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Rilevamento dell’islanding e meccanismi di commutazione rapida nei sistemi di accumulo di energia ibridi (On-Grid / Off-Grid)

Islanding detection process in hybrid energy storage systems.

Nei moderni sistemi di accumulo di energia, specialmente negli ESS ibridi che operano sia in modalità on-grid che off-grid, il rilevamento dell’islanding e i meccanismi di commutazione rapida svolgono un ruolo fondamentale. Quando si verifica un guasto o un’interruzione della rete, il sistema deve rilevare immediatamente la disconnessione (islanding) e passare senza interruzioni alla modalità off-grid per garantire la continuità dell’alimentazione elettrica.

Questa capacità di transizione rapida determina non solo la stabilità e l’affidabilità del sistema di accumulo, ma anche la sua idoneità per applicazioni critiche come fabbriche, data center e supermercati, dove anche un secondo di interruzione può causare perdite significative.

Che cos’è l’islanding nei sistemi connessi alla rete?

In un sistema di accumulo di energia o fotovoltaico connesso alla rete, si parla di islanding quando la rete elettrica pubblica si interrompe, ma la generazione locale (come PV ed ESS) continua ad alimentare i carichi locali in modo indipendente.

Sebbene ciò possa sembrare vantaggioso, l’islanding non intenzionale è pericoloso. Se la rete viene riattivata mentre il sistema locale è ancora operativo, possono verificarsi gravi fluttuazioni di tensione, danni alle apparecchiature e rischi per la sicurezza dei tecnici.

Per questo motivo, il rilevamento dell’islanding è obbligatorio in tutti i sistemi connessi alla rete, per garantire che il sistema si disconnetta immediatamente in caso di guasto.

Tecniche di rilevamento dell’islanding

I moderni Power Conversion Systems (PCS) utilizzano diverse tecniche di rilevamento, suddivise in metodi passivi, attivi e ibridi.

(1) Metodi passivi

Monitorano i parametri della rete come tensione, frequenza e angolo di fase.
Metodi comuni:

  • Rilevamento di sotto/sovratensione (UV/OV)

  • Rilevamento di sotto/sovrafrequenza (UF/OF)

  • Tasso di variazione della frequenza (ROCOF)

  • Rilevamento del salto di fase (PJD)

Vantaggi: semplici, economici, non disturbano la rete.
⚠️ Limite: sensibilità ridotta per piccoli eventi di islanding (zona di non rilevamento).

(2) Metodi attivi

Introducono un piccolo segnale di disturbo nella rete e analizzano la risposta del sistema.
Tecniche comuni:

  • Active Frequency Drift (AFD)

  • Sandia Frequency Shift (SFS)

  • Metodo di misurazione dell’impedenza

Vantaggi: alta sensibilità, efficaci anche in reti deboli.
⚠️ Limite: maggiore complessità e possibile impatto sulla qualità dell’energia.

(3) Metodi ibridi

Combinano monitoraggio passivo e iniezione attiva per ottenere precisione e stabilità ottimali.

Il PCS di FFDPOWER integra un algoritmo ibrido di rilevamento potenziato dall’intelligenza artificiale, che regola in tempo reale la sensibilità in base alle condizioni di rete — garantendo sicurezza e continuità operativa.

Commutazione rapida tra modalità on-grid e off-grid

Una volta rilevato lo stato di islanding, l’ESS deve eseguire una commutazione rapida di modalità:

  • Da On-Grid → Off-Grid (modalità isola)

  • Da Off-Grid → On-Grid (modalità di risincronizzazione)

Questa transizione deve essere senza interruzioni, idealmente entro pochi millisecondi, per mantenere la continuità dell’alimentazione alle apparecchiature sensibili.

(1) Da On-Grid a Off-Grid

Quando la rete fallisce:

  1. Il PCS rileva immediatamente la perdita di tensione o frequenza.

  2. Il sistema si isola elettricamente dalla rete.

  3. L’ESS entra in modalità grid-forming, fornendo riferimento di tensione e frequenza ai carichi locali.

  4. L’EMS ribilancia il flusso di potenza per mantenere stabilità e carico equilibrato.

Il PCS di FFDPOWER raggiunge tempi di commutazione inferiori a 10 ms, garantendo nessuno sfarfallio visibile o riavvio di apparecchiature anche in caso di disconnessione improvvisa.

(2) Da Off-Grid a On-Grid

Quando la rete viene ripristinata:

  1. Il sistema monitora continuamente tensione, frequenza e fase della rete.

  2. Esegue un controllo di sincronizzazione per allineare i parametri del proprio output con quelli della rete.

  3. Una volta raggiunto l’allineamento, si riconnette in modo graduale.

Questa sincronizzazione morbida evita correnti di spunto e shock di tensione, prolungando la vita utile delle apparecchiature e garantendo la sicurezza.

Tecnologie chiave per una commutazione senza interruzioni

I sistemi di accumulo ibridi di FFDPOWER integrano le seguenti tecnologie di controllo avanzate:

  • 🧠 Controllo adattivo basato su AI: prevede il comportamento della rete e ottimizza dinamicamente le soglie di rilevamento.

  • ⚙️ Controllo VSG (Virtual Synchronous Generator): fornisce tensione e frequenza stabili durante l’islanding.

  • 🔄 Dynamic Phase-Locked Loop (dPLL): consente una sincronizzazione ultrarapida con minime deviazioni transitorie.

  • 🔋 Architettura PCS bidirezionale: assicura risposta istantanea di potenza durante le transizioni.

  • ☁️ FFD Cloud EMS: monitora i dati di stabilità della rete, consentendo diagnosi remote e commutazioni predittive.

Applicazioni reali

Nelle microreti ibride — come parchi industriali, data center remoti e complessi commerciali off-grid — il rilevamento rapido dell’islanding e la commutazione istantanea garantiscono:

  • Continuità dell’alimentazione durante i blackout

  • Transizione fluida tra energia rinnovabile e rete

  • Maggiore durata delle apparecchiature

  • Migliore affidabilità del sistema

Ad esempio, le soluzioni di accumulo ibride FFD POWER installate in un supermercato del Mediterraneo consentono un funzionamento istantaneo in modalità off-grid durante le fluttuazioni della rete, mantenendo la stabilità della refrigerazione e l’operatività del negozio.

Conclusione

Nell’era dei sistemi energetici intelligenti e resilienti, il rilevamento dell’islanding e la commutazione rapida non sono più opzionali: sono funzionalità essenziali che definiscono le prestazioni di ogni ESS ibrido.

Le piattaforme PCS ed EMS avanzate di FFD POWER offrono:

  • Commutazione senza interruzioni in meno di 10 ms

  • Algoritmi di rilevamento potenziati da AI

  • Controllo grid-forming ad alta affidabilità

  • Riconnessione sicura senza instabilità

Queste tecnologie consentono alle aziende di ottenere operazioni ininterrotte, massima autonomia energetica e miglior ritorno sugli investimenti, anche in condizioni di rete imprevedibili.

Sei pronto?

Siamo pronti a collaborare e guidare l’innovazione nella conservazione dell’energia.