Black start con accumulo di energia (Black start): inverter ibrido come accumulo di energia in grado di black start? Contro le interruzioni temporanee di corrente ed i blackout

La maggior parte degli inverter non supporta il black start. Con alcuni inverter è possibile avviarli in nero caricando la batteria separata prima di accendere l'inverter. Tuttavia ciò non è sempre possibile e dipende dal tipo di inverter.

La nuova generazione di inverter ibridi black-start dispone di un dispositivo di commutazione per l'energia di backup, in modo che utenze selezionate possano continuare ad essere alimentate con energia di emergenza in caso di interruzione di corrente. Questa "corrente sostitutiva" consente all'inverter ibrido di essere in grado di effettuare l'avviamento in nero. È disponibile anche la ricarica solare, in cui la batteria continua a essere caricata in caso di interruzione della rete per fornire elettricità ai consumatori.

Serie di inverter ibridi Fronius Prim GEN24 Plus

La serie di inverter ibridi Fronius Prim GEN24 Plus è compatibile con il black start - Immagine: Xpert.Digital / Sergey Nivens|Shutterstock.com

La serie di inverter ibridi Fronius Prim GEN24 Plus è compatibile con il black start.

Serie GoodWe di inverter ibridi 5-10KW ET Plus

Inverter ibrido per la casa e l'accumulo di energia – da GoodWe – Immagine: Xpert.Digital / Sergey Nivens|Shutterstock.com

La serie di inverter ibridi GoodWe 5-10KW ET Plus con funzione di alimentazione di emergenza ad alta tensione (UPS). In caso di interruzione di corrente, la commutazione avviene entro 10 millisecondi per garantire un'alimentazione ininterrotta per le utenze collegate.

Gli inverter ibridi trifase della serie GoodWe ET-Plus sono stati sviluppati per garantire un flusso di potenza stabile per i consumatori connessi. Questi dispositivi hanno un'uscita di alimentazione di emergenza trifase con corrente trifase e un range di potenza di 5 kW, 6,5 kW, 8 kW e 10 kW.

L'ampio intervallo di tensione della batteria da 180 V a 550 V consente una compatibilità flessibile con diversi sistemi di batterie al litio presenti sul mercato.

La potenza in entrata del generatore FV può essere fino al 30% superiore alla potenza nominale. Ciò si traduce in una migliore resa energetica nelle giornate calde e molto fredde. La funzione UPS (alimentazione di emergenza) consente la commutazione entro 10 millisecondi in caso di interruzione di corrente. L'inverter dispone inoltre di un'interfaccia aperta per la gestione della batteria, che soddisfa i requisiti di alcuni fornitori di energia.

L'inverter ibrido GoodWe è dotato di un collegamento alla batteria ad alta tensione e di due inseguitori MPP separatamente indipendenti, offrendo così un pacchetto completo. Questo dispositivo può essere aggiornato tramite l'app GoodWe PV Master e i dati vengono trasmessi al portale GoodWe SEMS gratuito tramite l'interfaccia WiFi integrata.

Gli inverter HUAWEI sono in grado di fornire alimentazione di emergenza?

No, al momento non sappiamo nulla se e quando accadrà qualcosa in tal senso.

La tecnologia solare del microinverter Enphase è in grado di fornire energia di emergenza?

A differenza di un inverter di stringa, che registra tutti i moduli solari collegati (centralmente), in un sistema solare decentralizzato ogni modulo solare è combinato con un micro inverter Enphase.

Maggiori informazioni qui:

• Nuovo e innovativo: sistema solare plug & play decentralizzato e modulare - diverso dagli altri

Il controller del sistema IQ di Enphase non è ancora disponibile in Germania. Ma dovrebbe arrivare quest’anno (2023). Rileva quando la rete elettrica si interrompe e commuta ininterrottamente la casa dall'alimentazione di rete all'alimentazione di riserva.

Inoltre, con il nuovo microinverter Enphase IQ8, il sistema solare è in grado di fornire energia di backup in caso di interruzione di corrente senza la necessità di accumulare batterie.

Il microinverter è disponibile in quattro versioni: come versione solo solare senza funzione di alimentazione di emergenza e come versione con backup della luce solare con la possibilità di funzionare off-grid senza accumulo di batteria. Il sistema è disponibile anche in combinazione con un piccolo accumulo di batterie nella versione di backup Home Essentials e con un grande accumulo nella versione con completa indipendenza energetica. Tutte e tre queste ultime soluzioni off-grid devono essere dotate di un controller di sistema Enphase per fornire energia solare alla casa durante un'interruzione di corrente.

Un black start è il ripristino del funzionamento di una centrale elettrica o di parte di una rete elettrica dopo un arresto completo o parziale, senza dover ricorrere alla rete di trasmissione di energia esterna.

L'energia per riavviare una centrale elettrica può provenire da un generatore di riserva in loco. In alternativa, se è necessaria una grande quantità di energia elettrica, è possibile utilizzare una linea di collegamento ad un'altra centrale elettrica per mettere in funzione l'impianto. Una volta che le principali unità di produzione saranno operative, la rete di trasmissione di energia potrà essere ricollegata e i carichi elettrici ripristinati.

L’energia black start può essere garantita attraverso un accordo in base al quale uno specifico fornitore di energia viene pagato per fornire energia black start quando necessario. Non tutte le centrali elettriche sono adatte a fornire energia black start a una rete.

La capacità di black start è particolarmente importante in caso di interruzione di corrente diffusa per rimettere in funzione la rete energetica. Normalmente, la potenza necessaria per avviare un'unità di generazione di energia viene prelevata dalla rete. L'energia delle unità di produzione in grado di black start può quindi essere utilizzata per avviare unità di produzione che non sono in grado di black start.

A differenza delle centrali idroelettriche, le centrali termoelettriche necessitano di un elevato livello di energia (elettrica) per il proprio fabbisogno prima di poter fornire autonomamente energia elettrica o termica. Se un blocco di una centrale a carbone o nucleare è dotato di un'unità black-start con potenza sufficiente, è possibile ottenere la capacità di black-start anche per l'intero sistema. Si tratta solitamente di turbine a gas che vengono messe in funzione in black start utilizzando l'energia proveniente da accumulatori o generatori diesel. I generatori diesel sono comunque spesso presenti nelle centrali nucleari per motivi di ridondanza, poiché anche dopo lo spegnimento di emergenza del reattore (o semplicemente uno spegnimento regolare), si verifica ancora calore di decadimento, che deve essere dissipato dal liquido di raffreddamento. Il fallimento di questo sistema fu uno degli aspetti che portarono all’incidente nucleare di Fukushima. In ciascuna rete, un numero sufficiente di centrali elettriche deve essere dotato di capacità di black start per essere disponibili per un rapido riavvio della rete dopo un collasso della rete.

Una centrale elettrica black start dovrebbe avere caratteristiche speciali:

• Dovrebbe poter ripartire rapidamente: se il black start impiega molto tempo, la centrale non può fare a meno di riavviare una rete crollata; Altre centrali elettriche potrebbero aiutarlo nella partenza: la sua capacità di black start sarebbe quindi inutile.
• Deve essere in grado di funzionare indipendentemente da fonti di energia esterne: non solo il puro processo di generazione di energia, ma anche altri requisiti ausiliari devono funzionare indipendentemente dalla rete (centro di controllo, sistemi telefonici e di comunicazione con gli operatori di rete e la direzione, sottostazione, ecc.) . Se necessario è possibile il funzionamento in isola con una sottorete (alimentazione di utenze importanti come polizia, ospedale, vigili del fuoco, THW).
• Inoltre, una centrale elettrica con black start dovrebbe essere in grado di sopportare un'elevata corrente di avviamento se non fosse possibile prima scollegarla dalla rete.
• Dovrebbe avere un comportamento iniziale flessibile.

Esempi di centrali elettriche black-start (dirette) utilizzate in Germania sono:

• Centrali idroelettriche, comprese centrali ad acqua fluente, centrali ad accumulazione e centrali ad accumulazione con pompaggio,
  centrali con turbine a gas, anche in combinazione con altri tipi di centrali elettriche come centrali nucleari o centrali a carbone.
  Secondo il monitoraggio ai sensi del § 35 EnWG in Germania esistono (al 2020) 174 impianti (centrali elettriche o turbine) con black start, ciascuno dei quali ha una potenza nominale netta di almeno 10 MW.
• In Austria ci sono un totale di 32 centrali elettriche con avviamento nero confermate e un numero imprecisato di centrali elettriche con avviamento nero non confermate. Tuttavia, per molte delle centrali elettriche confermate, non è noto pubblicamente di quali centrali elettriche si tratti. Le più conosciute e le più grandi sono le centrali di pompaggio di Malta e Kaprun rispettivamente con 850 e 813 MW.

Non tutti i sistemi di generazione di energia sono adatti al black start. Le turbine eoliche non sono sempre adatte al black start poiché il vento potrebbe non essere disponibile quando necessario. Le turbine eoliche, gli impianti mini-idroelettrici o gli impianti micro-idroelettrici sono spesso collegati a generatori ad induzione che non sono in grado di fornire energia elettrica per ripristinare la rete. Il sistema black start deve essere stabile anche quando funziona con il grande carico reattivo di una lunga linea di trasmissione. Molte stazioni di conversione in corrente continua ad alta tensione (HVDC) non possono alimentare una rete “morta” perché richiedono energia di commutazione dalla rete sul lato carico. Un sistema HVDC basato sulla modulazione di larghezza di impulso (PWM) con un convertitore di sorgente di tensione non presenta questa limitazione.

Uno dei motivi principali per cui le centrali termoelettriche sono raramente in grado di effettuare black start è la contrazione e l'accorciamento dell'albero della turbina mentre si raffredda dalla temperatura operativa alla temperatura ambiente. Quindi rimane incastrato nell'alloggiamento e non può essere né girato né rimosso; Per riavviare la centrale elettrica è necessario preriscaldarla in modo che possa ruotare nuovamente liberamente prima che il vapore caldo possa fluire attraverso di essa.

Se una centrale termoelettrica viene spenta, il riscaldamento dell'albero della turbina inizia in tempo utile in modo che la centrale possa essere rimessa in funzione all'orario previsto.