Dal camion elettrico alla rete

Da un progetto di valutazione per camion elettrici di una società partner è stato possibile ottenere otto grandi batterie di trazione con una capacità nominale di 560 kWh per una seconda vita. Il campo di applicazione di queste batterie è fortemente limitato, rendendole poco attraenti per applicazioni più piccole, soprattutto perché erano funzionali solo quando collegate insieme come cluster di 4 batterie ciascuna. Pertanto, è stato deciso che da queste ne sarebbe nato un grande accumulatore come vetrina per stabilizzare la rete elettrica svizzera.

La stabilizzazione della rete con un accumulatore di batterie Second-Life serve all'integrazione delle energie rinnovabili e tuttavia risparmia risorse per l'uso dei materiali.

In solo un anno - dai progetti di pianificazione fino all'avvio operativo qualificato nel mercato dell'energia di regolazione - sono stati compiuti passi entusiasmanti che hanno dimostrato l'agilità e la competenza della Modual AG. 

Da febbraio 2026 il sistema è in funzione con una capacità utile di circa 500 kWh e una potenza di rete approvata di 345 kW con affidabilità al 100% per Swissgrid.

Figura 1. Camion elettrico (eforce, 2026)

Dopo la prova delle batterie, la scelta del sito

Dopo che il loro futuro campo di applicazione è stato chiaramente definito, le batterie sono state nuovamente esaminate con cura dopo il loro lungo sonno della bella addormentata. Lo stato delle batterie – un fattore decisivo nella selezione delle batterie Second-Life – si è dimostrato eccezionalmente buono. Prima erano state utilizzate solo in operazioni di prova, prima di essere successivamente in attesa del loro prossimo utilizzo per diversi anni.

A febbraio 2025 è iniziata la pianificazione con la scelta del sito, richieste di condizioni di rete e di connessione, contratti di locazione e uso, permessi di costruzione così come la pianificazione grossolana della struttura tecnica. 

Anche il sito dà al suo edificio una seconda vita

Come sito è stato scelto un piccolo spazio tecnico di 4,5 x 2,5 m di un ex progetto minerario, che è vicino con un adeguato collegamento alla rete con trasformatore di media tensione. Questa base si rivela determinante per il successo economico in molti di questi progetti di grandi accumulazioni. Espandere o creare un nuovo collegamento alla rete può causare ritardi e costi considerevoli.

L'elettronica di potenza come chiave per il collegamento alla rete

Nella valutazione di inverter delle batterie adatti per il collegamento potente alla rete sono stati prima selezionati diversi, moderni inverter ibridi fotovoltaici e testati con un cluster di batterie. La configurazione di più di tali dispositivi su un circuito intermedio a corrente continua non è (ancora) un caso d'uso comune per questi dispositivi e quindi non si poteva garantire un funzionamento affidabile.

Come inverter delle batterie è stato trovato poi un prodotto adatto presso un fornitore già noto. Ci siamo basati su un modulo inverter montato su rack raffreddato ad acqua per portare il più possibile il calore disperso fino a 15 kW all'esterno, nel dato, piccolissimo spazio. Anche questi moduli sono stati prima testati ampiamente con una combinazione di batterie prima che la pianificazione del rack dell'inverter fosse finalizzata.

Figura 2. Un inverter ibrido Deye in operazione di prova con le batterie dei camion.

Un ulteriore effetto attraente dell'elettronica di potenza raffreddata ad acqua è la sua alta densità di potenza. In un rack server con una superficie di base di solo 80 cm x 160 cm, è stato possibile alloggiare facilmente 12 moduli inverter con una potenza totale di 420 kW inclusa la gestione SPS per l'intero impianto, la pompa di circolazione e altri armature. Il refrigeratore d'acqua-aria necessario per il circuito di raffreddamento è montato all'esterno dell'edificio e consente il funzionamento dell'impianto alla massima potenza in continuo anche a temperature estive. 

Figura 3. Refrigeratore acqua-aria all'esterno dell'edificio.

Come i colossi delle batterie hanno trovato il loro posto

L'installazione delle batterie, ciascuna del peso di 450 kg, è stata effettuata a parte il trasporto con la gru con forza muscolare e attrezzature di sollevamento - Attrezzature pesanti non avrebbero potuto essere trasportate fino al luogo di installazione. Le batterie passeranno i prossimi 15 a 20 anni su un normale scaffale per carichi pesanti - ben curate termicamente da un sistema di gestione della temperatura, che può riscaldare e raffreddare le batterie attraverso il circuito dell'acqua separato.

Figura 4. Gru che posiziona le pesanti batterie e l'elettronica di potenza al sito di installazione.

Figura 5. Batterie prima del sito di installazione.

Figura 6. L'installazione delle batterie è stata effettuata a parte il trasporto con la gru attraverso manipolazioni manuali.

Messa in esercizio graduale

Dopo che il collegamento alla rete tra il trasformatore esistente e il quadro elettrico appena installato è stato posto e controllato a metà gennaio 2026, l'impianto è andato in rete per la prima volta il 19.01.2026. Sono stati riempiti i circuiti di raffreddamento, effettuati test, regolati i parametri e tutto è stato preparato per il test di prequalificazione con il fornitore di servizi per il pool di energia di regolazione e Swissgrid. Questa cosiddetta “Prequalificazione” serve agli operatori e gestori di pool di energia di regolazione per validare che l'impianto si comporta correttamente e può essere controllato da remoto in modo affidabile e senza ritardi. 

Il test è avvenuto all'inizio di febbraio e così il sistema ha potuto passare senza ulteriori contestazioni già al 16.02.2026 nel mercato dell'energia di regolazione qualificata. 

Figura 7. Vista con vista mare: Dettaglio con cablaggio dei moduli di potenza.

Compiti e remunerazione del sistema di batterie nella rete elettrica 

La potenza di regolazione garantisce che la produzione e il consumo di energia nella rete elettrica nazionale e internazionale siano sempre in equilibrio, in modo che la frequenza della rete rimanga stabile. Se necessario, l'operatore della rete di trasmissione organizza adeguamenti di potenza a breve termine presso centrali, accumulazioni o consumatori flessibili. Questi offrono la loro potenza disponibile tramite aste centrali in cui viene acquistata la potenza di regolazione necessaria. 

Figura 8. Illustrazione del mercato dell'energia di regolazione (Primeo Energie, 2026)

Gli accumulazioni di batterie aprono nuove possibilità rispetto alle capacità delle centrali convenzionali. Possono non solo immettere energia nella rete per breve tempo (energia di regolazione positiva) ma anche assorbire energia in eccesso (energia di regolazione negativa) - e questo rispetto alle centrali idroelettriche con molto breve tempo di reazione e alti rendimenti.

Rispetto alla loro capacità, le batterie sono comunque significativamente più piccole rispetto alle grandi centrali storicamente centrali. Per fare in modo che la Swissgrid non debba gestire numerosi piccoli sistemi, ci sono i cosiddetti Pooler, che si occupano dell'impegno amministrativo e il controllo sull'ultimo miglio contro un margine definito, consentendo anche a piccole capacità di partecipare nel mercato dell'energia di regolazione. Nell'impianto qui mostrato, collaboriamo con Primeo Energie.

Un accumulatore può ottenere un rendimento annuale di circa CHF 70'000.-/MW in un impiego (2024 & 2025), nel 2022 & 2023 le remunerazioni erano addirittura 5 volte tanto. In questo modo tali investimenti possono ripagarsi in pochi anni - soprattutto se i prerequisiti riguardo a sito e collegamento alla rete sono già dati. 

Ulteriore sicurezza degli investimenti può essere raggiunta collegando diversi modelli di utilizzo come il picco di carico o l'ottimizzazione dell'autoconsumo di edifici vicini. La riserva di potenza (kW) è interessante per il mercato dell'energia di regolazione, la riserva di energia (kWh) per l'ottimizzazione dell'autoconsumo o l'arbitrato.

Specifiche tecniche

L'impianto di accumulatore di batterie installato è tecnicamente costituito da due sottosistemi identici ciascuno da  un Second-Life cluster di batterie, costituito da 4 batterie di trazione ad alta tensione raffreddate ad acqua con una capacità totale di 560 kWh (nominale) e 6 convertitori AC-DC assegnati ciascuno. 

Un sottosistema ha una capacità di 280 kWh a una tensione nominale di 650 VDC. 

Le batterie sono situate su due scaffali per carichi pesanti disposti uno dietro l'altro, che si inseriscono nella parte posteriore della stanza.

Figura 9. Da sinistra a destra: Rack delle batterie, armadio per elettronica di potenza e quadro elettrico con contatore.

Gli inverter sono assemblati insieme alla gestione principale e ad altre componenti per il loro raffreddamento ad acqua in un rack. Dispongono di una potenza di picco di 12 × 35 kW, ovvero 420 kW. La potenza del sistema è limitata nel funzionamento normale in base al collegamento alla rete a 345 kW.

Il quadro elettrico con i contatori di energia e le protezioni principali così come gli interruttori principali è fissato a destra sulla parete e collega l'impianto di batterie al trasformatore della rete vicino.

Figura 10. Illustrazione dell'impianto delle batterie grandi al sito di utilizzo.

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