Molte fabbriche, parcheggi commerciali, parchi industriali, centri logistici e siti di ricarica per veicoli elettrici stanno valutando sistemi di pensiline fotovoltaiche come mezzo per generare elettricità pulita sfruttando in modo più efficiente gli spazi di parcheggio già esistenti.
Tuttavia, prima dell’avvio di un progetto, sorge spesso una domanda fondamentale:
Un carport fotovoltaico richiede necessariamente un sistema di accumulo con batterie?
Con lo sviluppo rapido dei sistemi integrati fotovoltaico + accumulo + ricarica per veicoli elettrici , l’aggiunta di un sistema di accumulo energetico con batterie (BESS) può offrire vantaggi quali la riduzione dei picchi di carico, l’arbitraggio tariffario basato sull’orario di utilizzo, l’alimentazione di riserva e un miglioramento dell’autoconsumo dell’energia solare.
Tuttavia, l’accumulo energetico aumenta anche l’investimento iniziale e introduce ulteriori requisiti in termini di sicurezza delle batterie, protezione antincendio, ventilazione, gestione operativa e manutenzione.
Pertanto, l’accumulo con batterie non è un requisito standard per ogni progetto di carport fotovoltaico. La sua adozione deve essere valutata in base alla domanda di energia del sito, alla capacità della rete elettrica, alla struttura tariffaria, ai requisiti di ricarica dei veicoli elettrici e agli obiettivi di investimento.
Questa guida spiega quando un carport solare può funzionare in modo efficiente senza batterie, quando l’accumulo di energia tramite batterie per carport solari diventa vantaggioso, come si confrontano le due configurazioni e quali fattori devono essere considerati nella valutazione del ritorno dell’investimento.
Asistema di Carport Solare combina una struttura per il parcheggio con la generazione di energia fotovoltaica.
I pannelli solari sono installati sul tetto del carport per produrre elettricità, mentre la struttura fornisce ombra e protezione dalle piogge per i veicoli.
Un tipico sistema commerciale carport solare può includere:
Struttura del parcheggio solare
Moduli fotovoltaici
Inverter connesso alla rete o ibrido
Apparecchiature di distribuzione CA/CC
Stazioni di ricarica ev
Sistema di monitoraggio
Sistema opzionale di accumulo energetico con batterie
Durante il giorno, l’elettricità solare può essere fornita direttamente agli impianti industriali, agli edifici per uffici, alle strutture commerciali o ai caricabatterie per veicoli elettrici (EV).
Se la produzione di elettricità supera la domanda istantanea del sito, l’eccedenza può essere immessa nella rete elettrica, nel rispetto della normativa locale sulla rete e delle condizioni di connessione del progetto.
Un parcheggio solare convenzionale privo di accumulo in batteria è quindi principalmente un sistema di generazione solare e consumo diretto .
Asistema di accumulo energetico su batteria (BESS) funge da cuscinetto elettrico tra la generazione solare, la rete elettrica e i carichi elettrici del sito.
Nei periodi in cui la generazione solare supera la domanda, l’eccedenza di elettricità può essere immagazzinata nelle batterie.
L’elettricità accumulata può quindi essere rilasciata quando:
La generazione solare è bassa
I prezzi dell’elettricità sono elevati
La domanda di ricarica per veicoli elettrici aumenta
La capacità della rete è limitata
È richiesta una fonte di alimentazione di riserva
Un sistema integrato tipico sistema fotovoltaico + accumulo + ricarica per veicoli elettrici può includere:
Moduli fotovoltaici → Inverter ibrido / PCS → Accumulo batteria LiFePO4 → Caricatori per veicoli elettrici + carichi dell’edificio + rete
Questa configurazione offre maggiore flessibilità rispetto a un parcheggio solare convenzionale, ma l’aggiunta di ulteriore apparecchiatura incrementa anche la complessità del sistema e l’investimento richiesto.
Non esiste una risposta universale.
Per molti progetti commerciali e industriali convenzionali, un parcheggio solare senza accumulo batteria può rappresentare la soluzione più conveniente .
Per i progetti con ricarica EV ad alta potenza, capacità limitata del trasformatore, differenze significative tra i prezzi dell’elettricità di picco e fuori picco oppure esigenze di alimentazione di riserva, l’aggiunta di sistemi di accumulo batteria può generare un valore molto maggiore.
La decisione deve basarsi sulle effettive condizioni del progetto, non semplicemente seguendo la tendenza corrente di installare sistemi di accumulo energetico.
Fabbriche, edifici per uffici, parchi industriali e strutture commerciali presentano spesso un elevato consumo elettrico durante il giorno.
Se la maggior parte dell’elettricità generata dal carport fotovoltaico può essere consumata immediatamente, il sistema può raggiungere un’elevata percentuale di autoconsumo solare anche senza batterie.
Ad esempio, una fabbrica può utilizzare direttamente l’elettricità solare per:
Attrezzature di produzione
Climatizzazione
Illuminazione
Attrezzature per ufficio
Che sono affidabili e funzionano efficientemente, aiutando i conducenti a mantenere il veicolo in buone condizioni.
MACCHINERIA
Ricarica EV
In questo caso, l’aggiunta di una batteria potrebbe apportare un valore economico aggiuntivo limitato.
Impianto FV + Inverter connesso alla rete + Carichi + Ricaricatori EV
Se il sito dispone di una connessione affidabile alla rete e i black-out sono rari, potrebbe esserci scarsa necessità di batterie per l’alimentazione di emergenza.
L’aggiunta di un sistema di accumulo energetico esclusivamente a scopo di riserva potrebbe aumentare in modo significativo l’investimento iniziale senza generare ricavi aggiuntivi sufficienti.
Ciò è particolarmente rilevante per i parcheggi commerciali urbani e i moderni parchi industriali dotati di infrastrutture di rete affidabili.
L’accumulo tramite batterie può generare ulteriore valore economico caricando quando i prezzi dell’elettricità sono bassi e scaricando quando sono alti.
Tuttavia, se la differenza tra i prezzi in fascia di punta e in fascia fuori punta è ridotta, i risparmi potenziali potrebbero non essere sufficienti a compensare:
L’investimento nelle batterie
Degrado della batteria
Le perdite dovute alla conversione energetica
Funzionamento e manutenzione
Equipaggiamento di sicurezza antincendio
L’ammortamento del sistema
In tali casi, un carport solare puro potrebbe offrire un rendimento sull’investimento migliore.
Se l’infrastruttura di parcheggio utilizza principalmente caricabatterie EV standard in corrente alternata, il carico di ricarica è generalmente inferiore e più stabile rispetto a quello dei caricabatterie veloci in corrente continua.
Ad esempio, se un sito dispone solo di un numero limitato di stazioni di ricarica in corrente alternata, il carport solare potrebbe coprire direttamente una percentuale significativa della domanda di ricarica durante le ore diurne.
In questo scenario, lo storage batteria potrebbe non essere necessario.
Lo storage energetico diventa significativamente più vantaggioso quando il progetto presenta una o più delle seguenti caratteristiche.
Una delle applicazioni più importanti dello storage commerciale per batterie è arbitraggio sui prezzi dell’elettricità in base all’orario di utilizzo .
Il principio di base è:
Ricarica durante i periodi a basso prezzo → Scarica durante i periodi ad alto prezzo
L’elettricità solare prodotta di giorno può essere immagazzinata e utilizzata successivamente, quando i prezzi dell’elettricità sono più elevati.
Maggiore è la differenza tra i prezzi dell’elettricità e più prevedibile è il profilo di carico del sito, maggiore è il potenziale valore economico dello storage batterico.
Tuttavia, il ritorno effettivo dipende dalle tariffe elettriche locali, dai costi delle batterie, dall’efficienza di carica e scarica, dalla durata in cicli delle batterie e dalla strategia operativa.
Le fabbriche e i parcheggi esistenti dispongono talvolta di trasformatori che funzionano vicino alla loro capacità massima.
L’aggiunta di caricabatterie EV ad alta potenza può far aumentare drasticamente la domanda elettrica di picco del sito.
Ad esempio:
Carico esistente + carico di ricarica rapida EV > Capacità disponibile del trasformatore
Invece di procedere immediatamente all’aggiornamento del trasformatore, un sistema di accumulo energetico con batterie può fornire potenza aggiuntiva durante brevi periodi di elevata domanda.
La batteria fornisce parte del carico di picco, mentre la rete elettrica fornisce la potenza rimanente.
Questa strategia è comunemente nota come riduzione del picco .
Può potenzialmente ridurre:
Costi di espansione del trasformatore
Domanda di punta
Rischio di sovraccarico della rete
Canoni di richiesta
Le stazioni di ricarica rapida in corrente continua possono generare una domanda di potenza istantanea molto elevata.
Un parcheggio con più caricabatterie ad alta potenza in funzione simultanea può subire picchi di carico significativi.
Un carport fotovoltaico con accumulo a batteria può coordinare:
Generazione solare + accumulo con batterie + alimentazione dalla rete elettrica + ricarica di veicoli elettrici
Il sistema di gestione dell’energia può allocare dinamicamente la potenza tra queste fonti.
Ciò rende integrato l’accumulo con batterie in un parcheggio solare per la ricarica di veicoli elettrici particolarmente interessante per:
Parchi logistici
Stazioni di ricarica per autobus
Depositi per flotte
Aree di servizio autostradali
Centri commerciali di ricarica per veicoli elettrici
Ampie aree di parcheggio pubblico
Alcune strutture commerciali e industriali richiedono un’alimentazione continua per carichi critici.
Esempi includono:
Controllo della sicurezza
Attrezzature di comunicazione
Sistemi di Protezione Antincendio
Illuminazione di emergenza
Attrezzature per server
Attrezzature per ufficio critiche
Infrastruttura essenziale per la ricarica di veicoli elettrici (EV)
Un sistema di accumulo energetico a batteria correttamente configurato può fornire alimentazione di riserva in caso di guasto della rete.
L’effettiva capacità di riserva dipende dall’architettura dell’inverter, dalla capacità della batteria, dal sistema di trasferimento e dai requisiti di carico critico del sito.
Parchi industriali remoti, strutture per il parcheggio suburbane e alcuni grandi siti commerciali possono incontrare limitazioni nel collegamento di nuovi carichi fotovoltaici o per la ricarica di veicoli elettrici (EV) alla rete esistente.
Se la rete non è in grado di assorbire tutta l’energia eccedentaria prodotta da impianti solari, l’accumulo in batteria può immagazzinare parte di tale eccesso per un utilizzo successivo.
Ciò può aumentare la percentuale di autoconsumo solare del progetto e ridurre il taglio della produzione solare.
| Voce | Parcheggio solare senza accumulo | Parcheggio solare con accumulo in batteria |
|---|---|---|
| Investimento iniziale | Inferiore | Superiore |
| Complessità del sistema | Bassa | Media–alta |
| Funzionamento e manutenzione | Semplice | Più complesso |
| Autoconsumo solare | Dipende dal carico diurno | Può essere aumentato |
| Riduzione del picco | No | Sì |
| Arbitraggio basato sulle fasce orarie | Limitato | Sì |
| Energia di riserva | No | Sì |
| Ricarica ad alta potenza per veicoli elettrici | Limitato | Molto adatto |
| Supporto alla capacità del trasformatore | Limitato | Sì |
| Sostituzione del Batterio | Non richiesto | Richiesto per tutta la vita utile del sistema |
| Requisiti di Sicurezza Antincendio | Relativamente semplice | Più impegnativo |
| Miglior adatto per | Progetti commerciali convenzionali | Progetti ad alto carico e alta domanda |
Il confronto mostra che nessuna delle due configurazioni è universalmente migliore.
La soluzione ottimale dipende dalle effettive condizioni elettriche ed economiche del sito.
Moduli FV → Inverter connesso alla rete → Rete / Carichi dell'edificio / Ricaricatori CA per veicoli elettrici
Parcheggi di piccole e medie dimensioni
Aree parcheggio di fabbriche
Edifici ufficio
Parchi industriali
Ambienti con rete elettrica stabile
Siti con forte domanda di elettricità diurna
Progetti che utilizzano principalmente la ricarica AC lenta
Progetti con budget di investimento limitati
Investimento iniziale ridotto
Architettura di sistema semplice
Installazione facile
Minor Requisiti di Manutenzione
Nessun degrado della batteria
Minore complessità in termini di sicurezza antincendio
Ritorno sull’investimento potenzialmente più rapido
Moduli fotovoltaici → PCS / Inverter ibrido → Accumulo a batteria LiFePO4 → Ricaricatori intelligenti per veicoli elettrici + Carichi + Rete elettrica + Carichi di riserva
Stazioni di ricarica per veicoli elettrici di grandi dimensioni
Cluster di ricarica veloce DC
Parchi logistici
Stazioni di ricarica per autobus
Strutture industriali con capacità limitata del trasformatore
Siti con differenze significative tra i prezzi dell’elettricità in fascia di punta e in fascia fuori punta
Strutture che richiedono un’alimentazione di riserva
Siti con capacità limitata di connessione alla rete
Riduzione del picco
Arbitraggio sui prezzi dell’elettricità in base all’orario di utilizzo
Maggiore autoconsumo dell’energia solare
Riduzione della pressione sulla capacità della rete
Capacità di alimentazione di riserva
Migliore supporto per la ricarica EV ad alta potenza
Maggiore flessibilità nella gestione dell’energia
Investimento iniziale più elevato
Degrado della batteria
Manutenzione aggiuntiva
Requisiti di Sicurezza Antincendio
Spazio aggiuntivo per l’installazione
Gestione dell’energia più complessa
Il periodo di ritorno sull’investimento di un carport fotovoltaico con accumulo batteria non può essere determinato unicamente sulla base della capacità della batteria.
Una corretta valutazione del progetto dovrebbe considerare almeno i seguenti fattori:
Potenza del sistema fotovoltaico
Irraggiamento solare locale
Ore annuali di funzionamento
Generazione annua prevista di energia elettrica
Domanda di energia elettrica diurna
Domanda di elettricità notturna
Consumo annuale di elettricità
Tasso di autoconsumo solare
Numero di stazioni di ricarica
Ricarica in corrente alternata o continua
Potenza nominale del caricabatterie
Sessioni di ricarica giornaliere
Tasso di ricarica simultanea
Capacità del trasformatore
Capacità di connessione alla rete elettrica
Canoni di richiesta
Costi di potenziamento della rete
Prezzo massimo dell’elettricità
Prezzo intermedio dell’elettricità
Prezzo ridotto dell’elettricità
Struttura tariffaria a fasce orarie
Capacità della batteria
Potenza PCS
Efficienza del ciclo completo (Round-trip Efficiency)
Ciclo di vita
Temperatura di funzionamento
Periodo di garanzia
Ad esempio, si consideri una struttura commerciale per il parcheggio con:
Parcheggio solare: 500 kW
Accumulo batteria: 500 kWh
Ricarica veicoli elettrici (EV): Più caricabatterie AC e DC
Generazione solare giornaliera: circa 2.000 kWh
Giorni annuali di funzionamento: circa 330 giorni
Il beneficio economico annuale del progetto può derivare da diverse fonti:
1. Risparmi sull’elettricità solare
L’elettricità generata dal sistema fotovoltaico e consumata direttamente in loco riduce l’elettricità acquistata dalla rete.
2. Appiattimento dei picchi di carico tramite batteria
La batteria fornisce parte del carico di picco dell’impianto, riducendo la richiesta alla rete durante i periodi di carico elevato.
3. Arbitraggio temporale sul prezzo dell’elettricità
La batteria può caricarsi nei periodi a costo inferiore e scaricarsi in quelli a costo superiore, in base alle tariffe elettriche locali.
4. Riduzione dei costi per l’ampliamento del trasformatore
Se la batteria riesce a gestire efficacemente i picchi di ricarica dei veicoli elettrici (EV), il progetto potrebbe ridurre o rinviare costosi interventi di potenziamento della capacità del trasformatore.
5. Valore della funzione di alimentazione di riserva
Laddove sia richiesta un’alimentazione di riserva, la batteria può fornire un valore operativo aggiuntivo non direttamente quantificabile in termini di risparmi sull’elettricità.
Pertanto:
Beneficio annuale totale = Risparmi sull’elettricità solare + Arbitraggio con accumulo energetico + Risparmi sulle tariffe di richiesta + Altri benefici energetici
E:
Periodo di rientro stimato = Investimento totale del progetto ÷ Beneficio netto annuale
Il periodo di rientro effettivo deve essere calcolato utilizzando i prezzi locali dell’elettricità, i dati di generazione solare, i costi delle batterie, la domanda di ricarica, le condizioni di finanziamento e le politiche della rete applicabili.
Si raccomanda pertanto un modello finanziario specifico per il progetto prima di selezionare la capacità della batteria.
Utilizzare la seguente guida per una valutazione preliminare:
Il consumo di elettricità diurno è elevato
La rete è stabile
I prezzi dell’elettricità presentano differenze limitate tra fasce di punta e fuori punta
La maggior parte della ricarica dei veicoli elettrici avviene in corrente alternata (AC) a bassa potenza
La capacità del trasformatore è sufficiente
Non è richiesta alcuna alimentazione di riserva
Il progetto prevede un budget di investimento limitato
Soluzione consigliata: impianto fotovoltaico (PV) + inverter connesso alla rete + stazioni di ricarica per veicoli elettrici
La ricarica in corrente continua (DC) ad alta potenza è ampiamente diffusa
La capacità del trasformatore è insufficiente
La domanda di picco è elevata
Le differenze tra i prezzi dell’elettricità nelle fasce orarie di picco e fuori picco sono significative
È richiesta una fonte di alimentazione di riserva
La capacità di connessione alla rete è limitata
L’elettricità solare in eccesso non può essere completamente consumata né immessa nella rete
Soluzione consigliata: impianto fotovoltaico + sistema di accumulo con batterie + colonnina di ricarica per veicoli elettrici
L’accumulo energetico non è automaticamente redditizio per ogni carport fotovoltaico.
Il suo valore economico dipende principalmente da:
Profilo del carico
Tariffa elettrica
Domanda di ricarica per veicoli elettrici (EV)
Capacità della rete elettrica
Costo dell’investimento nelle batterie
Tasso di utilizzo delle batterie
Per molti progetti commerciali convenzionali, l’aggiunta di una batteria senza opportunità sufficienti di riduzione dei picchi o di arbitraggio potrebbe effettivamente prolungare il periodo di recupero dell’investimento.
I sistemi di accumulo di energia basati su batterie richiedono adeguate misure di sicurezza.
Gli armadi per l’accumulo di energia esterni devono essere progettati conformemente alle normative locali applicabili e ai requisiti del progetto, tra cui:
Ventilazione
Controllo della Temperatura
Protezione antincendio
Protezione elettrica
Isolamento di sicurezza
Spegnimento d'Emergenza
Monitoraggio
I requisiti applicabili in materia di prevenzione incendi ed elettricità devono essere confermati con professionisti qualificati e con le autorità locali prima dell’avvio dei lavori del progetto.
Una batteria più grande non implica necessariamente un progetto migliore.
Un sistema di accumulo di energia sovradimensionato può comportare:
Bassa utilizzazione della batteria
Investimento iniziale più elevato
Periodo di recupero più lungo
Capacità di equipaggiamento non necessaria
La capacità della batteria deve essere determinata in base a:
Eccedenza solare + domanda di ricarica veicoli elettrici + profilo di carico + tariffa elettrica + capacità della rete
Un numero ridotto di caricabatterie AC generalmente non giustifica un sistema di batterie di grandi dimensioni.
Al contrario, più caricabatterie DC ad alta potenza possono generare una domanda di picco significativa, rendendo molto più vantaggioso lo stoccaggio energetico tramite batterie.
Pertanto, il profilo di ricarica deve essere analizzato prima di selezionare il sistema di accumulo energetico.
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