrazione/Raccolta• Collettazione• Pretrattamento :produzione di vettori energetici• Accumulo• Trasporto• Accumulo• Trasformazione (materia/forma
dell’energia):produzione di vettori energetici• Accumulo• Utilizzo (trasformazione finale nella forma utile)• Recupero/collocazione ambientale residui
• imposto da: - la raccolta dalle strutture di produzione diffuse COLLETTAZIONE - la diversa localizzazione delle aree di produzione e di utilizzo
TRASPORTO - l’elevato frazionamento degli apparati d’uso finale DISTRIBUZIONE
TRASFERIMENTO DELL’ ENERGIA
• trasportando materia in cui l’energia è accumulata (ad es. combustibili)
• trasmettendo l’energia senza trasferimento di materia (ad es. alberi rotanti, linee elettriche)
Il trasferimento dell’energia
può essere effettuato:
energia contenuta nell’unità di massa
combustibili nucleari
combustibili fossili
10 6 10-61
accumulatorielettrochimici
condensatoriindustriali
kWh / kg
H2
I principali trasferimenti di energia si effettuano:
• per ogni uso: trasportando combustibili
–con mezzi discontinui (ad es navi)
–con mezzi continui ( ad es. oleodotti)
• solo per usi elettrici: trasmettendo con elettrodotti
confronto tra:
fonte rete elettrica
trasporto combustibile
trasmissione di energia elettrica
Raggio d’azione
Distanza massima cui è economicamente conveniente trasportare la merce.
Dipende da:
- modalità di trasporto
- percorso possibile
- efficienza della trasmissione
Alcuni esempi
• Combustibili solidi e liquidi ad alto potere calorifico non hanno limiti, in pratica si possono solo avere concorrenza in base alla struttura logistica presente o da realizzare.
• Combustibili gassosi : alcune migliaia di km se trasportati in gasdotti, come i combustibili liquidi se liquefatti.
• Energia elettrica : alcune migliaia di km.• Energia meccanica : fino al centinaio di metri con alberi
rotanti, fino ad alcuni km per le trasmissioni a fune e a nastro.
• Energia termica : alcune centinaia di m con acqua calda, alcuni km con vapore.
sistemi• Isolati
• Interconnessi :con rete fisicacon rete logistica
• Con accumulo • Senza accumulo
CENTRALE CENTRALE
RETE DI RETE DI TRASMISSIONETRASMISSIONE
E INTERCONNES.E INTERCONNES.RETE DI RETE DI
DISTRIB.MTDISTRIB.MT
STAZIONE STAZIONE CABINA CABINA PRIMARIA PRIMARIA
CABINACABINAMT- BT MT- BT
RETE DI DISTRIB.BTRETE DI DISTRIB.BT
CARICOCARICO
RETE DI RETE DI DISTRIB.PRIMARIADISTRIB.PRIMARIA
Struttura di un grande sistema
Schema di principio rete gas
AP MP BP BBP
sG
Infrastrutture per il trasporto dell’energia elettrica e del gas
Rete elettrica MT
Rete gas MP
conversioni
• Della forma dell’energia
•Del vettore
Accumulo
Classificazione funzionale degli accumuli
• Intrinseco : insito nei dispositivi di un processo.
• Gestionale : dispositivi addizionali inseriti per migliorare la gestione dei processi.
• Strategico : dispositivi che contengono il bene necessario al funzionamento del processo, se isolato, o al funzionamento in emergenza, se collegato ad una rete di alimentazione del bene.
a2
a3
a1
f
Cm
Cem
Accumulo cinetico(esempio di accumulo intrinseco)
p = = +m m 0
V
E’
0
m
m
m = 1p
r
+j
Equazione cinematica
Jm m em = C - C
J
mm
m em = 1
P - P
EQUAZIONE ELETTROMECCANICA
Nel sistema elettrico è l’accumulo intrinseco (l’energia cinetica acculata nelle masse rotanti) che permette il mantenimento dell’equilibrio fisico nei tempi brevi (minori di quelli di intervento dei regolatori) quando si ha una variazione del carico
Esempi di configurazioni EV e HEV (HEV=ICE+EV)
EVs
HEVs
M
ICE GenSys
SHEV
ME ME
ICE
PHEV
M
Azionamento elettrico
En. Potenz. chimica
En. elettrica En. meccanica
Gestione Flussi
energeticiRUOTA
MOTORE ELETTRICO
SISTEMA DI ACCUMULO (BATTERIE)
GENERATORE ELETTRICO
Ibridizzazione di tipo serie Definizione: Veicoli ibridi sono veicoli con almeno due differenti sorgenti di
energia per la propulsione di cui almeno una sia elettrica. Due sorgenti per la propulsione:• Generatore elettrico (gruppo elettrogeno con motore a combustione interna e/o Fuel Cell)• Accumulo elettrochimico
Potenza fornita dal Potenza fornita dal motore termico con la motore termico con la massima efficienzamassima efficienza
Po
ten
za f
orn
ita
Po
ten
za f
orn
ita
alla
alla
pro
pu
lsio
ne
pro
pu
lsio
ne
Potenza scambiata dall’azionamentoPotenza scambiata dall’azionamento
Po
ten
za f
orn
ita
Po
ten
za f
orn
ita
dal
lad
alla
pro
pu
lsio
ne
pro
pu
lsio
ne
tempotempo
Energia fornita dalle Energia fornita dalle batterie in batterie in accelerazioneaccelerazione
Energia generata in Energia generata in più per ricaricare le più per ricaricare le batteriebatterie
Energia recuperata in Energia recuperata in frenatura con motore frenatura con motore termico spentotermico spento
0 50 100 150 200 250 300 3500
20
40
60
80
100
120
time [s]
Ve
loc
ità
[k
m/h
]
riferimentoeffettiva
Fase: Coasting
Fase: accelerazione
Fase: velocità costante
Fase: Frenatura
Profilo di missione elementare per l’automotrice ALn668
0 50 100 150 200 250 300 350-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
time [s]
Po
ten
ze [
kW
]
Sistema Generazione
Accumulo Elettrochimico
Azionamento
Carichi Ausiliari
Fase: accelerazione
Fase: velocità costante
Fase: Coasting
Sosta iniziale
Fase: Frenatura
Sosta finale
L’energia per il moto è fornita dall’accumulo intrinseco
L’energia è fornita dall’accumulo strategio Ptenza scambiatadall’accumulo geionale
Confronto dei consumi ed emissioni di una ALN668 ibrida e la stessa attualmente in esercizio su una tratta
reale: Firenze – Borgo S.Lorenzo - Faenza
ALN668 ibrido ALN668 attuale*
NOx 8.3 22.5
HC 0.02 1.5
CO 0.22 5.7
CO2 1230 1480
PM 0.013 non disponibile
Emissioni [g/km]
Consumo gasolio [kg/km]ALn668 ibrido ALn668 attuale*
0.39 0.48
Stato di carica batterie
*stime per difetto in quanto non tengono conto dei transitori (accelerazione – decelerazione).
Dal confronto dei due power train si evidenzia la convenienza dell’ibrido in termini di minori consumi ed emissioni di inquinanti.
Layout ALN668 ibrida diesel
Tutto il POWER TRAIN è collocabile sottocassa, non impegna, quindi volume utile di trasporto.
Ibridizzazione ALN668
Consumi di combustibile ridotti di almeno il 20% rispetto al veicolo attuale.
Elevata affidabilità del sistema;
Basso impatto ambientale relativamente ad emissioni inquinanti in atmosfera e acustiche:
- Funzionamento in puro elettrico (max 30km) in prossimità di centri urbani (emissioni zero);
- Funzionamento misto (emissioni di inquinanti notevolmente ridotte rispetto al veicolo attuale).
• Costo di trasformazione;
• Costi di esercizio (legati alla manutenzione e sostituzione di alcuni componenti durante l’arco di vita utile del veicolo).
Vantaggi Svantaggi
Attriti e servizi ausiliari di bordo
Produzione
Utilizzo
En. cinetica En. potenziale
Gestionecombustione
Minimo inquinamento
Gestionemoto
Gestionepotenza
Minimo consumo
Serbatoio Combustibile
AccumuloReversibile
Convert.
Convert.
Trasmiss .Frenatura
controllo accumulo convers . dissipaz .
Sistemi di propulsione ibridistrategico gestionale intrinseco
Stoccaggio
Consumo specifico medio di un veicolo in ambito urbano
• Il consumo medio del parco veicoli con motore a combustione interna in ambito urbano è stimabile in circa 8 l per 100 km, che riportato in termini di energia primaria è stimabile in 1kWh/km.
• Per un veicolo IBRIDO nelle stesse condizioni è stimabile, in termini di energia primaria, in 0,6 kWh/km
Stima del consumo di un veicolo ibrido plug-in in ambito urbano
• Il veicolo ibrido plug-in in ambito urbano è come un veicolo elettrico, per la trazione utilizza l’energia prelevata dalla rete elettrica e accumulata nelle batterie. Si può stimare un consumo di enegia elettrica di circa 0,15kWh/km
• Nell’ipotesi di produrre l’energia elettrica con il parco termoelettrico nazionale, considerando l’efficienza media, si può stimare il consumo in termini di energia primaria in circa 0,4kWh/km
Benefici nell’esercizio del sistema elettrico
• Ipotizzando di avere cumulato una sostituzione di 500.000 veicoli con plug-in e di effettuare la ricarica in circa 4 ore di notte con una potenza impegnata di 1kW, aggiungeremmo un carico alla rete elettrica di 500MW.
• Questo permetterebbe di caricare di più i gruppi marginali che
funzionano al “minimo tecnico” con consistenti benefici in termini di rendimento: nell’ipotesi del parco nazionale i 500MW permetterebbero di migliorare di circa il 7% il rendimento di tre grandi gruppi termici in funzione al minimo tecnico ( 1/3 della potenza nominale).
• Ia perdita di energia per la trasmissione dalle centrali alle prese è, in condizioni di alto carico, circa 8-9%, durante la notte, al minimo carico, è circa il 5-6%.
• In queste condizioni il consumo di energia primaria imputabile al plug-in sarebbe di 0,3kWh/km.
Benefici nell’esercizio del sistema elettrico
• Spostamento del punto di lavoro con miglioramento del rendimento energetico dei gruppi marginali e maggiore utilizzazione degli impianti esistenti.
• Maggiore utilizzazione dell’energia da fonti rinnovabili aleatorie, in specie quella eolica
• Maggiore utilizzazione delle reti esistenti con la carica notturna.
Inserzione di un accumulo gestionale
• Sincronizzare sistemi di produzione e utilizzazione temporalmente asincroni.
• Le potenze in ingresso e in uscita possono essere di valore diverso: si conserva l’energia.
• Conseguenze del punto precedente:
- è possibile effettuare il down size della produzione
- è possibile scegliere il miglior punto di lavoro della produzione
- è possibile migliorare l’utilizzazione di una struttura
- è possibile effettuare il «livellamento dei prezzi»
TENOLOGIE
Accumulo di energia meccanica
• Pompaggio di acqua• Accumulo di aria compressa
• Volani (flywheels)
• Pompaggio di acqua• Accumulo di aria compressa
• Volani (flywheels)
Pompaggio di acqua: esempi
VANTAGGI
Alto rendimento
Relativamente bassi costi unitari di impianto
Tecnologia consolidata
SVANTAGGI
Difficoltà di localizzare siti adatti
Tempi lunghi di realizzazione
Possibile impatto ambientale
CAES (compressed air energy storage)
L’aria è compressa a pressioni molto alte (35-85 bar) in caverne sotterranee a basso costo e viene successivamente utilizzata per produrre potenza di picco, facendo espandere l’aria accumulata in una turbina.
L’aria è compressa a pressioni molto alte (35-85 bar) in caverne sotterranee a basso costo e viene successivamente utilizzata per produrre potenza di picco, facendo espandere l’aria accumulata in una turbina.
CAES (compressed air energy storage)
The first commercial CAES was a 290 MW unit built in Hundorf, Germany in 1978. The second commercial CAES was a 110 MW unit built in McIntosh, Alabama in 1991. The construction took 30 months and cost $65M (about $591/kW). This unit comes on line within 14 minutes. The third commercial CAES, the largest ever, is a 2700 MW plant that is planned for construction in Norton, Ohio. This 9-unit plant will compress air to 1500 psi in an existing limestone mine some 2200 feet under ground.
The first commercial CAES was a 290 MW unit built in Hundorf, Germany in 1978. The second commercial CAES was a 110 MW unit built in McIntosh, Alabama in 1991. The construction took 30 months and cost $65M (about $591/kW). This unit comes on line within 14 minutes. The third commercial CAES, the largest ever, is a 2700 MW plant that is planned for construction in Norton, Ohio. This 9-unit plant will compress air to 1500 psi in an existing limestone mine some 2200 feet under ground.
VANTAGGI
Buon rendimento
Relativamente bassi costi unitari di impianto
Tempi rapidi di costruzione
SVANTAGGI
Difficoltà di localizzare siti adatti
Necessità di utilizzare combustibile pregiato
Incerta competitività con altri sistemi di accumulo
L’energia accumulata è data da:
dove w è la velocità rotazionale (rad/sec), I il momento di inerzia della massa rotante, m è la massa rotante e v è la velocità lineare.
L’energia accumulata è data da:
dove w è la velocità rotazionale (rad/sec), I il momento di inerzia della massa rotante, m è la massa rotante e v è la velocità lineare.
Volani (flywheels):
Volani di alta potenza sono sviluppati ed impiegati in UPS e nello spazio, mentre uno sforzo è rivolto allo sviluppo di volani commerciali per lunghe durata (fino ad alcune Sistemi da 2kW / 6kWh sono usati nelle telecomunicazioni. Megawatts per minuti o ore possono essere accumulati in flywheel farm. 40 25kW / 25 kWh volani possono accumulare 1MW per 1 ora efficientemente, occupando poco spazio.
Volani di alta potenza sono sviluppati ed impiegati in UPS e nello spazio, mentre uno sforzo è rivolto allo sviluppo di volani commerciali per lunghe durata (fino ad alcune Sistemi da 2kW / 6kWh sono usati nelle telecomunicazioni. Megawatts per minuti o ore possono essere accumulati in flywheel farm. 40 25kW / 25 kWh volani possono accumulare 1MW per 1 ora efficientemente, occupando poco spazio.
22222
2
1*
2
1*
2
1mvrmIEacc
Volani (flywheels):
Accumulo di energia termica: classificazione
Accumulo di energia termica
Calore sensibile Calore latente di transizione di fase Termochimico
LIquidi Solidi Solido-solido Solido-liquido Dissoluzione termica Reazioni chimiche
Acqua Rocce, cemento Composti inorganici Composti organici
Sali idratiParaffine e
acidi grassi
Accumulo di energia termica
CALORE SENSIBILE x Unità di massaCALORE SENSIBILE x Unità di massa
12
2
1
TTCdTCQT
T
pp
CALORE LATENTE x Unità di massaCALORE LATENTE x Unità di massa
2
1
21
T
T
p
T
T
Tp
T
T
dTCHdTCQ
Accumulo di energia termica: campi di applicazione
Campi di applicazioneLivello di
temperatura
Processi industriali >100 °C
Calore per riscaldamento ed acqua calda sanitaria
45-90 °C
Riscaldamento ad aria 30-60 °C
Riscaldamento in accoppiamento con pompe di calore
10-30 °C
Aria condizionata (accumulo del freddo)
<10 °C
Accumulo del freddo
L’accumulo di energia forse più antica è quella associata all’utilizzazione del ghiaccio proveniente da laghi e fiumi, che veniva accumulata in ambiente ben isolati per poter essere utilizzato per tutto l’anno per le applicazioni tipiche di conservazione del cibo e condizionamento. Per esempio. Il Palazzo del Parlamento ungherese a Budapest è ancora condizionato con il ghiaccio proveniente dal Lago Balaton in inverno.
Accumulo del freddo: varie applicazioni industriali
Acqua fredda GhiaccioIce-on-CoilIce MakerSistemi a glicoleIce ballsGhiaccio incapsulatoSali eutettici
Esempi di applicazioni industriali
VANTAGGI
Aumento di rendimento degli impianti solari
Flessibilità di sistema
Uso di fonti rinnovabili
SVANTAGGI
Nuovi materiali
Materiali di contenimento
Scambiatori di calore e convertitori
Accumulo di energia elettrica e/o magnetica
• Magneti superconduttori• Supercondensatori elettrochimici• Magneti superconduttori• Supercondensatori elettrochimici
SMES (superconducting magnets energy storage)
Supercondensatori elettrochimici a doppio strato (EDLC)• Un dispositivo elettrochimico, concettualmente simile ad una
batteria, ma anche ad un condensatore convenzionale, che accumula energia sotto forma di carica elettrostatica, in uno strato polarizzato al confine o nell’interfaccia tra l’elettrodo e l’elettrolita.
Pseudocondensatori• In alcuni casi alla carica elettrostastica del doppio strato si
aggiungono reazioni faradiche tra elettrolita e materiali elettrodici che aggiungono ulteriore trasferimento di carica (ed una pseudo-capacità che dipende dalla tensione di lavoro), come nei processi di:– Adsorbimento superficiale di ioni dall’elettrolita– Reazioni redox in ossidi metallici (di rutenio o di iridio)– Drogaggio p- o n- di materiali polimerici conduttori
• Energia in un SC: 22
1CV
Schema di un supercondensatore a doppio strato
Accumulo di energia chimica
• Accumulatori elettrochimici (batterie)• Il caso dell’idrogeno• Accumulatori elettrochimici (batterie)• Il caso dell’idrogeno
Caratteristiche fondamentali delle batterie
1. Capacità2. Energia Specifica3. Densità di energia4. Potenza specifica5. Densità di potenza6. Tempo ed efficienza di ricarica 7. Vita ciclica8. Costo e disponibilità dei materiali
I sistemi di accumulo elettrochimico
Accumulatori elettrochimici commerciali
• Piombo-acido• Nichel-cadmio• Nichel-idruri metallici
Accumulatori elettrochimici avanzati• Litio-ione• Litio metallo• Zebra
Batterie
SODIO - ZOLFO
PIOMBO ACIDO
VANADIO REDOX FLOW
Stato dell’arte dei sistemi di accumulo in batterie
0,1
1
10
100
1000
10 100 1000 10000 100000Specific power (W/kg)
Spe
cifi
c en
ergy
(W
h/kg
)
Ultracapacitor
Pb
Li metal
NiCd
NiMH
Li ionNaNiC
P/E= 1 P/E= 10 P/E= 50
P/E= 100
Accumulatori o supercondensatori?
500
1000
1500
2000
W/kg Wh/kg
10
20
30
40
50
60
70
0 0Batterie Pb Batterie NiMh Batterie Litio Supercondensatori
Potenza specifica
Energia specifica
Confronto per applicazioni
Confronto per contenuto energetico
Confronto in termini di efficienza
Confronto economico
Confronto economico per ciclo
L’accumulo dell’idrogeno
Il punto di partenza
L’idrogeno ha il più alto contenuto di energia per unità di peso di qualsiasi combustibile:
120 MJ/kg (pci) - 144 MJ/kg (pcs)
L’idrogeno ha il più alto contenuto di energia per unità di peso di qualsiasi combustibile:
120 MJ/kg (pci) - 144 MJ/kg (pcs)
Putroppo a 300 K e 1 atm, 1 Litro di idrogeno contiene soltanto:
10,7 kJ
(3 ordini di grandezza meno di quanto servirebbe)
Putroppo a 300 K e 1 atm, 1 Litro di idrogeno contiene soltanto:
10,7 kJ
(3 ordini di grandezza meno di quanto servirebbe)
Principali sistemi di accumulo dell’idrogeno
Sistemi di accumulo convenzionali
Idrogeno compresso
Serbatoi criogenici (dewar)
Combustibili liquidi (metanolo, etanolo, benzina, ecc.) con reformer
Sistemi di accumulo innovativi
Idruri e composti chimici (reversibili ed irreversibili)
Nanostrutture di carbonio
Nanotubi
Grafite
Fullerene
0
100
200
300
400
500
600
700
MassaVolume
Massa 297 224 168 202 168 616 168 392 71
Volume 700 509 311 431 255 233 170 280 72
H2-gassoso @
250 bar
H2-gassoso @
345 bar
H2-gassoso @
690 bar
H2-liquido (<300 mm
dia)
H2-liquido (>540 mm
dia)
idruri metallici
AB5
idruri metallici al
MgReformer ICE
Volume e massa del sistema per accumulare 7 kg di H2 (circa 550 km autonomia) Volume e massa del sistema per accumulare 7 kg di H2 (circa 550 km autonomia)
obiettivi
Obiettivo FreedomCAR
Alanati (futuro)
Materiali a base di C (2002)
H2 compresso (2002) 350-700 bar
Obiettivo Programma DoE
Idruri metallici
H2 compresso
Materiali abase di C
H2 liquido
Benzina
DieselIdruri chimici / Slurry organici
0,5 1 2 5 10 20
200
100
50
10
20
5
Obiettivo FreedomCAR
Alanati (futuro)
Materiali a base di C (2002)
H2 compresso (2002) 350-700 bar
Obiettivo Programma DoE
kg H2/m3
% peso H2
Gestione energetica dell’accumulo
Funzioni gestionali( esempio nel sistema elettrico)
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
0.01 1000Potenza (MW)
Tempo (min)
Supercondens.
Batterieal Pb
Batterie a flusso
CAES Pompaggio
Batterie
al litio
0.1 1 10 100
Power quality
Regolazionedella
frequenza
Peak shaving
Differimento T&D
Load levelling
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
0.01 1000Potenza (MW)
Tempo (min)
Supercondens.
Batterieal Pb
Batterie a flusso
CAES Pompaggio
Batterie
al litio
Supercondens.
Batterieal Pb
Batterie a flusso
CAES Pompaggio
Batterie
al litio
0.1 1 10 100
Power quality
Regolazionedella
frequenza
Peak shaving
Differimento T&D
Load levelling
0.1 1 10 100
Power quality
Regolazionedella
frequenza
Peak shaving
Differimento T&D
Load levelling
Accumulo elettrostatico
+ C E V
R
Processo classico di carica di un condensatore
La carica avviene attraverso un generatore di tensione; all’istante t=0 l’interruttore viene chiuso e il processo di carica termina dopo un tempo infinito, quando la tensione del condensatore è pari a quella del generatore (V=E).
Wg = C V 2
L’energia erogata dal generatore per la carica:
L’energia immagazzinata nel condensatore:
Wc = ½ C V 2
L’efficienza di carica del condensatore: =Wc / Wg = ½
Accumulo elettrostatico
Carica di un condensatore con generatore di corrente
+ I Ri C
V S1
S2 D
IC La carica avviene attraverso un generatore di corrente; all’istante t=0 l’interruttore S1 viene aperto mentre S2 viene chiuso e il processo di carica termina dopo un tempo quando:
Q = I = C V da cui = C V / I
Da cui:
L’efficienza di carica del condensatore è:
Wi = ½ C V2 t
Q I
IC
i
ppi
i
W
WWW
W
1
1 dove:
e
iii R
Vdt
R
tvW
3
2
0
2
IRV
CR ii 32
1
1
32
1
1
Se RiI molto maggiore di V il rendimento è prossimo ad 1
Accumulo elettrochimico
+ E
R
g
g
E b
R b R u
S 1 S 2
I
Carica di un accumulatore con generatore di tensione
La carica avviene attraverso un generatore di tensione costante, l’accumulatore è modellato da una f.e.m. costante ed una resistenza interna.
Wg = Eg I
L’energia erogata dal generatore per la carica:
L’energia immagazzinata nell’accumulatore:
Wb = Q Eb = I Eb
L’efficienza di carica dell’accumulatore: c=Wb / Wg = Eb / Eg
t
Q
Ib
I
Ib = I = (Eg-Eb)/(Rg+Rb)
Accumulo elettrochimico
+ E
R
E b g
g R b
R u
S 1 S 2
I
Scarica di un accumulatore su un carico
L’energia immagazzinata precedentemente nella carica non può essere fornita completamente ad un carico.
Wb = Eb I L’energia erogata dall’accumulatore:
L’energia assorbita dal carico:
Wc = Ru I2 L’efficienza di scarica dell’accumulatore:
L’efficienza complessiva di carica-scarica dell’accumulatore: =c ∙s
u
bb
cs
RRW
W
1
1
Accumulo elettrochimico
Carica di un accumulatore con generatore di corrente
+ I Ri S1
S2
D
Ib
E
b
R b
La carica avviene attraverso un generatore di corrente; all’istante t=0 l’interruttore S1 viene aperto mentre S2 viene chiuso e il processo di carica termina dopo un tempo .
Wg = Wb + Rb I2
L’energia erogata dal generatore per la carica:
L’energia immagazzinata nel accumulatore:
Wb = Eb I
L’efficienza di carica dell’accumulatore: t
Q I
Ib
b
bg
bc
ERW
WI
1
1
L’efficienza di scarica invece non cambia.
Potenza erogata [W] Energia erogata [Wh]
225 4,25
30,8 30,8
12,7 38,1
Andamento della energia erogata in scariche a potenza costante per un accumulatore al Piombo-Acido
Requisiti fondamentali del sistema di accumulo
Short-term Long-termPower Assist
(bassa energia)Dual Mode (Alta
energia)Energia specifica al regime di scarica C/1(Wh/kg) (entro il range di Stato di Carica)
80-100 (C/3)
150-200 (C/3)
70 200
Potenza specifica di scarica [W/kg] (secondo profilo PNGV)
75 200 625 450
Tempo di ricarica, ore 6 3-6 NN NNEfficienza carica/scarica [%] (80% DOD)
75 80 90 88
Cicli vita (per un range di Stato di Carica definito)
600 1000 300.000 3750
Densità di energia (Wh/L) (entro il range di Stato di Carica)
130 300 65 115
Densità di potenza [W/L] (secondo profilo PNGV)
250 600 800 500
Costo totale del sistema batterie [$/kWh] (per 100.000 unità/anno)
150 100 1000 350
Puro elettrico Ibridi
Interconnessione
High pressure
Medium pressure
Low pressure
High voltage
Mediumvoltage
Low voltage
Areas covered by district heating
30MWt-500MWt up to 10km large grid
2
2-30MWt up to 1km medium grid
2
0.5-2MWt building local grid
Pressure reduction station
Power plant (cogeneration)
Electricity grid
Gas pipelines Power transformer
Interconnessione di reti energetiche
82
Smart Grids
CHP
E
rete elettrica con obbligo di connessione di terzi
PCCint
PCCext
limiti di batteria
accumuloelettrico
gestionale
caricoelettrico
cogeneratore
generazioneel. "esterna"
da fonterinnovabile
caldaia diintegrazione
accumulotermico
gestionale
caricotermico
fonti
parte termica
parte elettrica
HP
generazioneel. "interna"
da fonterinnovabile
fonte
fossile
generazione di caloreda fonte rinnovabile
TT fonte
rinnovabileE
outdoor
indoorpompa
dicalore
Interconnessione di reti per l’energia
• Maggiore capacità di gestione della domanda della risorsa
• Riduzione delle riserve
• Maggiore sicurezza della disponibilità della risorsa per l’utilizzatore finale
• Ridondanze impiantistiche
• Complessità
Vantaggi Svantaggi