Battery Energy Storage Systems: perché il BESS è un vantaggio per le aziende

In Italia la diffusione di impianti da fonti rinnovabili in ambito industriale sta entrando in una nuova fase. Il focus principale delle aziende oggi si sposta dalla semplice produzione alla gestione intelligente dell’energia, perché il solo fatto di generare elettricità da fonte rinnovabile non garantisce di per sé il massimo beneficio economico.

Sempre più spesso le aziende si accorgono che in alcune fasce orarie producono energia in eccesso rispetto ai fabbisogni interni, mentre in altri momenti sono costrette a prelevare dalla rete a condizioni economiche meno favorevoli. In questo contesto, il ruolo dell’energy storage diventa centrale: non si tratta più soltanto di avere un impianto fotovoltaico, ma di poter decidere quando utilizzare l’energia prodotta, come ridurre i picchi di domanda e quanto dipendere dalla rete.

Il principale strumento per fare questo salto di qualità sono i Battery Energy Storage Systems (BESS), sistemi di accumulo elettrochimico progettati per lavorare insieme agli impianti da rinnovabili e alle utenze aziendali.

Il BESS è un insieme integrato di componenti, batterie, elettronica di potenza, sistemi di monitoraggio e controllo che trasformano l’energia generata in un asset flessibile, gestibile e strategico per la competitività dell’impresa.

Come funziona un BESS in un impianto

Il funzionamento di un BESS, pur poggiando su principi elettrochimici complessi, può essere descritto in modo chiaro dal punto di vista operativo. In un impianto aziendale tipico, il sistema di accumulo si collega da un lato all’impianto fotovoltaico, o ad altre fonti rinnovabili, e dall’altro alla rete interna dell’azienda, in dialogo con la rete pubblica.

Quando il fotovoltaico produce energia, una parte viene consumata direttamente dalle utenze, mentre la parte non immediatamente utilizzata può essere immagazzinata nel BESS.

Durante la fase di carica, l’energia elettrica in eccesso viene convertita in energia chimica all’interno delle celle della batteria. Gli ioni di litio si spostano tra gli elettrodi attraversando l’elettrolita e il sistema immagazzina così una quantità di energia che potrà essere resa disponibile in un secondo momento.

Quando, invece, la produzione da rinnovabili cala o il fabbisogno dell’azienda aumenta, il BESS passa alla fase di scarica: le reazioni elettrochimiche si invertono, l’energia chimica torna a essere energia elettrica e viene fornita alle utenze o, se previsto, ceduta alla rete.

Attraverso un sistema di controllo dedicato, il BESS decide dinamicamente se conviene accumulare energia, utilizzarla internamente o inviarla verso l’esterno.

Nelle configurazioni più evolute, le logiche di gestione non si basano solo su parametri tecnici, come lo stato di carica delle batterie, la potenza disponibile dal fotovoltaico e il carico istantaneo dell’impianto, ma tengono conto anche di fattori economici come fasce orarie, prezzi dell’energia, contratti di fornitura ed eventuali servizi di rete attivabili.

Un aspetto particolarmente rilevante per le aziende riguarda i picchi di potenza, molte realtà produttive o del terziario avanzato hanno profili di consumo caratterizzati da momenti in cui la potenza richiesta alla rete sale bruscamente, ad esempio all’avvio di macchinari, linee produttive, sistemi di condizionamento o carichi concentrati in alcune ore.

In queste situazioni, il BESS può intervenire fornendo parte della potenza istantanea direttamente dalle batterie. Così il picco visto dalla rete si riduce, con effetti positivi sia sui costi legati alla potenza impegnata, sia sulla stabilità complessiva dell’alimentazione.

In sintesi, il BESS consente di spostare nel tempo l’energia prodotta da fonti rinnovabili, rendendola disponibile quando è più utile per l’azienda. Al tempo stesso, agisce come cuscinetto tra l’impianto interno e la rete, smorzando sbalzi di potenza e contribuendo a modellare il profilo di consumo in modo più efficiente.

Architettura di un BESS: involucro, batterie, BMS e PCS

Dietro il funzionamento apparentemente lineare di un sistema di accumulo si nasconde un’architettura tecnica articolata, che si può idealmente suddividere in quattro blocchi principali: l’involucro che ospita il sistema, le batterie, il sistema di gestione della batteria (BMS) e il sistema di conversione di potenza (PCS). La qualità progettuale e realizzativa di ciascuno di questi elementi incide in modo diretto sulle prestazioni, sull’affidabilità e sulla sicurezza complessiva dell’impianto.

Involucro

L’involucro, che può essere un armadio industriale o un container metallico, svolge una funzione sia strutturale sia logistica. In ambito commerciale e industriale è frequente la scelta di container prefabbricati, installati all’esterno dei fabbricati, che permettono di concentrare batterie, quadri elettrici, sistemi di controllo e condizionamento in un unico volume facilmente trasportabile e installabile. Questa soluzione consente anche di ridurre i tempi di cantiere, perché il sistema può essere preassemblato e testato in fabbrica, per poi essere posato presso il sito del cliente.

All’interno dell’involucro sono presenti sensori ambientali che monitorano costantemente parametri come temperatura e umidità. Il controllo di queste grandezze non è un semplice dettaglio, perché la vita utile e la sicurezza delle batterie dipendono fortemente dalle condizioni ambientali.

Per questo motivo, i container possono essere dotati di sistemi di ventilazione, di condizionamento dell’aria o di raffreddamento a liquido, in grado di mantenere l’ambiente interno entro intervalli di temperatura ottimali. In occasione di guasti gravi, questi sistemi, integrati con dispositivi antincendio e di rilevazione fumi, contribuiscono a limitare la propagazione di un eventuale incendio o di fenomeni di surriscaldamento incontrollato.

Batterie

Le batterie negli impianti C&I sono quasi sempre basate su tecnologia agli ioni di litio. Questa famiglia di batterie si è imposta per diversi motivi: permette di concentrare molta energia in volumi relativamente ridotti, offre una buona capacità di erogare potenza in tempi rapidi e sopporta un numero elevato di cicli di carica e scarica prima di arrivare alla fine vita.

Dal punto di vista strutturale, una tipica cella agli ioni di litio è composta da un anodo, spesso in grafite, un catodo basato su ossidi metallici che ospitano il movimento degli ioni, un elettrolita che consente il trasferimento degli ioni e un separatore che mantiene isolati gli elettrodi dal punto di vista elettrico pur permettendo il passaggio degli ioni. Le celle sono poi raggruppate in moduli e stringhe per raggiungere la tensione e la capacità richieste dal progetto.

BMS

Il comportamento delle batterie viene gestito dal Battery Management System (BMS), che può essere considerato il cervello del sottosistema di accumulo. Il BMS misura e monitora in continuo tensione, corrente e temperatura delle celle e dei moduli, rilevando eventuali anomalie e intervenendo quando vengono superati limiti di sicurezza.

Tra i suoi compiti rientrano la prevenzione di situazioni come sovraccarica, scarica profonda, surriscaldamento e squilibrio tra i moduli, tutti fenomeni che possono compromettere sia la sicurezza sia la durata delle batterie.

Inoltre, il BMS si occupa di bilanciare la carica tra le celle, in modo che non vi siano elementi sovraccaricati o sottoutilizzati, condizione che nel lungo periodo porterebbe a una degradazione precoce dell’intero pacco batteria. Per l’azienda, un buon BMS significa ridurre i rischi operativi e allo stesso tempo preservare l’investimento, prolungando la vita utile del sistema.

PCS

Il Power Conversion System (PCS) è il blocco che mette in comunicazione il mondo in corrente continua (DC) delle batterie con il mondo in corrente alternata (AC) della rete e delle utenze. Il PCS integra convertitori DC/DC e DC/AC, trasformatori, sistemi di protezione e logiche di controllo dedicate.

La sua funzione è duplice: da un lato gestire in modo efficiente lo scambio di energia in carica e scarica tra batterie, impianto fotovoltaico e rete interna dell’azienda; dall’altro garantire la compatibilità elettrica e la sicurezza, sincronizzandosi con la rete, regolando la potenza attiva e, se richiesto, fornendo supporto di potenza reattiva.

In caso di anomalie di rete, il PCS è progettato per portare il sistema rapidamente in uno stato di sicurezza, scollegando il BESS e prevenendo danni ai componenti o alle utenze.

I vantaggi per le aziende: energia, costi e stabilità

Nel contesto aziendale, installare un BESS significa ripensare in modo profondo il modo in cui si produce e si utilizza l’energia. I benefici sono diversi e si intrecciano fra loro, generando un impatto complessivo sulla competitività, sulla sostenibilità e sulla resilienza dell’impresa.

Aumento dell’autoconsumo

L’aumento dell’autoconsumo è spesso il primo obiettivo percepito dalle aziende che si avvicinano allo storage. Senza un sistema di accumulo, una parte dell’energia prodotta dal fotovoltaico viene necessariamente immessa in rete perché non può essere utilizzata in tempo reale. Con il BESS, invece, la quota di energia prodotta che viene effettivamente usata all’interno dell’azienda cresce, riducendo il prelievo dalla rete nelle ore di produzione e rendendo disponibile energia anche nelle ore in cui l’impianto non genera, ad esempio di sera o nelle giornate con scarsa radiazione solare.

Riduzione dei picchi di potenza

La riduzione dei picchi di potenza incide sui costi legati alla potenza impegnata e sull’esposizione dell’azienda ai momenti di massimo prelievo. Sfruttando il BESS come fonte di potenza istantanea in supporto alla rete, è possibile attenuare gli spike di consumo che compaiono quando si avviano contemporaneamente più carichi pesanti. Questo può tradursi in un profilo di prelievo più regolare e in una contrattualizzazione della potenza più efficiente, riducendo eventuali penali o costi aggiuntivi associati a superamenti di soglie.

Ottimizzazione dei costi di acquisto energia

L’ottimizzazione dei costi di acquisto energia apre scenari ancora più raffinati. In presenza di tariffe differenziate per fasce orarie o di mercati in cui il prezzo dell’energia varia nel tempo, un BESS consente di spostare parte dei consumi dall’orario caro all’orario meno caro.

L’azienda può, ad esempio, decidere di caricare le batterie nelle fasce in cui l’energia costa meno, per poi utilizzare l’energia accumulata in fasce più costose. Questo meccanismo, noto come arbitraggio energetico, richiede una gestione attenta e un’integrazione con i sistemi di monitoraggio e controllo, ma può generare risparmi significativi nel medio periodo.

Maggiore resilienza e continuità operativa

La maggiore resilienza e continuità operativa è un beneficio spesso percepito in modo meno immediato, ma fondamentale. Un sistema di accumulo ben integrato può offrire un certo grado di supporto in caso di micro-interruzioni, cali di tensione o disturbi di rete, proteggendo processi sensibili e apparecchiature critiche da fermate improvvise.

Per alcune aziende, soprattutto in settori dove la continuità delle lavorazioni è essenziale, questo aspetto può essere decisivo per ridurre sprechi, scarti e perdite produttive.

Tutti questi vantaggi, però, non si manifestano automaticamente. È indispensabile che il BESS sia progettato e dimensionato in modo coerente con il profilo energetico reale dell’azienda.

La scelta della capacità di accumulo, della potenza di carica e scarica, della tecnologia di batteria, delle logiche di utilizzo e dei cicli previsti deve derivare da un’analisi accurata dei consumi, delle produzioni e dei contratti di fornitura.

Un audit energetico ben fatto, condotto da un professionista esperto, è lo strumento che permette di tradurre le esigenze dell’azienda in una soluzione di storage realmente efficace.

Lo sviluppo dei BESS in Italia nel segmento C&I

Lo sviluppo dei sistemi di accumulo elettrochimico ha seguito una traiettoria che parte dal residenziale per arrivare, sempre più, al mondo commerciale e industriale.

I primi anni di diffusione dello storage sono stati caratterizzati da migliaia di piccoli sistemi abbinati agli impianti fotovoltaici domestici, con taglie di pochi kWh, orientati principalmente a incrementare l’autoconsumo delle famiglie. Col passare del tempo, però, la consapevolezza degli operatori e l’evoluzione del contesto energetico hanno spinto anche le aziende a valutare il ruolo dell’accumulo nei propri siti.

Oggi, nel segmento C&I, si osserva una crescente presenza di sistemi BESS di taglia intermedia, in genere compresa tra poche decine e alcune centinaia di kWh. Questi impianti vengono installati su capannoni industriali, centri logistici, strutture della grande distribuzione, edifici terziari e siti produttivi con importanti carichi elettrici.

L’obiettivo non è solo quello di seguire la diffusione delle rinnovabili, ma di costruire un ecosistema energetico aziendale più equilibrato, meno esposto alle oscillazioni dei costi e più capace di valorizzare la produzione da fotovoltaico.

Man mano che cresce la penetrazione delle fonti rinnovabili e che il sistema elettrico nel suo complesso chiede maggiore flessibilità agli utilizzatori, lo storage diventa un tassello strutturale delle strategie energetiche aziendali.

Affiancare agli impianti di generazione rinnovabile un BESS ben progettato significa non solo ridurre la bolletta, ma anche posizionare l’azienda in un orizzonte in cui l’energia viene gestita come una risorsa strategica.