▲ Chroma ATE ha recentemente tenuto un seminario su "Padroneggiare la tecnologia di test per lo stoccaggio di energia/veicoli elettrici: verso l'energia sostenibile", per discutere questo problema da molteplici punti di vista, ovvero tendenze del settore, tecnologia per test e misurazioni e sostenibilità energetica

Con i criteri ESG completamente operativi, i governi e le imprese cercano di aumentare l’uso di energia pulita in modo da raggiungere l’obiettivo di zero emissioni. Oltre a sviluppare modi migliori per generare energia rinnovabile, anche l’accumulo è un fattore fondamentale. Ciò ha stimolato discussioni su possibilità di sviluppo per la verifica e i test di sistema di accumulo dell’energia (ESS). Su questo argomento, Chroma ATE ha recentemente tenuto un seminario su "Padroneggiare la tecnologia di test per lo stoccaggio di energia/veicoli elettrici: verso l'energia sostenibile", per discutere questo problema da molteplici punti di vista, ovvero tendenze del settore, tecnologia per test e misurazioni e sostenibilità energetica.

I sistemi di accumulo dell’energia e le reti energetiche rinnovabili: innegabilmente interdipendenti e importanti

Chroma ATE ha invitato in particolare Joe Lin, direttore generale di AnTek Certification Inc. (ATC), a condividere i suoi pensieri sul tema "standard e tendenze dei sistemi di accumulo di energia". Lin ha citato dati di ricerca secondo cui si prevede che il mercato dello stoccaggio energetico di Taiwan supererà i 20 miliardi di dollari taiwanesi nel 2023 e i 250 miliardi di dollari taiwanesi entro il 2030, dimostrando le sorprendenti opportunità commerciali in questo mercato. Lin inoltre ha menzionato ciò che è successo in Australia nel 2016 come esempio, quando dei tornado hanno causato importanti interruzioni di corrente lasciando migliaia di abitazioni senza energia elettrica. Grazie alla rapida istituzione dell’ESS nel 2017, l’Australia si è salvata dai successivi blackout. È facile vedere come l’esistenza dell’ESS contribuisca alla resilienza della rete di energia rinnovabile. E approfondendo il concetto, vediamo come può aggiungere altre funzioni per la rete elettrica, come la regolazione della frequenza, lo spostamento dei picchi di carico o la gestione degli squilibri tra domanda e offerta a breve termine.

Jason Lin, vice product manager di Chroma ATE, ha sottolineato le osservazioni di Joe Lin analizzando ulteriormente la composizione dei sistemi di accumulo dell'energia. In genere, questi sistemi possono essere suddivisi in tre sottosistemi: il controller (scatola di controllo), il controller del rack (BMS di stringa) e il modulo batteria (incluso il modulo BMS). Chroma ATE inoltre ha osservato che anche se i sistema di accumulo dell’energia mostrano un trend di crescita abbastanza chiaro, i sistemi di gestione della batteria (BMS) per l’accumulo dell’energia non sono buoni come quelli per veicoli elettrici (EV). I produttori di veicoli elettrici si sono rivelati piuttosto dominanti in questo segmento. Tuttavia, al momento non esiste un leader chiaro nei prodotti BMS di accumulo dell’energia e la competizione è spietata.

Dal momento che la tensione dei BMS per l’accumulo dell'energia si sposta verso 1500 V, è necessario apportare modifiche per soddisfare gli standard di verifica

I sistemi di accumulo dell’energia al momento funzionano per la maggior parte a 1000 V, ma negli ultimi anni, il mercato ha visto un aumento del limite di tensione a 1500 V. Questo aumento della tensione a indirizzato ulteriormente la densità di potenza complessiva nello stesso contenitore da 40 piedi fino al 35%, portando con sé alcune riduzioni dei costi di sistema e persino un migliore controllo sui costi del terreno. Jason Lin osserva che alla recente China International Battery Fair (CIBF), si sono effettivamente visti molti operatori del settore superare i 1000 V.

Se da un lato è vero che un sistema di accumulo dell’energia da 1500 V offre un efficace controllo generale dei costi, dall’altro presenta anche le proprie sfide. Una di tali sfide riguarda il miglioramento della progettazione dell’isolamento del sistema di batterie in modo che sopporti l’uso in condizioni ambientali sfavorevoli. Con l'aumento del numero di celle delle batteria nel sistema da 1500 V, ora per un totale di oltre 400 rispetto alle precedenti 300, il mantenimento della coerenza delle celle diventa ancora più fondamentale. Inoltre, la maggior parte dei sistemi sul mercato si basano su 1000 V, limitando pertanto l'esperienza di molti operatori a questo voltaggio. Una volta aggiornati i sistemi a 1500 V, tutto il sistema del BMS e il sistema di controllo devono essere nuovamente regolati e occorre accumulare nuova esperienza sul funzionamento di questi. Solo quando il sistema da 1500 v sarà sicuro potrà contribuire allo sviluppo sostenibile del settore dell’accumulo di energia. In base all'analisi di Jason Lin, già nel 2020 la revisione della norma IEC 63056 specificava i requisiti di sicurezza e i test per le celle secondarie al litio e le batterie utilizzate nell'accumulo di energia con una tensione continua massima di 1500 V. Tali specifiche forniscono al settore una direzione di base da seguire. Inoltre, per le celle secondarie al litio e le batterie impiegate in applicazioni industriali, la normativa IEC 62619 si occupa dei requisiti per la sicurezza, mentre la IEC 62620 specifica una serie di test su performance e robustezza. Altre specifiche includono UL 9540 e UL 1973, che forniscono test per una serie di elementi come le condizioni ambientali e fisiche.

Le tecnologie PCS e AFC sono fondamentali e le loro specifiche di test non devono essere trascurate

Evan Tsai, direttore prodotto di Chroma ATE, ha fornito una classificazione dettagliata dei sistemi di accumulo di energia presenti sul mercato. Un esempio è l’ESS impiegato nei camper che dispongono di una potenza di 2kW o inferiore e funzionano con tensioni inferiori a 100 V. In genere, i sistemi residenziali sono inferiori a 30 kW, con tensioni che spaziano da 300 a 800 V. Per l’uso industriale e commerciale, la potenza è inferiore a 500 kW e la tensione si attesta sui 1000 V. I sistemi a 1500 V descritti in precedenza riguardano il livello utilizzato nella rete elettrica. TSAI ha anche messo in evidenza molte soluzioni di Chroma ATE, come la serie di alimentatori CC bidirezionali Chroma 62000D, in grado di fornire una tensione di uscita massima di 1800 V con potenza nominale fino a 540kW. Supporta inoltre gli standard per test automobilistici LV 148 e LV 123.

Inoltre, quando si parla di accumulo di energia, non si possono non citare i sistemi inverter, ovvero i cosiddetti sistemi di conversione di energia (PCS). Tsai afferma che gli elementi di test pertinenti si suddividono in tre categorie: prestazioni legate alla rete, caratteristiche di ingresso e uscita e caratteristiche di protezione, per un totale di 23 elementi di test. Chroma ATE offre una guida completa ai test come riferimento del settore e fornisce le apparecchiature necessarie ai clienti per i test.

Jason Lin ha aggiunto che il controllo della frequenza automatico (AFC) è spesso un problema comune nel mercato dello stoccaggio dell'energia di Taiwan. L'AFC sfrutta i vantaggi della carica-scarica rapida dei sistemi di accumulo dell'energia, consentendo all'ESS di regolare attivamente la carica e la scarica in risposta al carico fluttuante del sistema di alimentazione. Ciò consente di mantenere una frequenza del sistema di alimentazione stabile ed è adatto per sistemi di alimentazione che utilizzano un'elevata percentuale di energie rinnovabili. Lin ha enfatizzato, tuttavia, che la chiave dietro alle prestazioni di tale tecnologia in termini di misurazione delle performance del servizio (SPM) e misurazione delle performance di servizio medie (ASPM) è ancora determinato dalle prestazioni della batteria. Per questo motivo, è disponibile una serie di elementi e apparecchiature per test.

Nel complesso, sotto la spinta delle energie rinnovabili e di ESG, si registra un marcato sviluppo del sistema di rete elettrica e dei mercati degli ESS a basso consumo. Ciò ha creato una crescente domanda di misurazioni e verifiche, richiedendo allo stesso tempo un equilibrio tra sicurezza e prestazioni. Le specifiche sono già in vigore e disponibili come riferimento per il settore. Dal momento che le apparecchiature per test e misurazioni svolgono un ruolo indispensabile in tutto questo, Chroma ATE sarà a suo agio in prima linea in questo mercato.

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