La gestione del feed-in è stata implementata in modo semplice
di Vivian Bullinger | 04.08.2021
La gestione del feed-in per le energie rinnovabili è un elemento fondamentale sulla strada della neutralità climatica. L'articolo che segue analizza le modalità di attuazione e le soluzioni tecniche disponibili.
Il termine "neutro per il clima" significa che viene rilasciata solo la quantità di gas serra che può essere nuovamente catturata. Numerose nazioni si sono prefissate questo obiettivo, ma la strada per raggiungerlo è lunga e richiede un grande impegno da parte di tutti. Per raggiungere l'obiettivo fissato per la Germania - essere neutrale dal punto di vista climatico entro il 2045 - è necessario perseguire con coerenza l'espansione delle energie rinnovabili, tra le altre cose. Questo comporta a sua volta nuove sfide.
Gestione dell'immissione in rete per stabilizzare la rete elettrica
È necessario adottare diverse misure per espandere la produzione di energia elettrica da fonte eolica e fotovoltaica. Tra questi, l'espansione della rete e la costruzione di impianti di stoccaggio dell'energia, entrambi più probabili nel medio termine. Una misura che può essere attuata immediatamente è la gestione intelligente - detta anche feed-in management - dei produttori e dei consumatori di energia decentralizzati. La gestione del feed-in consente ai produttori di energia decentralizzati di immettere la propria elettricità e ai fornitori di energia di garantire la necessaria stabilità della rete elettrica. La Figura 1 mostra come i gestori di rete assicurano l'equilibrio della rete elettrica (tensione e frequenza). L'obiettivo è mantenere in equilibrio l'offerta (produzione di elettricità) e la domanda (consumo di elettricità).
Abbildung 1: Netzstabilität – Netzbetreiber müssen das Stromnetz in der Balance halten (Spannung und Frequenz). Angebot (Produktion von Strom) und Nachfrage (Verbrauch von Strom) müssen im Gleichgewicht gehalten werden.
Gestione dell'immissione in rete in media tensione
Nel 2012, Solar-Log GmbH è stato uno dei primi produttori a introdurre sul mercato una soluzione per la gestione dell'immissione in rete degli impianti fotovoltaici. Con il sistema di gestione energetica Solar-Log, gli impianti fotovoltaici di qualsiasi dimensione possono soddisfare i requisiti corrispondenti.
Nel 2019 è arrivata una nuova normativa, la cosiddetta VDE-AR-N 4110 (VDE 4110). L'obiettivo è quello di garantire la stabilità della rete nella rete a media tensione, dove si registra un forte aumento degli impianti fotovoltaici. In molti altri Paesi con un numero crescente di energie rinnovabili, vengono ora applicate regole simili o analoghe. La nuova normativa tedesca riguarda tutti gli impianti fotovoltaici che hanno il loro punto di connessione alla rete di media tensione di un gestore di rete.
Figura 2: Il diagramma mostra quali impianti appartengono alla rete di media tensione.
Il regolamento VDE-4110 si è reso necessario anche per l'ulteriore sviluppo del mercato interno europeo dell'energia. I nuovi requisiti sono stati stabiliti dalla Direttiva sul mercato interno dell'elettricità e dal Regolamento sul mercato interno dell'elettricità. L'obiettivo è quello di creare nell'UE un mercato dell'elettricità fluido che funzioni anche a livello transfrontaliero. Inoltre, è necessario generare maggiore concorrenza e creare un mercato all'ingrosso trasparente. (Fonte: Central and Decentralised Elements in the Energy System, Accademia Nazionale Tedesca delle Scienze Leopoldina, acatech - Accademia Tedesca delle Scienze e dell'Ingegneria, Unione delle Accademie Tedesche delle Scienze e dell'Umanità, 2020) Pertanto, il nuovo regolamento VDE è una componente dei requisiti europei che riguardano anche molti altri Paesi dell'UE o che li riguarderanno in futuro.
Soluzione per il collegamento dell'impianto fotovoltaico alla rete a media tensione
Innanzitutto, ci si chiede cosa richieda esattamente la nuova normativa ai proprietari o ai gestori degli impianti. L'esempio del mercato tedesco mostra la complessità dei requisiti (vedi Figura 3). Queste includono varie curve caratteristiche, come Q(U) per la stabilizzazione della tensione. Inoltre, deve essere possibile richiamare diversi valori misurati come P, Q, U e I. Solo quando questi e altri requisiti sono soddisfatti, l'impianto fotovoltaico può essere immesso nella rete elettrica tedesca.
In domanda: la gestione dei mangimi in pratica
Roland Löhr è direttore tecnico di Solar-Log GmbH, uno dei principali produttori mondiali di monitoraggio fotovoltaico, energia intelligente e gestione dei feed-in. In Solar-Log, lui e il suo team sono responsabili, tra l'altro, dell'implementazione dello standard VDE-4110. In una breve intervista descrive le sfide e i vantaggi che lo standard apporta all'industria fotovoltaica.
Quali soluzioni offre il sistema Solar-Log per implementare questi requisiti complessi?
Uno standard, molti requisiti diversi. Questo potrebbe essere il titolo della norma VDE-AR-4110. Non solo sono state introdotte nuove norme, ma sono stati anche inaspriti i requisiti di velocità e accuratezza nella loro attuazione. Questa è stata una delle sfide principali per noi. Poiché all'epoca noi di Solar-Log eravamo già all'avanguardia con l'introduzione della gestione del feed-in, non vedevamo l'ora di realizzare questo nuovo progetto nonostante i numerosi ostacoli.
Il compito era quindi quello di espandere le capacità del sistema Solar-Log nel campo della potenza attiva e reattiva. E quindi di soddisfare i requisiti per il controllo degli impianti in media tensione da parte dei rispettivi gestori di rete. Quasi tutti i gestori di rete hanno requisiti diversi per gli impianti fotovoltaici che alimentano la "propria" rete. Ecco perché oggi offriamo un'ampia gamma di opzioni di controllo. Un effetto collaterale positivo di questa diversità è che il sistema Solar-Log è preparato anche per impianti fotovoltaici in Svizzera e Austria, ad esempio.
Una delle soluzioni più richieste dai gestori di rete è illustrata nel grafico 4. Per soddisfare i requisiti o le normative, sono necessari un data logger (Solar-Log Base 2000), un alimentatore da guida DIN, le licenze Modbus TCP e Direct Marketing e un Utility Meter. In questo modo è possibile implementare i rispettivi requisiti con tutti i componenti, come inverter, data logger, tecnologia di controllo a distanza e marketer diretti.
Figura 4: Per soddisfare i requisiti dei gestori di rete sono necessari diversi componenti. In questo esempio, viene utilizzato un controllore EZA con telecontrollo + marketing diretto e caratteristica Q(U) o Q(P).
Può spiegare in modo più dettagliato l'implementazione di un nuovo requisito?
Con piacere. Relativamente nuovo nella VDE-4110 è il controllo Q (P/Pn) o Q(U) con banda morta di tensione. Nell'esempio (Figura 5 a) abbiamo quattro diversi livelli per questo controllo. Tuttavia, ci sono anche gestori di rete che richiedono fino a sette stadi. Naturalmente, è possibile impostarli anche sul data logger.
Più in basso, nella Figura 5 b, è possibile vedere dove i valori devono essere rispettati. Ovvero, dove vengono misurati e possono essere corrispondentemente elevati. Questi punti sono, ad esempio, la stazione di trasferimento o l'impianto di generazione. Inoltre, è chiaramente regolamentato ciò che deve essere rispettato in caso di guasto della tecnologia di telecontrollo o di misurazione. In questo esempio, il funzionamento continuerà con l'ultimo valore valido ricevuto. Tutte queste impostazioni possono essere effettuate nel sistema Solar-Log.
Figura 5: Questionario sui requisiti che il gestore di rete pone al rispettivo impianto fotovoltaico.
Abbiamo appena visto il questionario che i clienti devono compilare. Solar-Log offre ai clienti un'altra assistenza per l'attuazione della normativa VDE?
Sì. Siamo consapevoli che l'operatore dell'impianto deve affrontare un gran numero di requisiti e burocrazia e non può essere un professionista in tutti i settori. Per questo motivo offriamo un servizio completo o un supporto al progetto, se necessario. Questo comporta quattro fasi:
- Informiamo il cliente sulle possibili soluzioni per implementare la normativa richiesta.
- Pianifichiamo e coordiniamo la soluzione con lui e con il gestore della rete. Poi ordiniamo i componenti necessari.
- Assistiamo il cliente nell'installazione e nella configurazione dei componenti.
- Infine, ci occupiamo di una messa in funzione senza problemi e della successiva rendicontazione.
Quali sono i vantaggi per il gestore del sistema? E come fa a far progredire l'industria solare?
In sostanza, si tratta di garantire la stabilità della rete e quindi di consentire l'immissione in rete del maggior numero possibile di impianti RE e FV. In futuro, la quota di impianti rinnovabili dovrebbe aumentare e il regolamento VDE crea praticamente le basi per questo. A lungo termine, probabilmente questo non sarà sufficiente, ma si sta lavorando all'espansione della rete. Ciò significa che il settore fotovoltaico e i gestori dei singoli impianti trarranno beneficio dalla normativa, anche se inizialmente comporterà del lavoro aggiuntivo.
Può farci un altro esempio pratico?
Di recente abbiamo avuto un'azienda industriale che aveva installato un impianto fotovoltaico e voleva immettere l'energia fotovoltaica nella rete. Questo impianto dimostra ancora una volta che spesso sono necessarie soluzioni individuali per l'alimentazione della rete a media tensione. Per l'implementazione della curva caratteristica Q(U), è stata richiesta la misurazione nel punto di connessione alla rete nella stazione di trasformazione. A tal fine, il Solar-Log richiede i valori di misura di un analizzatore di rete compatibile. Tuttavia, sarebbe stato molto difficile installarlo, in quanto sarebbe stato necessario interrompere l'intera alimentazione elettrica dell'azienda.
Tuttavia, è stato possibile trovare un'altra soluzione insieme al gestore della rete. Il gestore della rete disponeva già di una misura corrispondente e ha accettato di trasmettere i valori di misura richiesti a Solar-Log tramite l'interfaccia Modbus TCP PM. In questo modo il cliente ha risparmiato molto tempo e denaro per l'installazione aggiuntiva. Siamo stati anche in grado di completare rapidamente i test di configurazione e messa in servizio insieme all'installatore e al gestore della rete. Alla fine, l'impianto fotovoltaico è stato prontamente immesso in rete e il cliente non ha dovuto sostenere alcun costo aggiuntivo.