Due siti possono ridurre gli stessi kWh e ottenere bollette molto diverse: riduzione dei picchi e spostamento dei carichi agiscono su voci differenti. Un intervento può fare entrambe le cose. La riduzione dei picchi abbassa la potenza massima fatturata in kW o kVA, o evita il superamento della capacità concordata. Lo spostamento dei carichi riduce il costo per kWh quando il prezzo cambia nell’arco della giornata. Prima di scegliere, individua la voce più rilevante nella bolletta del sito.
Confronto diretto
| Riduzione dei picchi | Spostamento dei carichi | |
|---|---|---|
| Obiettivo | Abbassare la massima potenza media per intervallo (kW o kVA) | Trasferire il consumo (kWh) a orari meno costosi o con energia più pulita |
| Risparmio | Costi della potenza richiesta, della capacità e del suo superamento; potenziamenti della connessione | Tariffe orarie e prezzo dell’energia nelle fasce di punta |
| Energia totale | Invariata, oppure più alta di circa il 10% dell’energia spostata con una batteria nell’esempio al 90% di rendimento | Invariata per un processo spostato; più alta con preriscaldamento o preraffrescamento per le perdite aggiuntive |
| Mezzi tipici | Batterie, distacco dei carichi, avvio di generatori, limiti alla ricarica dei veicoli elettrici | Pianificazione dei processi, preriscaldamento o preraffrescamento, ricarica notturna dei veicoli elettrici |
| Rischio principale | La batteria esaurisce l’energia prima della fine dell’intervallo | Il carico spostato coincide con un altro carico o ricade in un’altra fascia costosa |
Esempio: spostare un processo
Un sito assorbe stabilmente 100 kW di giorno e 40 kW di notte. Un processo a lotti aggiunge 80 kW per 30 minuti alle 17:30 di ogni giorno lavorativo. Lo si sposta alle 23:30:
| Senza modifica | Processo spostato alle 23:30 | |
|---|---|---|
| Potenza durante il processo | 100 + 80 = 180 kW | 40 + 80 = 120 kW |
| Potenza massima del sito | 180 kW | 120 kW, il processo sul carico di base notturno |
| Energia usata dal processo | 40 kWh | 40 kWh |
Lo spostamento trasferisce 40 kWh e riduce il picco di 60 kW. Per illustrare il calcolo, supponiamo un costo della potenza di 10 € per kW al mese, un prezzo diurno di 0,25 €/kWh, uno notturno di 0,15 €/kWh e 22 giorni lavorativi:
| Voce in bolletta | Risparmio mensile |
|---|---|
| Potenza richiesta: 60 kW × 10 € | 600 € |
| Energia: 40 kWh × (0,25 € − 0,15 €) × 22 giorni | 88 € |
Il risparmio sulla potenza è quasi sette volte quello sull’energia: un solo evento di 30 minuti può fissare il costo della potenza per tutto il mese. Nel tariffario ESB Networks 2022/23 per i gruppi di massima potenza DG7–DG9b, l’avvio alle 17:30 rientra inoltre nella fascia di punta dalle 17:00 alle 19:00. Le tariffe notturne iniziano alle 23:00: spostare il processo alle 22:00 lascerebbe applicabile il prezzo diurno.
Esempio: una batteria
Il processo resta alle 17:30. Un controllore mantiene il prelievo del sito a 130 kW. Per 30 minuti il carico è di 180 kW: la batteria eroga quindi 50 kW, pari a 25 kWh. Con un rendimento di andata e ritorno del 90% ai terminali in corrente alternata, deve poi prelevare circa 28 kWh dalla rete. A questi si aggiungono i consumi ausiliari e di climatizzazione della batteria, soprattutto nei cicli leggeri.
La ricarica fa parte del progetto. A 50 kW, 28 kWh richiedono circa 34 minuti. Di notte il sito assorbe 40 kW: durante la ricarica il prelievo arriva a 90 kW, sotto la soglia. Se la batteria si ricarica alle 14:00, sui 100 kW di carico di base diurno, il prelievo sale a 150 kW. Si crea così un nuovo picco e si perdono 20 kW dei 50 kW inizialmente ridotti.
Con la stessa tariffa illustrativa, il risparmio sulla potenza è 50 kW × 10 € = 500 € al mese. La voce energia cambia di soli 25 × 0,25 € − 28 × 0,15 € = 2,05 € al giorno, circa 45 € al mese. Il valore economico della batteria deriva soprattutto dalla voce di potenza.
Dimensiona l’energia sull’area del profilo di carico sopra la soglia, per il picco più lungo atteso. Se il processo dura 45 minuti, la batteria deve fornire 50 kW × 0,75 h = 37,5 kWh, non 25 kWh. Aggiungi un margine per gli errori di previsione e per uno stato di carica iniziale inferiore al pieno; sottrai l’energia riservata ad altri servizi. Quando il picco mensile è ormai fissato, alza la soglia fino a quel valore per il resto del periodo di fatturazione. Scendere ancora non fa risparmiare sulla voce di potenza e consuma cicli della batteria. La guida ai sistemi BESS spiega quale sistema gestisce ogni limite.
L’intervallo di misura determina la bolletta
La potenza fatturata è la media di un intervallo di misura, non il picco istantaneo. L’intervallo dura di solito 15 o 30 minuti. Un aumento di 60 kW per 2 minuti su un carico di base di 100 kW aggiunge 60 × 2 / 30 = 4 kW alla media di 30 minuti. Se i 60 kW aggiuntivi durano tutti i 30 minuti, aggiungono 60 kW. Il calcolatore della potenza media nell’intervallo converte l’energia di un intervallo in kW medi. Nell’esempio del breve aumento, la mezz’ora contiene 50 + 2 = 52 kWh:
Poiché la bolletta considera la media, un controllore può compensare una risposta tardiva nello stesso intervallo. Se la batteria dell’esempio parte con 3 minuti di ritardo, il sito preleva 50 kW in eccesso per 3 minuti, cioè 2,5 kWh. Per mantenere la media di 30 minuti a 130 kW, nei 27 minuti rimanenti il controllore deve tenere il prelievo a 130 − 2,5 / 0,45 ≈ 124 kW. Un controllore che reagisce solo alla lettura istantanea lascia la media dell’intervallo a 135 kW. Inoltre il contatore del controllore non è necessariamente quello di fatturazione. Anche con contatori e TA di classe 0.5S su entrambi i punti, le letture possono differire di circa il 2%: imposta la soglia almeno di tanto sotto l’obiettivo.
Alcune tariffe mantengono l’effetto di un picco in bolletta per più di un mese. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti descrive le clausole «ratchet», in cui la potenza fatturata è il maggiore tra il picco del mese e una percentuale del picco degli 11 mesi precedenti. Altre tariffe applicano il costo della potenza solo in determinate ore: un picco fuori da quelle fasce non genera tale costo.
Il calcolatore del fattore di carico mostra quanto è variabile il profilo:
Un fattore di carico del 50% indica che la potenza media richiesta è metà del picco. Non dice però se ridurlo sia economico: conta la forma del profilo. Un picco di 30 minuti al giorno sopra una base costante richiede 25 kWh di accumulo per eliminare 50 kW. Un plateau dalle 08:00 alle 18:00, con lo stesso fattore di carico, richiede 500 kWh per eliminare gli stessi 50 kW. Il calcolatore del costo dell’elettricità attribuisce un valore alla voce di potenza.
Costi della capacità in Irlanda e Gran Bretagna
Le tariffe di rete irlandesi e britanniche per i siti commerciali più grandi includono una quota basata sulla Maximum Import Capacity (MIC) concordata con il gestore, espressa in kVA. ESB Networks afferma che una MIC troppo alta comporta il pagamento di capacità inutilizzata, mentre una MIC troppo bassa genera costi per il superamento.
Un picco più basso riduce quindi la quota di capacità solo se viene ridotta anche la MIC. UK Power Distribution, gestore di rete britannico, consente una sola riduzione in 12 mesi e avverte che la vecchia capacità potrebbe non essere ripristinabile senza rinforzare la rete (documento tariffario, paragrafi 2.40 e 2.41).
Il sovrapprezzo per il superamento è il caso in cui un solo picco costa di più. UK Power Distribution calcola i kVA per ogni mezz’ora dall’energia attiva e reattiva e applica il massimo del periodo di fatturazione. Per ciascun kVA sopra la MIC addebita una quota giornaliera per l’intero periodo in cui avviene il superamento (paragrafi 2.43–2.45). In Irlanda, il tariffario ESB Networks 2022/23 prevede per i siti con misura a intervalli un sovrapprezzo pari a 5 volte la tariffa di capacità per ogni kVA eccedente, per l’intero periodo di fatturazione (nota 5 per i gruppi DG6–DG9b). In entrambi i casi, un solo intervallo ha un effetto di trascinamento per un periodo di fatturazione.
Poiché il limite è in kVA, il fattore di potenza conta. A 0,9 di fattore di potenza, 180 kW corrispondono a 200 kVA. Entrambe le reti addebitano anche l’energia reattiva oltre un terzo dell’energia attiva, soglia che corrisponde a un fattore di potenza medio di circa 0,95. Un inverter della batteria capace di fornire potenza reattiva, oppure un sistema di rifasamento, può ridurre il picco in kVA quando non basta ridurre i kW.
Controllare il carico di recupero
Gran parte dei carichi distaccati o spostati ritorna più tardi. Fa eccezione un carico che non serve più, come l’illuminazione di un’area vuota. Una batteria deve ricaricarsi. I veicoli elettrici la cui ricarica è stata limitata richiedono più potenza dopo l’evento (vedi la guida alla ricarica intelligente dei veicoli elettrici). Un impianto termico recupera l’energia non fornita.
Un semplice bilancio energetico quantifica il recupero termico. Un refrigeratore che lavora con un ciclo di servizio del 60% e si ferma per 30 minuti deve recuperare 0,6 × 30 = 18 minuti di raffrescamento alla piena capacità. Quando riparte alla piena capacità, solo il 40% sopra il normale ciclo di servizio recupera il deficit: funziona quindi al massimo per circa 18 / 0,4 = 45 minuti. È un limite inferiore: i ritardi nel riavvio e un’eventuale riduzione della temperatura sotto il set point lo aumentano. Se il refrigeratore assorbe 50 kW a pieno carico e in media 30 kW, aggiunge 20 kW al carico del sito per un intervallo e mezzo dopo l’evento. Se il recupero coincide con il processo a lotti, si crea un nuovo picco.
Controlla i 30–60 minuti dopo ogni intervento con la stessa attenzione riservata al picco. Il calcolatore della capacità di ricarica dei veicoli elettrici verifica per ciascun intervallo se i caricatori restano sotto il limite del sito.
Misurare prima e dopo
Registra i seguenti dati con l’intervallo usato dalla tariffa:
| Misura | Perché serve |
|---|---|
| Prelievo del sito, per intervallo | È il valore usato nella bolletta |
| Energia reattiva o fattore di potenza, per intervallo | La quota di capacità è in kVA, non in kW |
| Potenza di ogni risorsa controllata | Mostra l’effetto di ciascun intervento |
| Potenza con intervalli brevi, da pochi secondi a un minuto | Mostra la risposta e il carico di recupero |
| Immissione in rete, se il sito produce energia | Il contatore potrebbe compensare prelievo e immissione |
| Timestamp UTC, con la convenzione dell’intervallo dichiarata | Alcune esportazioni etichettano l’intervallo con l’ora iniziale, altre con quella finale: 17:00–17:30 può quindi comparire come 17:00 o 17:30. Nei giorni del cambio d’ora ci sono 46 o 50 mezz’ore. |
Confronta periodi equivalenti: gli stessi giorni della settimana, condizioni meteorologiche simili espresse in gradi giorno e livelli produttivi comparabili. Riporta la riduzione del picco misurata separatamente dal valore economico, che dipende dal contratto effettivo. La guida alla misura dei risparmi spiega come correggere una baseline.
Ridurre i picchi con EpiSensor
I monitor elettrici ZEM sul punto di ingresso e sui circuiti più importanti mostrano quali carichi creano il picco e quanto dura. Edge sul Gateway esegue la soglia come regola di Automation locale: un trigger sui dati del prelievo del sito, un ritardo di attivazione per ignorare i picchi brevi e un comando a un dispositivo che commuta un relè o scrive un set point. La regola gira sul Gateway senza dipendere da Internet. Edge verifica le condizioni di durata una volta al minuto, perciò una regola con ritardo di attivazione interviene un minuto o più dopo il superamento della soglia. Imposta la soglia tenendo conto di questo margine.
Gli stessi carichi possono essere offerti alla rete tramite un aggregatore. Il controllore di risposta alla domanda ZDR unisce la misura a una risposta locale alla frequenza della rete, tramite relè per un carico o generatore oppure un set point per una batteria o un UPS. Una centrale elettrica virtuale aggrega questi interventi, mentre la soluzione di risposta alla domanda mostra il sistema completo.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra riduzione dei picchi e spostamento dei carichi?
La riduzione dei picchi abbassa la massima potenza media per intervallo di un sito, per ridurre costi di potenza o capacità oppure restare sotto il limite di connessione. Lo spostamento dei carichi trasferisce il consumo a un altro periodo, quando l’energia costa meno. Spostare un processo fuori dal picco fa entrambe le cose. Far scaricare una batteria durante il picco lo riduce senza cambiare l’orario di funzionamento del processo.
Come riduce i picchi una batteria?
Il controllore mantiene il prelievo del sito sotto una soglia. Quando il carico la supera, la batteria si scarica a valle del contatore e fornisce la differenza. Servono potenza sufficiente per il massimo superamento ed energia sufficiente per l’area del profilo sopra la soglia durante il picco più lungo atteso. La ricarica va programmata quando la sua potenza, sommata al carico del sito, resta sotto la soglia.
Ridurre i picchi fa risparmiare energia?
Non di per sé: riduce la massima potenza richiesta. Una batteria aggiunge perdite di conversione, quindi l’energia totale aumenta all’incirca del 10% dell’energia spostata nell’esempio al 90% di rendimento. Eliminare un carico che non serve più, come l’illuminazione in un’area vuota, fa invece risparmiare energia.