Il gigante cinese della telefonia ha pubblicato le sue intuizioni sull'evoluzione del settore solare per il prossimo anno. Dalle nuove possibilità dello stoccaggio alle potenzialità dell'IA
Fotovoltaico intelligente 2023, cosa aspettarsi secondo Huawei
(Rinnovabili.it) – Cosa aspettarsi nel breve termine dall’industria solare? A rispondere è oggi il braccio “energetico” di Huawei, il colosso cinese attivo nell’ambito della telefonia e dell’informatica. La società ha tenuto in questi giorni una conferenza espressamente dedicata ai trend 2023 del fotovoltaico intelligente (pdf), condividendo le proprie intuizioni su evoluzione tecnologica, sicurezza e digitalizzazione. Il punto di partenza, come spiegato da Chen Guoguang, Presidente di Huawei Smart PV+ESS Business, sono le sfide ancora aperte. Mentre l’energia solare è chiamata a giocare un ruolo sempre più importante nel mix energetico, per il comparto rimangono diverse questioni da risolvere, dai progressi nella riduzione dell’LCOE fotovoltaico all’aumento della stabilità e flessibilità della rete elettrica. “Queste sfide portano anche opportunità”, ha sottolineato Chen approfondendo quelli che la società ritiene essere i dieci trend più importanti per il fotovoltaico smart.
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Fotovoltaico e batterie, accoppiata vincente
Man mano che aumenta la quota di energia rinnovabile non programmabile immessa in rete, la stabilità del sistema va ricalibrata. Per Huawei integrando fotovoltaico, accumulo e tecnologie di Grid Forming, possiamo costruire “generatori intelligenti” che utilizzano il controllo della sorgente di tensione anziché della corrente, fornendo un forte supporto inerziale e stabilizzando la tensione transitoria. “Ciò trasformerà il fotovoltaico da grid following a grid forming, contribuendo ad aumentare l’immissione in rete dell’energia solare”.
Alta affidabilità
L’alta potenza e l’affidabilità delle apparecchiature negli impianti solari costituiranno un trend del nuovo fotovoltaico intelligente. “Prendiamo ad esempio gli inverter fotovoltaici. Al giorno d’oggi la tensione CC degli inverter è aumentata da 1100 V a 1500 V. Con l’applicazione di nuovi materiali come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), nonché la piena integrazione delle tecnologie digitali, di gestione termica e dell’elettronica di potenza, si stima che la densità di potenza degli inverter aumenterà di circa il 50% nei prossimi cinque anni e l’elevata affidabilità potrà essere mantenuta”.
Elettronica di potenza a livello di modulo (MLPE)
Sostenuto da favorevoli politiche di settore e dal progresso tecnologico, il fotovoltaico distribuito ha assistito a uno sviluppo esponenziale negli ultimi anni. “Stiamo affrontando sfide come come migliorare l’utilizzo delle risorse del tetto, garantire un elevato rendimento energetico e la sicurezza del sistema FV+accumulo. Pertanto, una gestione più sofistica è un must”. In un sistema fotovoltaico, l’elettronica di potenza a livello di modulo (module-level power electronics – MLPE) permette di migliorarne le prestazioni in determinate condizioni, aumentando controllo e gestione. Il dispositivo include micro inverter, ottimizzatori di potenza e sezionatori. “Poiché i sistemi fotovoltaici stanno diventando più sicuri e più intelligenti, si prevede che il tasso di penetrazione dell’MLPE nel mercato fotovoltaico distribuito raggiungerà il 20-30% entro il 2027”.
Accumulo energetico a livello di stringa stringhe
Rispetto alle tradizionali soluzioni di energy storage centralizzate, la soluzione di accumulo “Smart String” di Huawei adotta un’architettura distribuita e un design modulare. Utilizza tecnologie innovative e una gestione digitale intelligente per ottimizzare l’energia a livello di batteria e controllarla a livello di rack. Ciò si traduce in maggiore energia erogata e in un O&M più semplice.
Gestione puntale a livello di cella elettrochimica
Analogamente ai sistemi fotovoltaici che si spostano verso l’MLPE, anche le batterie al litio sono destinati ad approfondire il livello di gestione. “Solo una gestione sofisticata a livello di cella della batteria può far fronte meglio ai problemi di efficienza e sicurezza. Attualmente, il tradizionale sistema di gestione della batteria (BMS) può solo riassumere e analizzare dati limitati ed è quasi impossibile rilevare guasti e generare avvisi nella fase iniziale. Pertanto, il BMS deve essere più sensibile, intelligente e persino predittivo”.
Integrazione fotovoltaico+accumulo+rete
Le centrali elettriche virtuali (VPP) stanno diventando sempre più popolari in molti paesi. Questi impianti combinano enormi sistemi fotovoltaici distribuiti, accumuli e carichi controllabili e implementano una programmazione flessibile per le varie unità partecipanti. A questo livello, spiega la società, “possiamo integrare le tecnologie digitali, dell’elettronica di potenza e di accumulo dell’energia” per ottenere una gestione completa. “Le centrali elettriche virtuali possono gestire, far funzionare e scambiare in modo intelligente l’energia di enormi sistemi FV+accumuli distribuiti attraverso molteplici tecnologie tra cui 5G, intelligenza artificiale e tecnologie cloud”.
Alti livelli di sicurezza per il fotovoltaico intelligente
La sicurezza è la pietra angolare dello sviluppo fotovoltaico intelligente. “In un impianto solare, i guasti causati dal lato CC rappresentano oltre il 70% di tutti i danni registrabili. Pertanto, l’inverter deve supportare la disconnessione intelligente delle stringhe e il rilevamento automatico del connettore. Nello scenario fotovoltaico distribuito, la funzione AFCI (Arc Fault Circuit Breaker) diventerà una configurazione standard e la funzione di spegnimento rapido a livello di modulo garantirà la sicurezza del personale di manutenzione e dei vigili del fuoco”.
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Affidabilità
Oltre a portare benefici, i sistemi fotovoltaici comportano anche varie sfide, tra cui la sicurezza delle apparecchiature (es. stop prodotti per guasti) e quella delle informazioni (cyber attacchi). Per far fronte a queste minacce, le imprese e le organizzazioni devono stabilire un set completo di meccanismi di gestione di “sicurezza e affidabilità”.
Digitalizzazione
Gli impianti fotovoltaici convenzionali dispongono di una grande quantità di apparecchiature e mancano di canali di raccolta e comunicazione delle informazioni. La maggior parte delle apparecchiature non può “comunicare” tra loro, il che è molto difficile da implementare in una gestione sofisticata. “Con l’introduzione di tecnologie digitali avanzate come 5G, Internet of Things (IoT), cloud computing, tecnologie di rilevamento e big data, gli impianti fotovoltaici possono inviare e ricevere informazioni, utilizzando “bit” (flussi di informazioni) per gestire “watt” (flussi di energia). L’intero legame generazione-trasmissione-stoccaggio-distribuzione-consumo è visibile, gestibile e controllabile”.
Il ruolo dell’Intelligenza artificiale
Le tecnologie AI possono essere ampiamente applicate ai campi delle energie rinnovabili e svolgono un ruolo indispensabile nell’intero ciclo di vita di FV+accumulo, comprese le fasi di produzione, costruzione, di ottimizzazione e funzionamento. “La convergenza dell’intelligenza artificiale e delle tecnologie come il cloud computing e i big data si sta approfondendo e la catena di strumenti incentrata sull’elaborazione dei dati, la formazione dei modelli, l’implementazione e il funzionamento e il monitoraggio della sicurezza sarà arricchita”.
