Esperimenti sulla Pmax degli accumuli - EnergeticAmbiente.it

annuncio

Comprimi
Ancora nessun annuncio.

Esperimenti sulla Pmax degli accumuli

Comprimi
X
 
  • Filtro
  • Ora
  • Visualizza
Elimina tutto
nuovi messaggi

  • Esperimenti sulla Pmax degli accumuli

    Vorrei raccontarvi di un esperimento sugli accumuli che ho fatto questa settimana.
    Mi ricollego in parte a quest'altro thread: https://www.energeticambiente.it/tec...ionamento.html
    L'argomento è abbastanza specifico, quindi ho preferito non accodarmi ad una discussione generica sui https://www.energeticambiente.it/tec...lo-per-fv.html che ha già raggiunto 6340 risposte.

    Mi sono scritto un foglio Excel colossale per simulare lo stato di carica di un accumulo ipotetico a salti di un minuto per un intero anno. Ho usato i dati reali raccolti con le metodologie che ho spiegato di là, ma stavolta mi interessava studiare come si muove il SoC di una batteria durante un intero anno solare.
    E' la terza volta che affronto lo stesso problema armato di Excel, ricordo che partii 2 anni fa con un foglietto da 250 celle, rifatto da zero l'anno scorso con 6000 celle, e arriviamo ora alla spaventosa cifra di 5 milioni di celle di calcolo.

    Di fronte ai grafici che sono saltati fuori mi rendo conto che avevo torto a prestare così tanta attenzione alla potenza massima di carica/scarica. Anzi, avere una batteria che eroga grandi potenze è un'operazione maldestra che non porta alcun reale vantaggio pratico, e ora cercherò di spiegarvi il perché.
    Sto parlando della potenza massima estraibile, quei famosi 3,3 kW nel caso di Tesla Powerwall che dovevano inizialmente essere 2,5 kW.
    In altri accumuli ho visto limitatori a 1,5 kW come sugli Smart Energy di SMA, e pure limitatori asimmetrici come sui REACT di ABB.

    Partiamo dal presupposto che l'obiettivo di un accumulo è avere il SoC uguale a zero (meno il DoD, ovviamente) all'alba del giorno dopo, ora più ora meno. Se la batteria muore sempre prima significa che è troppo piccola, se non muore mai significa che è troppo grande. Nel primo caso si invecchierà prima ma perlomeno quel che ho speso lo sto effettivamente sfruttando, nel secondo caso durerà di più ma la sfrutto poco.
    Se arriva sempre a zero potrebbe anche essere perché il fotovoltaico è troppo piccolo rispetto ai consumi, ma è un problema che non affronto neppure perché se hai 2 kWp di FV con 6000 kWh di consumi mancano i presupposti stessi per accumulare.

    Come invecchia la batteria? A prescindere dalla tecnologia direi che dipende più dalla potenza di scarica che dalla profondità. Ovvero caricarla e scaricarla sempre in C2 la fa invecchiare molto di più che scaricarla in C10, riducendo tra l'altro di parecchio le perdite. Scaricarla in profondità piuttosto che sempre a metà, non è altrettanto impattante sulla sua vita utile, ovviamente a parità di cicli totali.

    E cosa te ne fai di uno storage superfico in grado di pompare 5 kW se poi comunque anche limitandolo a 2 kW va a zero lo stesso tutte le notti? Se il fotovoltaico ce la fa comunque, il risultato finale in termini di autoconsumo è uguale no?
    E visto che il litio non te lo tirano dietro, perché autoconsumare a tutti i costi al 100% di sera per poi non riuscire neanche a coprire gli stand-by di notte?

    Vi porto un esempio matematico a sostegno della mia teoria.
    Diciamo che mediamente dobbiamo coprire 12 ore notturne e abbiamo 250W di stand-by: con un'efficienza elettrochimica del 90% ci servono 3,3 kWh solo per coprire quelli.
    Se siamo bravi e riduciamo a 150W ci bastano 2 kWh, ma ho visto tanti clienti facoltosi con 500W e più di stand-by notturni. In casi del genere 7 kWh mi basterebbero a malapena per soddisfare gli stand-by, figuriamoci a cosa mi interessa se sono limitati a 1, 10 o 100 kW...
    File allegati
    Tinkering with Renewables - il mio canale YouTube

  • #2
    Vi posto ora i grafici di casa mia con l'energia totale transitata per un ipotetico accumulo a varie Pmax di carica/scarica.
    Come vedete nel doppio grafico (in valore assoluto e percentuale rispetto al massimo accumulabile) oltrepassare una certa Pmax è irrilevante a a fine anno, perché finché parliamo di capacità ragionevoli la batteria prima dell'alba trova comunque occasione di scaricarsi altrimenti. Se è piccola, tipo 2 kWh come ABB o SMA, bastano 1,5 kW per sfruttarla già al 99%; se è più grossa, tipo 6,4 kWh come Tesla, ci vogliono magari 2 o 2,5 kW per arrivarci, ma i valori più elevati sono privi di utilità pratica.

    Si potrebbe obiettare che con potenze elevate lo storage potrebbe ciclare più volte al giorno, e me lo sono sentito dire da più di un fornitore.
    Il fatto è che gli accumuli che ho installato finora e questi 50 mega di Excel dimostrano il contrario: solo con accumuli miserabili ed elettrodomestici fatti partire alla pene di segugio si arriva ogni tanto a 1,1 o massimo 1,2 cicli/giorno.
    Ma non siamo in USA, qui in Europa i clienti sono mediamente evoluti, con elettrodomestici in Classe A e già abituati a fare lavatrici e lavastoviglie di giorno e magari non contemporaneamente.
    File allegati
    Tinkering with Renewables - il mio canale YouTube

    Commenta


    • #3
      Facciamo un ultimo passo avanti.
      Visto che i consumi sono tutti sul lato AC, la necessità di stare bassi con la potenza vale anche per l'inverter.
      Ne avevo maturato il sospetto, e infatti in quest'altro grafico ne ho trovato conferma. Si tratta del numero di minuti annui nei quali la potenza di carica e scarica ha superato una determinata soglia. Come puro riferimento visivo ho aggiunto anche il grafico relativo al solo fotovoltaico.
      In giallo dunque vedete la distribuzione statistica del fotovoltaico puro: su quella roba lì è studiato il "rendimento europeo" degli inverter per come li conosciamo noi.
      In blu c'è la distribuzione statistica delle potenze di carica, ed essendo più o meno il fotovoltaico al netto degli autoconsumi ricalca la curva gialla riscalata verso il basso.
      Guardate ora la curva rossa, cioè la potenza di scarica: non c'entra una mazza con le altre due!
      Un inverter da batteria è destinato a lavorare spessissimo a potenze irrisorie, cioè stand-by e poco più.
      Usato così non solo il rendimento massimo, ma pure quello europeo diventa indicatore di un bel niente: l'efficienza deve essere alta soprattutto a potenze infime perché queste a fine anno hanno un peso elevato.
      Ho provato a scalare verso l'alto e verso il basso sia i consumi che la Pn del fotovoltaico, e non cambia nulla di significativo. Anche segando la Pmax della batteria a vari valori il senso generale del grafico non cambia.

      Alla luce di questo mi viene da ragionare su un esempio estremo: immaginiamo il solito ipotetico Powerwall su un impianto da 6 kWp con SolarEdge in DC, standby di 175W. L'inverter è un 6000 VA. E secondo voi, alla luce di quel che abbiamo visto, che rendimento di conversione possiamo aspettarci per la fase di scarica da una bestia del genere?
      Il marketing di SolarEdge giustamente pompa il discorso del collegamento in DC che ti evita la doppia conversione ma poi di quanto renda il loro inverter da 6 kW usato per il 90% del tempo a 100 W di potenza... boh! Nessuno sembra preoccuparsene.

      Ho usato questo esempio perché a pari accumulo si possono fare confronti con la connessione in AC, tramite ad esempio Sunny Boy Storage. Certo, così facendo l'efficienza dell'accumulo cala del 6% circa (1 - rendimento inverter al quadrato), ma perlomeno quando quell'energia lascia il FV avrà una distribuzione di potenza statisticamente già prevista e ottimizzata da SolarEdge sulla base della formula del rendimento europeo.
      Di contro, se l'energia rimane sul lato DC di giorno, passerà sul lato AC di notte, proprio il momento peggiore per un inverter così grosso, forse è meglio appoggiarsi ad una macchina più snella e presumibilmente ottimizzata.
      Non mi stupirei se per questo discorso si perdesse larga parte del vantaggio del collegamento diretto in DC.
      E ricordiamoci che mettere in piedi un sistema SolarEdge con StorEdge ha ben altri costi rispetto a un volgare Sunny Boy Storage che lo puoi rifilare a qualunque casalinga di Voghera.

      A me piace immaginarmi il facepalm di qualche ingegnere di Tesla quella volta che Elon Musk a seguito delle lamentele di opinionisti e blogger americani aumentò il limitatore del Powerwall da 2,5 a 3,3 kW. A chi giova questa mossa? Solo al marketing, direi.
      Per quanto mi riguarda i picchi lasciamoli gestire alla rete, la batteria serve ad altro.
      File allegati
      Ultima modifica di rob_nosfe; 12-06-2016, 13:55.
      Tinkering with Renewables - il mio canale YouTube

      Commenta


      • #4
        Diciamo che se un produttore di inverter volesse fare il figo (?), sapendo il consumo di standby notturno, dovrebbe permettere di impostare la potenza massima erogata dalle batterie secondo fasce orarie, libero o limitato a tot watt di giorno e tot watt di notte, perchè una batteria scaricata più lentamente rende di più.

        Commenta


        • #5
          Davvero un bellissimo studio Nosferatu, complimenti!!
          Effettivamente a volte ci si lascia trarre in inganno delle condizioni nominali (veri il rendimento massimo o anche il rendimento europeo) e non si valuta il punto (o i punti) di funzionamento reali degli inverter. In effetti sostengo da tempo che l'accumulo deve essere da sostegno e non si può pensare che possa essere quel mezzo che arrivi a casa la sera e attacchi di tutto.
          Deve essere utilizzato per gli stand-by e per alcuni carichi, solo in questo modo può essere efficace. Ovviamente tralasciando anche in questo caso tutti i ragionamenti sulla convenienza economica che sono stati ripresi più volte nel tread Sistemi di accumulo per il FV.
          Ti volevo chiedere i dati di partenza delle tue valutazioni, ovvero quali strumenti hai utilizzato per arrivare alle conclusioni a cui sei arrivato (oltre all'impianto da 3,8 kW).
          Impianto 2,94 kWp con 12 moduli fotovoltaici Bosch M245 SUD-EST 72° Tilt 17° - IV CE connesso 27.06.2012 / Impianto Solare Termico 500 l con 2 collettori CPC14 / Impianto di riscaldamento in BT sia piano terra che piano interrato / Impianto di raffrescamento A2A / Abitazione in classe B

          Commenta


          • #6
            Originariamente inviato da Nosferatu Visualizza il messaggio
            immaginiamo il solito ipotetico Powerwall su un impianto da 6 kWp con SolarEdge in DC, standby di 175W. L'inverter è un 6000 VA. E secondo voi, alla luce di quel che abbiamo visto, che rendimento di conversione possiamo aspettarci per la fase di scarica da una bestia del genere?
            Ho fatto dei conti più precisi e devo dire che ci avevo preso in pieno.
            Mi sono tirato fuori un'approssimazione di curva di efficienza del SolarEdge SE6000 e del Sunny Boy Storage, entrambi pilotati a 360 Vdc ovvero la tensione di batteria.

            Nel grafico vedete in blu l'efficienza del piccolo SMA, in rosso quella del SE6000 e in verde l'efficienza combinata della connessione in AC, ovvero Fotovoltaico -> SolarEdge -> SMA -> batteria -> SMA -> carichi elettrici.
            Per semplicità ho ignorato l'efficienza interna dell'accumulo, che non cambia nei due casi.

            Come prevedibile a 1500W la connessione diretta in DC salva quasi il 6% in più di energia, ma a potenze più basse il SolarEdge è sempre meno efficiente, finché sotto i 250W il vantaggio rispetto alla doppia conversione si perde completamente.

            Ora mi sono chiesto, quante volte la potenza di scarica è sotto i 250W? A casa mia il 59% delle volte pari al 46,5% dell'energia totale accumulata.
            Quindi direi che la connessione in DC rimane senza dubbio preferibile ma solo metà delle volte e il gap non è quasi mai quello che ti aspetteresti, almeno nell'esempio estremo del 6 kWp.

            Quindi se avete già un SolarEdge e potete permettervi un Powerwall, andate tranquilli con StorEdge.
            Se avete già un qualunque altro inverter, andate tranquilli con Sunny Boy Storage (o altri prodotti che magari usciranno nel frattempo).
            Se invece volete fare un 6 kWp nuovo, non avete ombre, e potete permettervi un Powerwall, non date per scontato che SolarEdge si ripaghi da solo. Fatevi fare anche un preventivo con qualunque altro inverter e se l'installatore vi dice "impossibile", sapete già chi non scegliere.
            Se invece non siete tra i fortunati che possono spendere e spandere per un accumulo... KEEP CALM AND ENJOY SSP !!! Ma questo già si sapeva e non è argomento del thread.
            File allegati
            Tinkering with Renewables - il mio canale YouTube

            Commenta


            • #7
              Originariamente inviato da Nosferatu Visualizza il messaggio
              Per quanto mi riguarda i picchi lasciamoli gestire alla rete, la batteria serve ad altro.
              Grande verità. E' una vita che lo vado spiegando
              Impianto FV 2,8 Kw, Inverter SolarMax3000s
              Impianto SolareTermico 150 litri 20 Tubi SV
              Termocamino ad aria, Climatizzatori in PdC
              Isolamento Pareti 10 cm Sughero
              Scooter Ibrido (Elettrico/Benzina)

              Commenta

              Attendi un attimo...
              X