Newsgroup: it.discussioni.energia
Titolo: Frigoriferi e rete intelligente verso Powerwall al sodio o potassio

Propedeutici alla lettura di quanto segue, per chi e' interessato,
sono le discussioni:
 
it.discussioni.energie-alternative del 25/09/2015
"Geniol verso Powerwall"
 
it.discussioni.energie-alternative del 07/11/2015
"Batterie Litio-Aria"
 
it.discussioni.energie-alternative del 14/11/2015
"Just in time verso batch e la rete intelligente va in oblio"
 
Allora, questa rete "intelligente".
 
Per cominciare non e' una invenzione del settore dei fanatici delle energie
rinnovabili, bensi' si tratta di una naturale evoluzione della tecnologia
dell'elettronica "incorporata" (embedded) o se volete della miniaturizzazione
spinta (un esempio di quanto spinta lo si ha proprio nelle lampadine LED a
simil-filamento, in cui troviamo in 1 cm3 cio' che dieci anni fa occupava
10 cm3) e della contemporanea riduzione dei costi.
 
Questo ha portato tra le tante, a due evoluzioni parallele, che naturalmente
tendono a convergere:
a) la rete powerline, ovvero una rete che viaggia sui cavi elettrici
b) gli elettrodomestici "comunicanti in rete"
 
PS: il contatore elettronico (telegestore) e' un altra applicazione diventa
praticabile grazie alla rete powerline.
 
Perche' dovrebbe essere naturale la loro convergenza ?
Perche' la possibilita' che il gestore della rete possa comunicare con gli
elettrodomestici apre scenari interessanti.
 
Anche prima del boom delle rinnovabili intermittenti (che in Italia
significa eolico e fotovoltaico), la gestione della rete elettrica e' un
delicato equilibrio tra domanda e produzione. In genere i problemi sono
causati dal lato domanda, che puo' anche subire variazioni "selvagge" (si
pensi a quando gli ambientalisti vi propongono di spegnere od accendere
luci o apparecchi ad una istante prestabilito, un vero incubo per i
gestori di rete), ma, qualche volta capitano problemi anche dal lato
produzione (un guasto in una centrale elettrica) o financo dalla rete
stessa (si rompe un cavo, saltano protezione a causa di fulmini, etc.).
In ogni caso, la battaglia quotidiana era orientata principalmente nel
seguire la domanda.
 
Ora, tra i vari carichi attivati dai consumatori possiamo averne di tipo
"indifferibile", come quando accendo la luce (mi aspetto di averla
subito accesa, quando premo il pulsante), e di tipo differibile.
Due esempi di carichi differibili sono il frigorifero e lo scaldacqua
elettrico. Ambedue sono carichi intermittenti: il frigorifero non
va in continuazione, ma a "singhiozzo", con un ciclo di pochi minuti
ogni mezz'ora-ora (dipende dall'isolamento e da quante volte lo
aprite; lo scaldacqua, similmente ha un ciclo di mantenimento della
temperatura, che va per alcuni minuti per poi fare una pausa di decine
di minuti. Solo in fase di riscaldamento da freddo, lo scaldacqua
va a ciclo continuo.
 
Soffermiamoci ai frigoriferi. Quando il termostato interno segnala che
la temperatura interna e' salita al di sopra di una certa soglia, nel
caso di un circuito "convenzionale", abbiamo l'immediata attivazione
del motore, che poi continua a pompare fino a quando non e' stata portata
la temperatura sotto un valore desiderato (ci sono due limiti diversi per
le due temperature, per evitare che il motore vada continuamente ad
accendersi e spegnersi, ovvero si prevede una fascia di temperatura entro
cui si lascia la temperatura nel frigo, ad esempio: tra -2 e -1 Celsius.
Risulta evidente quindi che non esiste una necessita' critica per il
motore frigorifero di partire all'istante esatto x, ma il sistema
frigorifero ha una certa inerzia che gli permette di partire anche un po'
piu' tardi, anche minuti, oppure financo anticipare l'avvio fino a
qualche minuto.
 
Ora considerate che ci siano circa 20 milioni di utenze domestiche
(grosso modo questo e' l'ordine di grandezza, sui circa 30 milioni)
e che un frigorifero assorbe dai 50W agli 80W, un congelatore arriva fino
a 150W, etc. Facciamo una media (considerando che ci siano famiglie con
solo il frigorifero, altre che hanno anche il congelatore) ed arrotondiamo
per semplificare i calcoli a 100W, cioe' 0,1 kW.
Ne viene che la potenza totale dei frigoriferi che quotidianamente (e 24h
su 24h) devono essere soddisfati e' pari a quella di due grossi reattori
nucleari (o una grossa centrale termoelettrica, se preferite):
2 milioni di kW ovvero 2'000 MW.
 
Ora, supponete che il gestore della rete possa controllare questa
potenza assorbita, per modularla, frazionariamente (non e' una potenza
unica, ma una molteplicita' di picole potenze), in modo da "tappare"
i buchi di domanda e spuntare i picchi della domanda. Quindi, in
realta', avremo dovuto paragonare la potenza di 2'000 MW, non a quella
di una centrale di produzione di base, ma bensi' a quella di una
grossa centrale di pompaggio, che tipicamente viene utilizzata per
svolgere tale attivita' (tappare i "buchi", assorbendo energia,
e spiandando i picchi, fornendo energia). Ebbene, una centrale di
pompaggio da 2'000 MW e' considerata molto grossa, quindi l'interesse
per un controllo diretto degli assorbimenti dei frigoriferi sarebbe
particolarmente utile. Qualcuno potrebbe pensare: va bene, ma quanta
energia occorre consumare per alimentare la potenza informatica
necessaria, il traffico sulla rete ed i rele' ed il circuito che
controllano i frigoriferi ? Beh', neanche nel caso di una centrale di
pompaggio, l'attivita' di pompaggio e produzione e' gratuita, ma spreca
circa un 20% dell'energia messa in moto. E parimenti, il costo della
rete intelligente (come descritta) va confrontato con il costo (non
piccolo) di un impianto di pompaggio.
 
Ed ecco nato il concetto della rete (di energia) intelligente: una rete di
"elaboratori" che gestisce capillarmente un collettivo di frigoriferi
con capacita' di comunicazione e risposta (un minimo di "intelligenza" a
bordo) tramite la rete powerline (peraltro gia' messa in piedi per
fornire il collegamento ai Telegestori).
 
E' questa e' una ipotesi di una tendenza del "sistema" elettrico.
Una visione "collettivistica" e "centralizzata" dei consumi, che ha i
suoi sostenitori in base ad una certa visione politica e culturale.
 
L'interesse per il consumatore potrebbe essere uno sconto in bolletta
per i consumi degli apparecchi "controllati" direttamente dal gestore
(la combinazione dei contatori elettronici direttamente sulla stessa
linea, permette di contabilizzare con precisione questi consumi,
senza necessita' di ulteriori apparecchi).
 
 
Ed ora inseriamo un diverso tassello, quello dell'individualista spinto
(che stranamente trasparre proprio in molti proprietari domestici di impianti
fotovoltaici, in contrasto con la tesi dei propugnatori di usare il
collettivo fotovoltaico come una fonte "collettiva", al posto delle
"cattive" - cosi' implicite - grosse aziende).
 
Il primo passo e' l'annuncio della Tesla Motors di entrare nel mercato
domestico con un sistema di accumulo elettrico di grande capacita', dal nome
"Powerwall". Probabilmente avrete gia' letto in proposito.
Forse avrete letto che anche una azienda milanese sta puntando a qualcosa
del genere (non e' chiaro pero' con quali ammontare di capitali), dal
nome "Geniol". A questo si aggiunge l'entrata in lizza di nuove tecnologie
chimiche meno costose del litio, come quella agli ioni di sodio (Aquion),
dove la sostituzione del sodio, un elemento comune, al ben piu' costoso
litio, promette una futura drastica riduzione dei costi (ps: si tratta
di tecnologia a bassa densita', ovvero "pesanti", vanno bene per postazioni
"a terra", non per essere usate sui veicoli o nel vostro smartphone).
 
Notare che sono entrati in vigore, e sono in via di ampliamento, incentivi
per i proprietari di impianti fotovoltaici, affinche' si muniscano di
impianti di accumulo (ed ecco una ragione della entrata sul mercato del
prodotto "Geniol") di energia elettrica. Insomma, non siamo a livelli
"astratti", ma nel futuro a breve termine, avremo un mercato per questi
sistemi di accumulo (da muro, con una occupazione alla base di 18 cm di
spessore e circa 85 cm di larghezza, del prodotto Tesla Motors), che
nulla impedisce, se non il costo, a diffondersi come nuovi "elettrodomestici".
 
Per quale uso ? immagino la domanda.
 
Facciamo un banale calcolo: se la famiglia media italiana consuma 2700 kW*h
all'anno di energia elettrica e se l'anno e' composto di 24h x 365 gg cioe'
8760h, ne viene che l'assorbimento medio in potenza di una famiglia cosi'
descritta e' di 2700 / 8760 = 0,31 kW   (solo ?!!!)
Si, il calcolo e' giusto: se poteste in qualche modo "spalmare", ovvero
"spianare" i vostri consumi elettrici in modo che presentate una assorbimento
continuo, basterebbe un decimo della attuale tipica potenza disponibile
(3,3 kW, per 3 kW di potenza contrattuale).
Considerate che avreste gia' un incentivo, se ridurreste la vostra potenza
contrattuale a 0,5 kW, potreste risparmiare circa €20/anno di quota di
potenza. Naturalmente, €20, anche in dieci anni (€200) non basterebbero
a ripagarvi del costo attuale di un impianto di accumulo capace di tamponarvi
i vostri consumi, in modo da "presentarli" al gestore di rete perfettamente
spianati. Pero', chi e' produttore fotovoltaico, e quindi si munisce
dell'impianto di accumulo (con il contributo nostro) potrebbe considerare la
riduzione di potenza.
 
Questa soluzione, che "spianasse" la domanda elettrica domestica (ma anche
per uffici e officine ...) darebbe risultati paragonabili a quelli della
rete "intelligente", senza richiedere alcuna connessione con la rete.
Sarebbero eliminati i picchi e buchi della domanda domestica, senza alcuna
necessita' di regolazione della produzione (salvo guasti).
 
Con questo intervento volevo solo evidenziare come di fronte ad un problema
esistono piu' soluzioni, anche drasticamente diverse. E come una soluzione
possa essere scelta (sospinta ?) rispetto ad un altra piu' da ragioni
politiche che da ragioni tecniche.
 
 
Ed i "poveretti" che non hanno il fotovoltaico ? Una eventualita' e' che se
cominciano a ripetersi e diffondere i blackout a scacchiera, come avvenuto
nell'ultimo mese di Luglio, qualcuno potrebbe considerare l'acquisto di un
Powerwall o soluzione simile (per ora, siamo intorno ai €3'000
pronosticati: non e' ancora sul mercato), per evitare di restare senza
energia elettrica quando gli serve il condizionatore (e per una persona
anziana o con una malattia cronica, puo' essere una esigenza primaria: il
caldo eccessivo puo' uccidere). Quindi se vogliono la rete intelligente,
senza essere scavalcati dai consumatori in fai-da-se, e' meglio che Terna
la faccia funzionare in modo impeccabile nei prossimi anni.
 

 caso di un circuito "convenzionale", abbiamo l'immediata attivazione
 
Mannaggia ho appena preso il frigo con l'inverter modulante! Peccato Deboni 
 
 

energia elettrica
 
Che capacità avrebbero questi "muri di energia" ?....
A ?.....  Ah... ? o kw*h immagazzinati?
 
L'idea che la società elettrica possa gestire il mio frigorifero o qualunque 
altro dei miei elettrodomestici la evito come la peste.
Nel momento in cui hanno bisogno di energia mi interrompono il freezer e mi 
trovo i ghiaccioli scongelati e poi mi rispondono che non sanno come mai o 
che non è vero.
Siamo purtroppo abituati a "muri" di potenza, in un altro e brutto senso 
però.
 
Però i powerwall in definitiva sono come dei gruppi di continuità ad alta 
potenza mi par di capire, solo che usano batterie di diversa tecnologia.
 
Io ho un gruppo elettrogeno da 5kw (spesso a natale salta la corrente anche 
ore se il guasto è dove ci son 3 metri di neve) l'ho preso anni fa quando 
era scontato saltasse sempre d'inverno, oggi salta meno, però salta anche 
d'estate a volte quindi, se succede vado nella cantina giro l'antico 
commutatore e metto in moto l'aggeggio.... però poi il casino è fastidioso 
specie se sei fuori in giardino... un gruppo di continuità è troppo oneroso 
in batterie e durata delle stesse.
 
i powerwall che tipo di batterie hanno? durata garantita?  son comunque 3000 
euro o più io il gruppo lo pagato 1100 euro e ce l'ho da 5 anni ed è 
perfetto ancora. 
 

 perfetto ancora. 
 
Il sistema ad accumulo al piombo descritto dovrebbe durare a fino a
1200 "accensioni" ovvero 12 anni (quale dei due si raggiunge prima)
ad un costo doppio. 
 
Fisicamente (se si fosse perso) si compone di un o piu' inverter
per una potenza totale di 3 kW e 3 batterie da 2V 3000Ah:
 
http://jiangsuhuafu.en.made-in-china.com/product/HeznqwxUHOcE/China-2V-3000ah-UPS-Use-Lead-Acid-Battery.html
 
 
del peso di 170 kg cadauna.
 
Perche' piu' inverter ? Perche' un inverter cala drasticamente di
efficienza quando viene fatto operare ben sotto la potenza
nominale. Quindi, salvo si richieda 2,5-3 kW in continuazione,
e' meglio avere un inverter piu' piccolo (magari da 1000W, per
l'uso continuo - luci, frigorifero, etc.) ed uno piu' grosso
da 2500W (il carico piu' pesante e' quello della lavatrice)
per gli apparecchi di potenza. Insomma, si cablrebbe la casa
come si faceva una volta (una volta c'era la linea da 500-1000W
per la 125V, da usare per luci e piccoli elettrodomestici,
mentre la 220V, cosidetta FM-forza motrice, era dedicata ai
carichi pesanti.
 
Un ultima opzione, per aumentare l'efficienza, e' quella di munire gli
apparecchi con resistenze elettriche (lavatrici, stoviglie, scaldini,
phon, etc.) con resistenze da 6V, da alimentare con una linea separata,
senza le perdite di conversione, direttamente in continua dalle
batterie. Unico neo: un 2 kW a 6V richiede 333A ovvero un cavo da
2 x 75 mm2 di sezione. Hmmm ... mi sa che non e' molto pratico
(immaginate il phon con un cavo 2x35mm2, non molto maneggevole).
Pero' avrebbe il vantaggio di una sicurezza dalla scosse (a 6V la
scossa vi potrebbe dare problemi solo se foste immersi nell'acqua).
 
Perche' 6V ? Per ridurre l'investimento in caribatterie, ma si puo'
valutare anche 6 caricabatterie per avere 12V.
Insisto sull'usare batterie mono-cella (2V) perche' a causa del
costo, ritengo che si debba fare il possibile garantirsi un uso
decennale. E negli impianti stazionari, da sempre, gli elementi
sono gestiti individualmente.
 
Un ultima faccenda: quando torna la corrente, ricaricare quelle
bestie (anche il Powerwall) richiede la potenza che non avete
avuto durante il blackout, piu' la potenza che vi serve per fare
funzionare quello che avete a casa ...
 

funzionare quello che avete a casa ...
 
Altro punto a favore del gruppo elettrogeno. 
 

 esatto, ma sei sicuro che con SOLI 3000 euro mi porto a casa un 10kw*h ???
 
E' solo una promessa, anche se va ricordato che finora Tesla Motors ha
mantenuto le sue promesse (non "esattamente", ma "sostanzialmente" si').
 

mantenuto le sue promesse (non "esattamente", ma "sostanzialmente" si').
 
speriamo, potrei essere seriamente interessato. 
 

 tralicci, trasformatori & co. ?
 
TERNA per le dorsali ed i distributori per la rete locale.
 
Nota: e' stata una direttiva EU a forzare la separazione.
Ed a ragione, altrimenti, senza le neutralita' del distributore,
come si fa una decente concorrenza tra i rivenditori di energia
elettrica ?
 
Basta guardare cosa succede nelle ferrovie (Ternitalia sostanzialmente
ha il monopolio).
 
...snip...