Peak Shaving: cos’è e come riduce i picchi di domanda elettrica
Il “Peak Shaving” è una strategia di gestione energetica che consiste nel ridurre i picchi di domanda elettrica di un impianto attraverso l'uso di sistemi di accumulo di energia, generazione distribuita o meccanismi intelligenti di controllo dei consumi. Il suo obiettivo principale è quello di ridurre la potenza massima richiesta alla rete elettrica in determinati periodi, ottimizzando sia i costi energetici che l'efficienza del sistema.
Nel settore delle energie rinnovabili e dello stoccaggio energetico, il “Peak Shaving” è diventato una delle applicazioni più importanti dei sistemi BESS (Battery Energy Storage System). Nei momenti di maggiore consumo elettrico, le batterie forniscono parte dell’energia necessaria per alimentare l’impianto, evitando che l’intera domanda venga coperta direttamente dalla rete. Di conseguenza, la potenza massima registrata diminuisce e si riducono i costi associati alla fornitura di potenza e agli oneri di domanda.
La crescente elettrificazione dell’industria, l’aumento dell’autoconsumo fotovoltaico e l’espansione dei sistemi di accumulo hanno favorito lo sviluppo del Peak Shaving come strumento essenziale per migliorare la flessibilità energetica. Attualmente, questa strategia viene applicata in impianti industriali, edifici commerciali, centri logistici, ospedali, data center, infrastrutture critiche e grandi impianti rinnovabili che mirano a ottimizzare il proprio consumo elettrico e a ridurre la bolletta energetica.
Sebbene il concetto possa sembrare semplice, il “Peak Shaving” richiede un controllo preciso del comportamento dell’impianto. I sistemi di gestione energetica analizzano continuamente la domanda, lo stato di carica delle batterie, la produzione da fonti rinnovabili e le condizioni della rete per determinare il momento ottimale in cui deve iniziare la scarica del sistema di accumulo.
Come funziona il Peak Shaving?
Il funzionamento del Peak Shaving si basa su un principio molto semplice: utilizzare una fonte energetica alternativa durante i periodi di maggiore domanda per evitare che la potenza richiesta alla rete raggiunga valori elevati. In un impianto dotato di un sistema BESS, le batterie vengono caricate quando la domanda è ridotta, c’è un surplus di energia rinnovabile o il prezzo dell’elettricità è più vantaggioso. Successivamente, quando il consumo aumenta e si avvicina al limite di potenza stabilito, il sistema inizia a scaricare le batterie per fornire parte dell’energia necessaria.
In questo modo, la domanda rilevata dal contatore elettrico rimane entro valori prestabiliti, evitando sanzioni economiche e riducendo la potenza contrattuale necessaria per il funzionamento dell'impianto. L'intero processo avviene in modo automatico tramite un Energy Management System (EMS), che monitora costantemente variabili quali:
- Potenza richiesta dall'impianto.
- Produzione di energia rinnovabile.
- Stato di carica del sistema BESS (State of Charge – SoC).
- Prezzo dell'elettricità.
- Potenza contrattuale.
- Dati storici sui consumi.
- Previsioni della domanda.
Sulla base di queste informazioni, il sistema decide quando avviare la scarica delle batterie e quanta energia fornire per mantenere il consumo entro i limiti stabiliti. Negli impianti industriali di grandi dimensioni, il Peak Shaving può anche essere combinato con strategie di gestione dei carichi, scollegando temporaneamente determinate apparecchiature non critiche o spostando i processi produttivi verso fasce orarie con minore domanda elettrica.
Perché è importante il “peak shaving”?
La crescita del consumo elettrico e l’elettrificazione di numerosi settori hanno accresciuto l’importanza di gestire correttamente i picchi di domanda. In molti paesi, una parte significativa della bolletta elettrica dipende dalla potenza massima registrata durante determinati periodi tariffari, il che rende il Peak Shaving uno strumento di grande valore economico. La riduzione dei picchi di consumo consente di diminuire i costi associati alla contrattazione di potenza, migliorare l’utilizzo degli impianti elettrici esistenti e ridurre la necessità di potenziare trasformatori, linee o apparecchiature di distribuzione. Dal punto di vista del sistema elettrico, il Peak Shaving contribuisce inoltre a migliorare la stabilità della rete.
Riducendo la domanda nelle ore di picco, diminuisce la necessità di mettere in funzione centrali di generazione di riserva, solitamente alimentate a combustibili fossili, favorendo una maggiore integrazione delle energie rinnovabili. Negli impianti con autoconsumo fotovoltaico, questa strategia consente di aumentare il livello di autoconsumo, sfruttando l’energia precedentemente immagazzinata nelle batterie nei momenti in cui la produzione solare non è più sufficiente a coprire la domanda. Oltre al risparmio economico, il Peak Shaving migliora l’efficienza operativa delle aziende, aumenta la resilienza energetica e riduce l’impatto ambientale associato al consumo di energia elettrica proveniente da fonti convenzionali.
Principali applicazioni del peak shaving
Il “Peak Shaving” viene utilizzato in un’ampia varietà di settori in cui la domanda di energia elettrica presenta notevoli variazioni nel corso della giornata. La combinazione di sistemi di accumulo, energie rinnovabili e piattaforme di gestione energetica ha ampliato notevolmente le sue possibilità di applicazione. Tra i principali ambiti in cui viene impiegata questa strategia spiccano:
- Impianti industriali: Riduce i picchi di domanda causati da macchinari ad alta potenza, forni elettrici, linee di produzione o processi di fabbricazione ad alto consumo energetico.
- Edifici commerciali: I centri commerciali, gli uffici, gli hotel e gli ospedali ricorrono al “Peak Shaving” per ridurre i costi legati alla climatizzazione, all’illuminazione e ad altri consumi simultanei durante le ore di massimo afflusso.
- Data Centers: I sistemi di accumulo consentono di stabilizzare la domanda di energia elettrica e di ottimizzare l'utilizzo delle infrastrutture critiche con elevati requisiti in termini di continuità dell'approvvigionamento.
- Impianti fotovoltaici con BESS: La combinazione di energia solare e sistemi di accumulo consente di sfruttare la produzione da fonti rinnovabili per ridurre la domanda di energia dalla rete nelle ore di picco.
- Infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici: Le stazioni di ricarica rapida utilizzano strategie di “peak shaving” per limitare la potenza richiesta alla rete quando più veicoli si ricaricano contemporaneamente.
- Microreti e sistemi isolati: Il Peak Shaving migliora la gestione delle risorse energetiche distribuite, ottimizzando il funzionamento delle batterie e riducendo l'uso dei generatori diesel.
- Reti elettriche intelligenti (Smart Grids): I gestori di rete ricorrono a questa strategia per ridurre le congestioni, migliorare la stabilità del sistema e gestire in modo più efficiente la domanda di energia elettrica nelle zone con un’elevata penetrazione delle energie rinnovabili.
