Blackhillock: tecnologia SMA Grid-Forming per un futuro a zero emissioni

Blackhillock è un progetto pionieristico situato strategicamente tra le località di Aberdeen e Inverness, in Scozia. Con l’obiettivo di far progredire la transizione del Regno Unito verso un’economia a zero emissioni di CO₂ entro il 2050, questo progetto utilizza la tecnologia di inverter all’avanguardia per migliorare la stabilità della rete.

Riconosciuta come la prima centrale al mondo Grid-forming di impianti multi-MW, Blackhillock fornisce servizi essenziali al fine di garantire stabilità e affidabilità del sistema elettrico utilizzando una soluzione BESS (Battery Energy Storage System). Ciò che rende unico questo progetto è l’utilizzo di inverter Grid Forming SMA che offrono la possibilità di ovviare a potenziali problemi che possono compromettere la stabilità della rete, regolando ad esempio la potenza e la tensione di uscita in risposta alle condizioni della rete e coordinandosi con altre fonti per bilanciare l’offerta e la domanda di energia. Ciò consente di spianare la strada verso un aumento significativo nell’adozione di energia rinnovabile, inclusi i parchi eolici offshore di Viking e Beatrice, all’interno della rete elettrica del paese.

Il ricorso a dispositivi a zero emissioni di carbonio non solo contribuisce a migliorare la stabilità, ma permette anche di ottenere più energia verde a costi inferiori per i consumatori. Inoltre, invece di migliorare l’infrastruttura tradizionale, mediante il repowering/revamping o la sostituzione dei cavi, questa centrale fornisce potenza attiva e reattiva, massimizzando l’efficienza.

Blackhillock, parte del progetto “Stability Pathfinder”

L’impatto di Blackhillock va oltre l’innovazione, poiché si allinea con gli obiettivi di zero emissioni della Scozia e del Regno Unito entro il 2050. Come parte del progetto “Stability Pathfinder” del National Grid Electricity System Operator (NGESO), il contributo di Blackhillock ai servizi di stabilità della rete è fondamentale.

Attraverso il programma Pathfinder, NGESO acquista servizi di stabilità della rete da diverse tipologie di asset, incluso Blackhillock. Inizialmente, solo i compensatori sincroni facevano parte della fase 1. Tuttavia, la fase 2 è stata ampliata per includere inverter Grid-Forming, diversificando la gamma di soluzioni utili alla stabilizzazione della rete.

Una volta completata la fase 1 e la sua messa in servizio, prevista per l’estate del 2024, Blackhillock disporrà di 200 MW / 400 MWh e sarà il primo impianto in grado di fornire un insieme completo di servizi energetici, ausiliari e di stabilità nel mondo.

Blackhillock, che ha ricevuto l’incarico di fornire servizi di stabilità alla NGESO, svolgerà un ruolo fondamentale nel migliorare l’affidabilità del sistema di energia rinnovabile del Regno Unito. I suoi contributi, inclusa la sua capacità di cortocircuito e inerzia, supporteranno in maniera efficiente la transizione verso l’abbandono delle centrali a combustibili fossili e allevieranno i vincoli della rete elettrica. Le risorse energetiche rinnovabili aggiuntive e l’aumento dell’efficienza accelereranno inoltre l’indipendenza energetica e ridurranno i costi in bolletta dei consumatori per un valore stimato di oltre 170 milioni di sterline in 15 anni.

Obiettivi principali

L’obiettivo principale di Blackhillock è migliorare la stabilità del sistema elettrico nel modo più conveniente per chi paga le bollette elettriche.

Sfruttando la tecnologia di controllo delle centrali e gli inverter Grid Forming SMA, l’iniziativa ha come altri obiettivi chiave aumentare la resilienza della rete, ridurre le emissioni di carbonio e le bollette dei consumatori, oltre a rafforzare i livelli di inerzia e cortocircuito nei nodi di interconnessione cruciali, migliorando così l’affidabilità complessiva della rete elettrica.

Applicazione e risultati

È previsto che la fase 1, che comprende 200 MW, venga messa in servizio nell’estate del 2024 e che la fase 2, con ulteriori 100 MW, venga completata nella seconda metà del 2026.

Quando sarà completamente costruito, Blackhillock avrà una capacità di 300 MW / 600 MWh e sarà il primo impianto in grado di fornire un insieme completo di servizi di potenza attiva e reattiva al mondo. Inoltre, una volta operativo, diventerà il sistema storage più grande d’Europa collegato alla rete.

Facilitando una maggiore integrazione dell’energia eolica nella rete di trasmissione, si stima che l’iniziativa eviterà circa 2,3 milioni di tonnellate di emissioni di CO₂ in 15 anni.

Tecnologie chiave, organizzazioni e progetti futuri

SMA ha svolto un ruolo importante nel fornire componenti fondamentali per l’impianto, inclusi 62 cabine di conversione in media tensione in grado di generare 333 MW di inerzia virtuale e 84 MVA di capacità al corto circuito in rete.

La collaborazione con leader dell’industria come Wärtsilä, H&MV e Zenobē ha garantito l’implementazione di successo del progetto, stabilendo nuovi standard nella stabilità della rete e nell’integrazione delle energie rinnovabili.

Sulla base del successo ottenuto a Blackhillock, SMA, Zenobē e Wärtsilä si sono nuovamente associati per un progetto simile situato a Kilmarnock, in Scozia.

Questo nuovo sforzo mira a superare le prestazioni precedenti con un’impressionante potenza di uscita di 300 MW, insieme a 1.314 MW di inerzia virtuale e 249 MVA di capacità al corto circuito in rete.

Aaron Gerdemann, Business Development Manager di SMA Solar Technology AG, ha dichiarato: “SMA è orgogliosa di contribuire ai progetti di Zenobē, sottolinea le nostre ambizioni comuni: le nuove tecnologie hanno bisogno di pionieri che aprano la strada”.

La stretta collaborazione durante la fase di progettazione ha prodotto una soluzione unica, tecnologicamente avanzata ed economicamente valida per l’interconnessione con il sistema di rete del Regno Unito.

L’uso di soluzioni di storage come strumento multifunzione utile ad affrontare il cambiamento tra domanda e produzione di energia rinnovabile, i tradizionali servizi ausiliari e i servizi aggiuntivi di stabilità di rete, riflettono un approccio orientato al futuro, per progredire nelle soluzioni di energia rinnovabile. Questa nuova classe di asset avrà un impatto positivo nell’ambito della transizione energetica internazionale.

Perspettive future

Il progetto Blackhillock rappresenta una pietra miliare importante sulla strada verso l’indipendenza energetica e il raggiungimento dell’ambizioso obiettivo delle zero emissioni nel Regno Unito e in Scozia.

Sfruttando tecnologie innovative e creando partnership strategiche, SMA ha dimostrato il potenziale trasformativo dello storage per rivoluzionare la rete elettrica.

Man mano che i progetti di Blackhillock e Kilmarnock evolveranno serviranno da punto di riferimento per lo sviluppo dell’energia sostenibile, spingendo il Regno Unito sempre più vicino ai suoi obiettivi di produzione di energia rinnovabile, assicurano un futuro energetico stabile, conveniente e rispettoso dell’ambiente.

Sfide

Mancanza di stabilità dovuta al ritiro della generazione sincrona convenzionale e all’aumento della generazione di energia basata su IBR – Inverter Based Resources

Risultati

• Creazione di una rete stabile
• Offerta di una soluzione conveniente per la riduzione dei costi energetici
• Asset basati su sistemi storage (Energy Shifting, Servizi Ancillari, Servizi di Stabilità di rete)
• Implementazione dei controlli Grid Forming sugli inverter
• Miglioramento della gestione termica
• Fornire intrinsecamente potenza attiva e reattiva ultrarapida dopo le perturbazioni della rete
• Aumento dell’inerzia in Scozia
• Aumento della corrente di cortocircuito nei nodi di interconnessione