sistema di accumulo di energia raffreddato a liquido da 160 kW / 418 kWh in funzione con successo nelle condizioni invernali dell’Ucraina

L'installazione di sistemi di accumulo di energia in regioni con clima freddo presenta significative sfide tecniche, in particolare nel raggiungimento di un funzionamento stabile a lungo termine a temperature costantemente inferiori allo zero. Le basse temperature ambientali possono influire negativamente sull’attività delle celle batteria, sulle prestazioni di carica e scarica e sull'affidabilità complessiva del sistema. Inoltre, gli ambienti freddi introducono rischi quali la condensa, l’accumulo di umidità e differenziali di stress termico, aumentando i requisiti per la gestione termica e le strategie di controllo della batteria.

Questo case study illustra il funzionamento reale di un Sistema di accumulo di energia raffreddato a liquido GSL ENERGY da 160 kW / 418 kWh installato presso un sito cliente in Ucraina , dove le condizioni invernali includono temperature prolungatamente basse e copertura nevosa/ghiacciata. In questo progetto, l'inverter PCS è installato all'interno, mentre gli armadi delle batterie sono installati all'esterno. Nonostante le severe condizioni invernali, il sistema ha dimostrato un funzionamento stabile e continuo, sostenuto da prestazioni affidabili del riscaldamento delle batterie e da dati completi di monitoraggio.

Panoramica del progetto: implementazione di un sistema di accumulo energetico in un clima freddo

La località del progetto è caratterizzata da temperature costantemente basse per tutta la stagione invernale, richiedendo che il sistema di accumulo energetico operi in modo affidabile in condizioni esterne severe per periodi prolungati. Nella fase di pianificazione del progetto, il cliente ha definito chiaramente i seguenti requisiti:

• Capacità di funzionamento all'aperto a lungo termine per il sistema di accumulo energetico a batterie
• Prestazioni stabili di carica e scarica in condizioni di bassa temperatura
• Monitoraggio completo e tracciabilità del controllo della temperatura e dello stato operativo per la manutenzione futura (O&M)

Sulla base di queste condizioni del sito e dei requisiti operativi, la soluzione finale adottata prevede un inverter PCS da interno + armadio batterie da esterno questa configurazione migliora la stabilità del sistema consentendo al contempo una maggiore flessibilità nell’installazione, nell’esercizio e nella manutenzione a lungo termine.

Configurazione del sistema

• Potenza nominale / Capacità: 160 kW / 418 kWh
• Tecnologia delle batterie: Fosfato di Ferro e Litio (LiFePO₄)
• Sistema di Gestione Termica: Raffreddamento attivo a liquido con riscaldamento integrato della batteria
• Disposizione dell’installazione:

• Inverter PCS: installazione in ambiente interno
• Armadi batterie: installazione in ambiente esterno

• Scenari di applicazione: Integrazione delle energie rinnovabili, alimentazione di riserva, regolazione del carico

Perché il raffreddamento a liquido e il controllo della temperatura sono fondamentali in ambienti a bassa temperatura

La gestione termica nei sistemi di accumulo di energia non si limita alla dissipazione del calore durante il funzionamento ad alta temperatura. Nelle regioni con clima freddo, la gestione termica funge da sistema di controllo della temperatura tutto l'anno , garantendo che le celle della batteria rimangano entro un intervallo operativo ottimale.

Gli obiettivi principali includono:

• Isolamento attivo e riscaldamento nelle condizioni di bassa temperatura
• Mantenimento di temperature costanti delle celle della batteria per ridurre al minimo le fluttuazioni di prestazione
• Garanzia dell'uniformità termica all'interno degli armadi per batterie
• Riduzione dello squilibrio di capacità e degli allarmi del sistema causati da un eccessivo raffreddamento localizzato
• Fornitura di una logica prevedibile di controllo della temperatura per evitare cicli frequenti di accensione/spegnimento del riscaldamento

Il vantaggio ingegneristico del sistemi di accumulo di energia raffreddati a liquido risiede nella loro capacità di fornire una regolazione termica precisa, uniforme e controllabile. Grazie alla circolazione del liquido e a strategie di controllo intelligenti, il sistema stabilisce limiti interni di temperatura stabili, essenziali per un funzionamento affidabile della batteria in ambienti con temperature inferiori allo zero.

Prestazioni operative a basse temperature e dati di monitoraggio

Sulla base dei dati di monitoraggio del sistema e dei rilevamenti della temperatura ambientale forniti dal cliente:

• Le temperature ambientali esterne sono rimaste comprese negli intervalli tipici delle basse temperature invernali
• Le temperature interne delle batterie sono state costantemente mantenute entro i limiti di funzionamento sicuri
• Le funzioni di riscaldamento e di controllo della temperatura della batteria sono state attivate automaticamente secondo una logica predefinita
• Quando le temperature ambientali sono scese al di sotto delle soglie impostate, il sistema di riscaldamento della batteria si è attivato automaticamente
• Il raffreddamento a liquido ha garantito un riscaldamento uniforme delle celle della batteria, consentendo un funzionamento continuo di carica e scarica

Le curve di monitoraggio dimostrano chiaramente un’efficace isolamento termico tra le temperature interne della batteria e le condizioni ambientali esterne. Durante il funzionamento invernale, il sistema ha operato ininterrottamente senza fluttuazioni anomale né arresti protettivi non pianificati.

Vantaggi dei sistemi di accumulo energetico raffreddati a liquido nelle condizioni invernali

Rispetto ai tradizionali sistemi di accumulo energetico raffreddati ad aria, il raffreddamento a liquido offre evidenti vantaggi negli ambienti a bassa temperatura:

• Differenziali di temperatura significativamente ridotti tra le celle della batteria
• Prevenzione del degrado delle prestazioni causato da zone localizzate fredde
• Miglioramento della capacità utile della batteria e della stabilità complessiva del sistema

Durante questo progetto, il sistema di gestione termica con raffreddamento a liquido ha funzionato in modo affidabile anche in condizioni di copertura nevosa e ghiacciata. Non sono stati osservati frequenti attivazioni della protezione del sistema, riduzioni di potenza (power derating) né limitazioni legate alle basse temperature.

Impatto della disposizione dell’installazione del sistema sulla stabilità operativa

Il «Sistema PCS interno + Sistema batteria esterno» la configurazione si è dimostrata altamente efficace durante il funzionamento reale:

• L’installazione interna del PCS fornisce un ambiente controllato per il collegamento alla rete e semplifica la manutenzione
• Gli armadi esterni per batterie sono progettati con adeguati gradi di protezione, resistenza strutturale e controllo della temperatura integrato per un’esposizione prolungata
• L’architettura del sistema supporta il monitoraggio remoto, una logica operativa chiara e la tracciabilità completa dei dati

Riepilogo dell’operatività del progetto

Durante l’intero ciclo operativo invernale, il sistema di accumulo energetico ha mantenuto prestazioni stabili:

• Non si sono verificati allarmi anomali in condizioni di basse temperature
• Il controllo della temperatura e il riscaldamento delle batterie hanno risposto tempestivamente e hanno funzionato secondo la logica progettuale
• L’affidabilità complessiva del sistema e il suo funzionamento continuo hanno pienamente soddisfatto le aspettative del cliente

Questo progetto conferma la maturità ingegneristica e l’affidabilità di Sistemi di accumulo di energia raffreddati a liquido GSL ENERGY per applicazioni in climi freddi e per l'installazione all'aperto. Fornisce inoltre un riferimento replicabile per progetti di accumulo di energia in Europa orientale e altre regioni fredde del mondo .

Esperienza GSL ENERGY nelle soluzioni di accumulo di energia

GSL ENERGY vanta un’ampia esperienza nella fornitura di soluzioni di accumulo di energia in condizioni climatiche estremamente diverse, tra cui alte temperature, basse temperature, elevata umidità e complessi ambienti esterni. Grazie a una piattaforma sistemica standardizzata e a configurazioni ingegneristiche flessibili, GSL ENERGY fornisce sistemi di accumulo di energia affidabili e sostenibili per applicazioni residenziali, commerciali e industriali (C&I) e per progetti su scala utility , personalizzati in base ai reali requisiti operativi.