Vantaggi della griglia

29 agosto 2022

dalla Toshiba Corporation

Toshiba Corporation ha dimostrato l'efficacia del suo inverter grid-forming (GFM), sviluppato per garantire la stabilità delle microreti. Una microrete è un tipo di sistema energetico distribuito che consente l’autosufficienza regionale per l’energia elettrica attraverso l’uso di energia rinnovabile, anziché fare affidamento sull’approvvigionamento energetico da centrali elettriche su larga scala. Quando si verifica un'improvvisa fluttuazione nella produzione o nella domanda di energia elettrica, una frequenza normalmente stabile può fluttuare drasticamente, eventualmente attivando un relè di protezione e interrompendo l'alimentazione elettrica, con conseguenti interruzioni di corrente. In particolare, con l’aumento della quota di energia rinnovabile, aumentano le fluttuazioni della frequenza di rete. In particolare, le fluttuazioni di frequenza aumenteranno con l’aumento della percentuale di energia rinnovabile, quindi l’uso diffuso delle microreti richiederà tecnologie per mantenere una frequenza di rete stabile.

Nel marzo 2022, Toshiba ha sviluppato un inverter GFM in grado di mantenere la frequenza di rete dei sistemi di distribuzione fornendo pseudo-inerzia attraverso la potenza in uscita dall'inverter quando la frequenza di rete fluttua rapidamente. L'azienda ha ora verificato i risultati dell'utilizzo degli inverter GFM in un ambiente simile agli ambienti reali, compreso l'uso effettivo di energia rinnovabile, e ha dimostrato che il montaggio degli inverter GFM sui generatori di energia fotovoltaica elimina le diminuzioni della frequenza di rete di circa il 30%.

Toshiba prevede di presentare i dettagli di questi risultati alla conferenza annuale della Power and Energy Society dell'Institute of Electrical Engineers of Japan nel settembre 2022 e all'IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE2022) nel 2022 nell'ottobre 2022.

Toshiba ha commissionato questa ricerca nell'ambito "L'inverter sincrono intelligente (SSI) e i suoi sistemi di controllo basati sulla sincronizzazione virtuale con le reti elettriche per utilizzare l'energia proveniente da più fonti di energia rinnovabile" come parte del progetto fiscale 2019-2021 del Ministero dell'Ambiente per la tecnologia a basse emissioni di carbonio Programma di ricerca, sviluppo e dimostrazione. Questo lavoro è stato condotto in collaborazione con Pacific Power Co., Ltd., Energy & Environment Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology e Pacific Consultants Co., Ltd.

Nell’ottobre 2020, il governo giapponese ha dichiarato l’obiettivo di raggiungere la neutralità carbonica entro il 2050 e, con l’obiettivo di realizzare una società decarbonizzata, sta promuovendo l’uso dell’energia solare, dell’energia eolica e di altre forme di energia rinnovabile come principali fonti di energia. Il Sesto Piano Energetico Strategico, approvato dal Consiglio dei Ministri il 22 ottobre 2021, afferma che "per utilizzare risorse energetiche distribuite come l'energia rinnovabile e la cogenerazione nelle comunità locali, speriamo di vedere la creazione di microreti e altre reti energetiche autosufficienti e distribuite sistemi, che contribuiranno anche all'uso efficiente dell'energia attraverso la produzione locale per il consumo locale, rafforzeranno la resilienza, ecc.", indicando crescenti aspettative per le microreti (Figura 1) che possono fornire l'autosufficienza energetica in caso di interruzioni dovute a disastri.

All’estero, oltre ad affrontare le questioni ambientali, ci sono stati numerosi progetti nei paesi asiatici e africani per costruire microreti che utilizzano energie rinnovabili e batterie di accumulo che forniranno elettricità alle aree in cui le reti elettriche non sono sviluppate (aree off-grid). Nel 2015, la capacità mondiale della microrete ha superato i 12.000 megawatt e si prevede un’ulteriore espansione in futuro.

In un sistema di alimentazione convenzionale, anche in caso di fluttuazioni della domanda o della produzione di energia rinnovabile, l’inerzia (la proprietà che cerca di mantenere uno stato) di corpi rotanti come le turbine utilizzate per la generazione di energia termica sopprime i rapidi cambiamenti nella frequenza del sistema, mantenendo così un'alimentazione stabile. Tuttavia, se in futuro l’energia rinnovabile diventasse la principale fonte di energia e si riducesse il rapporto tra fonti di energia come la generazione di energia termica che utilizza grandi turbine, allora ci sarà meno forza inerziale proveniente dai corpi rotanti, che potrebbe influenzare la stabilità dell’energia elettrica. Alimentazione elettrica. I costi stimati per le misure volte a far fronte a tale carenza di inerzia vanno da 5,1 a 12,9 miliardi di yen all’anno se il rapporto di energia rinnovabile nel sistema energetico di massa diventa del 50%-60%.