Tradizionalmente le reti elettriche sono state rese stabili da centrali elettriche di grandi dimensioni (alimentate principalmente da combustibili fossili). Tuttavia, in tutta Europa la decarbonizzazione della produzione di energia ha comportato lo smantellamento delle vecchie centrali elettriche ed una maggiore dipendenza dalle energie rinnovabili, come parte della transizione del consumo energetico verso la riduzione delle emissioni il più vicino possibile allo zero (Net Zero).
È ormai riconosciuto che la variabilità delle fonti di energia rinnovabili può portare all’instabilità delle reti, richiedendo ulteriori fonti di energia di riserva. La separazione tra la produzione di energia elettrica e il supporto all’equilibrio della rete crea un potenziale mercato per gli operatori di turbine a gas esistenti. Inoltre si crea l’opportunità di centrali ibride che combinano turbine a gas aeroderivate a sistemi di accumulo di energia a batteria, garantendo una maggiore sicurezza energetica ed un uso flessibile delle fonti di energia rinnovabili.
Poiché l’energia di supporto alla rete disponibile sta diminuendo, lo studio è stato condotto per confrontare diverse fonti e tecnologie e per definire la migliore soluzione tecnica, ambientale ed economica per l’impianto che fornisca servizi di bilanciamento della rete. Un chiaro vincitore è la fonte di energia ibrida che associa un sistema di batterie per l’accumulo di energia elettrica a turbine a gas ad avviamento e regolazione rapidi.
Sono state scelte turbine a gas aeroderivate (AGT – Aeroderivative Gas Turbine). All’inizio del funzionamento le turbine a gas saranno alimentate con gas naturale (come combustibile di transizione) e funzioneranno in modalità a ciclo semplice. L’intera fonte di energia ibrida sarà mantenuta in standby, mentre le turbine a gas saranno attivate solo quando saranno realmente necessarie, contribuendo così a una sostanziale riduzione delle emissioni e dei costi operativi.
I package Centrax CXA05 KB7HE DLE selezionati avranno anche la capacità di co-combustione dell’idrogeno. Questa era una delle condizioni principali richieste durante la progettazione dell’impianto, con la possibilità futura di bruciare il 100% di idrogeno. L’impianto è stato progettato per dimostrare come la domanda di energia di supporto alla rete possa essere soddisfatta in qualsiasi momento senza emissioni di CO2, garantendo al contempo la stabilità della rete.
L’impianto combinerà sei turbine a gas aeroderivate da 6,5 MWe e batterie da 20 MWp e 22 MWh in totale. Viene applicato il concetto di centrale elettrica di un gruppo geograficamente concentrato. L’intera fonte ibrida opererà come entità compatta verso l’operatore di rete. Riceverà i segnali/comandi con le uscite richieste e fornirà la potenza di equilibrio necessaria.
Le tecnologie si supporteranno a vicenda, in quanto l’impianto sarà in grado di offrire una riserva primaria di frequenza (FCR), una riserva secondaria automatica (aFRR) e una riserva secondaria manuale (mFRR). FCR è una regolazione automatica locale fornita dal sistema di controllo della centrale elettrica (regolatore di frequenza autonomo).
La variazione della potenza erogata dipende direttamente (linearmente) da una deviazione della frequenza. aFRR è fornita da una variazione automatica della potenza unitaria erogata (set-point), basata su un comando dal regolatore di carico dell’operatore di rete; il set-point può essere impostato su qualsiasi livello di potenza all’interno di un intervallo stabilito ogni secondo. mFRR è fornito dalla variazione della potenza unitaria erogata.
Lo schema è noto (preparazione, aumento, permanenza, diminuzione). L’attivazione avviene su richiesta del centro di dispacciamento del gestore di rete. Quando viene attivata, viene erogata l’intera potenza di riserva. Tutte le tecnologie sono collegate tra loro e forniscono la potenza a un bus interno comune. L’obiettivo degli algoritmi di controllo è di garantire l’erogazione di un’esatta potenza da una centrale elettrica in tempo reale attraverso un preciso coordinamento di tutte le tecnologie parziali. Tutti e tre i servizi (FCR, aFRR, mFRR) possono essere forniti simultaneamente.
