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Il sistema di accumulo di energia modulare per un'alimentazione di energia affidabile

Totally Integrated Power – SIESTORAGE

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La combinazione ideale di elettronica di potenza basata su batterie agli ioni di litio assicura un'a-limentazione elettrica stabile e affidabile.

I nostri prodotti, sistemi e soluzioni per bassa e media tensione ren-dono 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 mag-gior 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 consi-ste nell'utilizzo di un accumulatore di energia che funga da buffer.

Totally Integrated Power (TIP) – Portiamo la corrente fino all'obiettivo esatto.

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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 assu-mono 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 pro-duzione 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-

Alimentazione di energia stabile e affidabile: SIESTORAGE

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 disposi-zione un ventaglio di possibilità di appli-cazione per enti per l'energia, gestori di reti, industrie e infrastrutture. Con SIE-STORAGE è possibile ottimizzare gli impianti e ottenere potenziali di rispar-mio. Grazie ad una completa gamma di prodotti e sistemi e alla competenza di Siemens in materia di soluzioni e realizza-zione, i clienti si avvalgono di una solu-zione completa, dalla pianificazione, engineering e montaggio fino alla messa in servizio e al servizio clienti.

SIESTORAGE offre di più:

■ Continuità Una gamma completa che comprende componenti di bassa e media tensione e per accumulatori di energia, per soluzioni da parte di un unico fornitore

■ Un unico punto di contatto Dalla pianificazione all'installa-zione, passando per la messa in servizio e l'assistenza

■ Flessibilità Concetto modulare per tutte le necessità di accumulo di energia e capacità fino a 20 MW / 20 MWh

■ Affidabilità Alimentazione di energia entro millisecondi ed elevata ridondanza per una disponibi-lità eccezionale

■ Efficienza Potenziale di ottimizzazione e risparmio per una vasta gamma di applicazioni

■ Sicurezza Sistemi di sicurezza completi, componenti collaudati e tecnologia a batterie

■ Tecnologia moderna Componenti avanzati che combinano la più moderna elettronica di potenza e le batterie agli ioni di litio

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110 kV*

20 kV*

0,4 kV*

110 kV*

20 kV*

La sfida: alimentazione di energia affi-dabileOrmai non è più immaginabile un'alimenta-zione di energia senza fonti di energia rin-novabili. Anche se la velocità della transi-zione dalle fonti di energia fossile e nucleare all'energia eolica, solare e da biomassa varia da un Paese all'altro, le nuove condi-zioni 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 suffi-ciente. L' immissione di energia prodotta in modo decentralizzato può causare l'in-versione del flusso del carico che, in reti di distribuzione non appositamente dimen-

Adatto ad un vasto campo di applicazioni

sionate, può tradursi in danni e interru-zioni 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 produ-zione e il carico. Ciò compromette note-volmente la stabilità della rete, fino a pro-vocarne il guasto. Anche la minima interruzione dell'alimentazione di energia può significare un black-out degli impianti di produzione e dunque un'enorme per-dita di qualità e di tempo con sensibili per-dite finanziarie. Per assicurare una qualità invariabilmente elevata dell'alimentazione elettrica è necessario mettere a disposi-zione una sufficiente energia di bilanciamento.

110 kV*

20 kV*

0,4 kV*

Rete tradizionale: la complessità della rete aumenta il rischio di instabilità nella rete

Rete moderna: sono necessarie nuove soluzioni stabilizzanti

Legenda

Sottostazione di trasformazione primaria

Stazione rete locale

* I valori di tensione indicati sono a titolo d'esempio

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110 kV*

20 kV*

0,4 kV*

110 kV*

20 kV*

La risposta: SIESTORAGEOggigiorno i classici accumulatori di ener-gia 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'e-nergia di bilanciamento per la regolazione primaria.

SIESTORAGE è in grado di fornire l'energia disponibile praticamente senza ritardo. Addirittura migliora la qualità della ten-sione e dell'alimentazione fornendo potenza attiva e reattiva su richiesta e dunque compensando nel giro di millise-condi 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 distri-buzione, 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.

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 pre-levare l'energia dalla rete e accumularla per i periodi di carico elevato, in quanto anche un solo superamento della potenza mas-sima stipulata con l'ente fornitore di ener-gia 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 ener-geticamente efficienti.

Un ulteriore campo di applicazione per SIESTORAGE è l'alimentazione continua di energia per processi di produzione indu-striale sensibili, centri di ricerca, ospedali ecc. Il sistema è in grado di garantire l'af-fidabilità energetica anche in caso di interruzioni della corrente. La capacità di avviamento 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 prov-visoriamente le richieste di potenza di una rete.

SIESTORAGE può essere adattato rapidamente a requisiti di energia e capa-cità di accumulo specifici e può dunque venire utilizzato per un gran numero di applicazioni.

Grazie a SIESTORAGE è possi-bile integrare nelle reti di distribuzione un numero cre-scente di centrali solari ed eoliche.

Di conseguenza i gestori delle reti possono coprire meglio il fabbisogno energe-tico di aziende industriali e aziende che si occupano di infrastruttura.

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 alimentazio-

ne di rete• Potenza reattiva

• Dilazione dei lavori di aggiornamento• Adattamento delle energie rinnovabili• Decongestionamento in caso di sovraccarico• Appoggio alla tensione

• Gestione delle punte di carico• Qualità della rete• Energia di riserva• Aumento dell'efficienza dei

generatori diesel

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Nell'elaborazione di un modello commer-ciale adeguato per l'alimentazione di ener-gia, di solito si inizia con l'analisi della rete. Viene svolta una simulazione di diverse possibili applicazioni che comprendono considerazioni sull'efficienza dell'impiego di SIESTORAGE.

Primo passo: l'analisi della rete

A tale proposito Siemens offre un pac-chetto di consulenza completo che com-prende il calcolo del flusso di energia e l'a-nalisi della potenza reattiva, l'analisi della contingenza, il calcolo della corrente di cor-tocircuito, analisi probabilistiche dell'affida-bilità, il calcolo dinamico della stabilità e la coordinazione della protezione.

Accumulatore elettrico

Produzione diesel

Potenza erogata (% della potenza nominale)Solo generatore

diesel

Generatore diesel + accumulatore

Carico

Carico

A

BMW

MW

Pmax

0

10

0 20 40 60 80 100

20

30

40

50

100%

80%

h

h

Esempio di applicazione volta all'aumento dell'efficienza di un generatore diesel

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Potenziale di risparmio per diversi modelli commerciali sostenibili Nella produzione di energia con impianti foto-voltaici o eolici la stagione e le condizioni atmosferiche svolgono un ruolo importante. La funzione di regolazione di SIESTORAGE deve seguire un comportamento di carica/sca-rica in base alle dipendenze che ne risultano. Per le fonti di energia fluttuanti è necessario tracciare un limite statistico per la disponibi-lità del sistema di accumulo, che nella pianifi-cazione volta alla realizzazione di SIESTORAGE viene stabilito in funzione dell'applicazione in esame. Questo limite confluisce nella pianifi-cazione come condizione secondaria. L'effi-cienza ottimizzata di un'applicazione dipende anche dalla regolazione locale e dai potenziali stimoli finanziari. SIESTORAGE può dunque svolgere un ruolo chiave anche nel raggiungi-mento di obiettivi climatici ambiziosi. Gli esempi che seguono possono considerarsi modelli commerciali sostenibili.

Energia di bilanciamentoLa 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 dispo-sizione in modo affidabile nel giro di milli-secondi. Ciò assicura un'alimentazione di energia costante e consente di risparmiare sui costi di produzione e di mantenimento di altre energie di bilanciamento. I produt-tori di energia possono inoltre commerciare in modo mirato nella borsa elettrica con la corrente rinnovabile accumulata.

Gestione delle punte di caricoI 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 cau-sare 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 reteLe immissioni fluttuanti caricano le reti di bassa e media tensione. SIESTORAGE è in grado di compensare le fluttuazioni accu-mulando l'energia superflua e immetten-dola nella rete in un secondo momento. La quantità di energia da trasferire resta costante e il carico della rete di distribu-zione rimane uniforme. In questo modo si evita di dover ampliare la rete e i compo-nenti di bassa e media tensione della rete restano protetti.

Aumento dell'efficienza dei generatori dieselLa funzione di "estensore di zona" di SIE-STORAGE consente di ottimizzare le dimen-sioni 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 nell'ottica di una migliore impronta ecologica.

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Un'unica impostazione modulare per tutte le necessità di accumulo di energia e capacità

4 Power Stacks – Contenuto ■ 2 armadi convertitore

(con max. 2 moduli convertitore) ■ 1 armadio di comando

■ 1 armadio di collegamento rete (optional)

■ X armadi batteria*

■ Potenza nominale: max. 472 kVA

■ Capacità nominale da 180 a 900 kWh

12 Power Stacks – Contenuto ■ 6 armadi convertitore

(con max. 2 moduli convertitore) ■ 1 armadio di comando

■ 1 armadio di collegamento rete (optional)

■ X armadi batteria*

■ Potenza nominale: 1.080 kW (scalabile)

■ Capacità nominale da 540 a 2.700 kWh (scalabile)

2x12 Power Stacks (ad es. nella soluzione container 45´)

■ 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

Punto di collegamento (POI**)

Disposizione dei blocchi di energia

Tras-forma-tore ausilia-rio

HMI

SCU

Measurement

HMIA

B

D

C

SCU*

Misurazione

= == = = = = = = = = =

BA* System Control Unit** Point of interconnection

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La modularità di SIESTORAGE consente la massima flessibilità nel montaggio. Il sistema può essere adeguato alle neces-sità del cliente. È costituito da un arma-dio convertitore, un armadio di comando, un armadio di collegamento rete e fino a cinque armadi batteria per ogni converti-tore, in funzione del fornitore delle batte-rie. Con un'ampiezza di potenza com-presa tra circa 0,1 e 20 MW, SIESTORAGE può essere integrato in un container standard e strutturato in modo da soddi-sfare tutte le necessità di accumulo di energia e capacità per ogni applicazione.

Elevata affidabilità con una manuten-zione minima Grazie al collegamento in parallelo dei convertitori sul lato della tensione alter-nata, non è necessario simmetrizzare gli armadi batteria. L'elevatissima ridon-danza del sistema SIESTORAGE costituisce un vantaggio in caso di singoli punti di errore, poiché questi non influiscono sulla disponibilità del sistema di accu-mulo. In questo modo si ottengono la massima disponibilità dell'energia e la

Elevata disponibilità e affidabilità dell'energia

massima affidabilità. La compensazione individuale degli armadi batteria con-sente di ottimizzare al massimo la capa-cità installata delle batterie e offre dun-que 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 convertitori sul lato CA

2 Ottimizzazione della capacità installata delle batterie mediante compensazio-ne individuale degli armadi batteria

Armadio di collegamento rete*

(400 x 600 x 2.200 mm)

■ Interconnessione per collegamento rete

■ Sistema di sbarre collettrici

* optional

Armadio convertitore

(600 x 600 x 2.200 mm)

■ 2 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

Armadio di comando

(800 x 600 x 2.200 mm)

■ SCU (unità di comando)

■ Switch Ethernet

■ Distributore di corrente da 24 V

■ Trasformatore ausiliario (optional)

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

* A seconda del fornitore

1 2

C

C

D

D

A

B

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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 com-ponenti di accumulo – comprese l'elettro-nica di potenza e le batterie agli ioni di litio – fino ai quadri di bassa e media ten-sione, ai trasformatori e all'automazione dell'energia che, insieme, garantiscono l'integrazione nella rete. Siemens offre inoltre un sistema di riscaldamento, ven-tilazione e climatizzazione volto ad assi-curare un funzionamento senza difficoltà

Il vantaggio di una vasta competenza

in presenza di temperature ambiente ele-vate, nonché un impianto di segnalazione incendio ed estinzione. In quanto produt-trice di E-House, Siemens dispone di com-petenze nelle soluzioni complete per l'ali-mentazione di energia ed è in grado di offrire soluzioni chiavi in mano svilup-pate, realizzate, montate e collaudate con cura. Ciò riduce sia i rischi di costru-zione 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 con i gestori di reti

■ Produzione di E-House

■ Esperienza nelle soluzioni complete per la distribuzione di energia elettrica

■ Una delle imprese leader nei sistemi intelligenti

Esperienza in fatto di soluzio-ni e della loro realizzazione

■ Elettronica di potenza e sistemi di accumulo

■ Quadri di bassa e media tensione

■ Trasformatori

■ Automazione dell'energia e integrazione nella rete

Competenza tecnologica

Gamma unitaria di componenti di accumulo,

fino ai quadri di bassa e media tensione, ai trasfor-

matori e all'automazione dell'energia, comprensiva di

produzione dell'E-House

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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 7. Offre servizi di manutenzione professionali che pos-sono essere offerti dietro pianificazione o su chiamata. La durata utile della batteria può essere prolungata seguendo parametri essen-ziali e ottimizzando l'esercizio.

Servizio clienti

Hotline:

Telefono: +49 180 524 84 37

Fax: +49 180 524 24 71

E-mail: support.ic@siemens.com

Un unico punto di contattoSiemens 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 appog-gia la creazione di valore aggiunto a livello locale e garantisce la disponibilità di un interlocutore competente nelle vici-nanze. In ogni progetto, gli esperti di Sie-mens apportano la propria esperienza alla gestione dei progetti, ai servizi finan-ziari 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.

Gestione del ciclo di vita del progetto

Consulenza,pianificazione

Engineering Manutenzione, modernizzazione

Ordinazione, consegna

Installazione, messa in servizio

Esercizio

Siemens AG Infrastructure & Cities Sector Low and Medium Voltage Medium Voltage & Systems Casella postale 3240 91050 Erlangen, Germania www.siemens.com/siestorage

E-mail: support.ic@siemens.com

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© 2014 Siemens. Tutti i diritti riservati. Le informazioni di questo opuscolo contengono unicamente descri-zioni o prestazioni generiche non sempre presenti nel modo descritto nel caso di applicazione concreta o soggette a modifiche a seguito dell'ulteriore sviluppo dei prodotti. Le prestazioni richieste sono vin-colanti solo se concordate espressamente alla stipula del contratto.