Il generatore diesel è da decenni una soluzione standard per l’alimentazione di riserva e off-grid. Tuttavia, i costi operativi, i requisiti di manutenzione e le normative sulle emissioni hanno aumentato l’interesse per le alternative. I sistemi di accumulo dell’energia tramite batterie, spesso abbinati al solare fotovoltaico o ai generatori esistenti, vengono utilizzati come fonte di energia primaria o supplementare. Questo articolo esamina i fattori tecnici ed economici che rendono lo stoccaggio dell'energia una valida alternativa ai tradizionali gruppi elettrogeni diesel, con particolare attenzione ai progetti di sistema forniti da INJET HanCang.
Il costo corrente di funzionamento di un generatore diesel è principalmente la spesa per il carburante, che varia con i prezzi globali del petrolio. Inoltre, i generatori richiedono una manutenzione regolare, inclusi cambi dell’olio, sostituzioni dei filtri e controlli del sistema di raffreddamento. Un sistema di accumulo della batteria, se caricato dalla rete durante le ore non di punta o da pannelli solari, ha un costo operativo per kilowattora inferiore. Il costo per kilowattora dalla rete è regolamentato, mentre l'energia solare non ha un costo variabile del carburante. Nel corso di un periodo di funzionamento pluriennale, il costo cumulativo del carburante e della manutenzione di un generatore spesso supera il costo di capitale di un sistema di stoccaggio, soprattutto nelle regioni con prezzi elevati del diesel. INJET HanCang fornisce strumenti di analisi dei costi del ciclo di vita che confrontano il costo totale di proprietà di un generatore rispetto a un sistema di accumulo sulla base di profili di carico e tariffe dei servizi specifici del sito.
I generatori diesel emettono ossidi di azoto, particolato e anidride carbonica. Molte regioni hanno implementato standard sulle emissioni che limitano l’uso dei generatori in determinate aree o durante determinati periodi dell’anno. I sistemi di accumulo delle batterie producono zero emissioni di scarico durante il funzionamento. Per i siti situati in aree non raggiunte, dove gli standard di qualità dell'aria non vengono soddisfatti, lo stoccaggio rappresenta un'alternativa conforme. In alcune giurisdizioni, le normative richiedono che i generatori di riserva vengano testati regolarmente, il che produce emissioni che contano ai fini della quota annuale di una struttura. La sostituzione o l'integrazione di un generatore con uno stoccaggio riduce le emissioni totali dell'impianto. I sistemi INJET HanCang sono progettati per soddisfare i requisiti tecnici per i crediti di riduzione delle emissioni in alcuni mercati, ove applicabile.
L'affidabilità di un generatore diesel dipende dalla qualità del carburante, dalla manutenzione regolare e dal numero di avviamenti. Un generatore che non viene utilizzato regolarmente potrebbe subire un deterioramento del carburante, lo scaricamento della batteria o l'accumulo di umidità nel sistema. I sistemi di accumulo delle batterie richiedono una manutenzione meno frequente. Le principali attività di manutenzione sono i controlli del sistema di gestione termica e gli aggiornamenti del software. L'assenza di parti mobili nella batteria riduce il rischio di guasti meccanici. Tuttavia, lo stato di salute della batteria deve essere monitorato per garantire che la capacità rimanga disponibile. I sistemi INJET HanCang includono una funzionalità di monitoraggio remoto che fornisce avvisi per la manutenzione preventiva, riducendo la probabilità di tempi di inattività imprevisti rispetto a un generatore che potrebbe non avviarsi quando necessario.
In molte applicazioni, il generatore è necessario solo per poche ore all’anno per coprire picchi di carico o interruzioni della rete. Durante questi eventi di breve durata, un sistema di batterie può fornire la potenza necessaria senza avviare il generatore. L'utilizzo dello stoccaggio per il peak shaving evita l'usura associata all'avvio di un generatore, come lo stress termico sul motore e sul turbocompressore. Una batteria può rispondere alle variazioni di carico in millisecondi, fornendo un livello di qualità dell’energia che un generatore non può eguagliare. I sistemi di stoccaggio di INJET HanCang sono configurati per gestire i picchi di carico di strutture commerciali e industriali, con durate di scarica che vanno da una a quattro ore. Ciò copre la maggior parte degli eventi di picco senza richiedere il funzionamento del generatore.
In alcuni casi, la soluzione ottimale non è sostituire completamente il generatore ma ridurne l’autonomia. Una configurazione ibrida utilizza un generatore più piccolo abbinato a un sistema di batterie. Il generatore funziona a potenza costante, caricando la batteria o fornendo il carico di base. La batteria gestisce i transitori di carico e le richieste di picco. Questo approccio consente di dimensionare il generatore per il carico medio anziché per il carico di punta, riducendo il costo di capitale iniziale e migliorando l'efficienza del carburante. INJET HanCang offre sistemi di controllo che gestiscono il programma di avvio/arresto del generatore e la condivisione del carico, garantendo che il generatore funzioni entro il suo intervallo di efficienza ottimale e che la batteria sia mantenuta a uno stato di carica adeguato.
I generatori diesel hanno una limitazione della velocità di rampa; non possono modificare istantaneamente il loro output. Quando si avvia un carico di grandi dimensioni, come un motore o un compressore, il generatore potrebbe subire un calo di frequenza. I sistemi a batteria hanno un tasso di risposta elevato, in grado di iniettare potenza in pochi millisecondi per stabilizzare la frequenza. Ciò rende lo stoccaggio adatto ad applicazioni con carichi variabili, come gru, frantoi o apparecchiature di imaging medicale. Il sistema di conversione di potenza di INJET HanCang include una funzione di controllo dello statismo che consente alla batteria di rispondere immediatamente alle deviazioni di frequenza, proteggendo le apparecchiature sensibili dagli abbassamenti di tensione che un generatore da solo potrebbe non mitigare.
Il funzionamento di un generatore diesel richiede lo stoccaggio del carburante in loco, che comporta l'autorizzazione, il contenimento delle fuoriuscite e test periodici. Per i siti remoti, la consegna del carburante aggiunge costi logistici. Lo stoccaggio della batteria elimina la necessità di stoccaggio del carburante in loco. Il sistema può essere ricaricato da fonte rinnovabile o dalla rete. Per i siti off-grid senza connessione alla rete, la batteria può essere ricaricata tramite energia solare o un generatore che funziona per meno ore, riducendo la frequenza delle consegne di carburante. INJET HanCang supporta l'integrazione dei pannelli solari con lo stoccaggio, consentendo ai siti di ridurre nel tempo la loro dipendenza dal carburante fornito.
Mentre i generatori diesel rimangono un’opzione praticabile per alcune applicazioni, lo stoccaggio dell’energia tramite batterie offre un’alternativa con costi operativi inferiori, manutenzione ridotta e zero emissioni durante l’uso. La scelta tra i due dipende dal profilo di carico specifico, dall'ubicazione del sito e dal contesto normativo. INJET HanCang fornisce sistemi di stoccaggio che possono funzionare in modo indipendente o in configurazioni ibride, offrendo flessibilità per le strutture che si allontanano dalla dipendenza dal diesel.