BESS: battery energy storage system

BESS (stoccaggio energetico in batteria) è un sistema di accumulo elettrochimico di energia, ovvero un impianto costituito da sottosistemi, apparecchiature e dispositivi necessari all’immagazzinamento dell’energia ed alla conversione bidirezionale della stessa in energia elettrica in media tensione. Questi sistemi sono fondamentali per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e migliorare le prestazioni delle reti di trasmissione e distribuzione.

L’integrazione di sistemi di accumulo negli impianti fotovoltaici permette di stoccare il surplus di energia prodotta e non auto consumata, apportando numerosi vantaggi sia dal punto di vista ambientale che economico. Per sfruttare appieno questi vantaggi, è fondamentale dimensionare correttamente la capacità delle batterie in base ai consumi energetici.

Un sistema di accumulo non adeguatamente dimensionato potrebbe non soddisfare le esigenze energetiche, rendendo l’investimento inefficace. Per evitare questo rischio, puoi utilizzare uno specifico software di progettazione fotovoltaica in grado di supportarti efficacemente nelle scelte relative alla tipologia del sistema di accumulo e al suo dimensionamento.

Cosa si intende per BESS?

BESS sta per battery energy storage system ed è un sistema che utilizza batterie elettrochimiche per trasformare l’energia elettrica in energia chimica durante la fase di carica e, successivamente, riconvertirla in energia elettrica durante la fase di scarica.

Questi sistemi sono rinomati per la loro capacità di rispondere rapidamente sia all’assorbimento che al rilascio di energia e si basano su batterie ricaricabili molteplici volte. Questi sistemi determinano quando immagazzinare l’energia per creare riserve o rilasciarla nella rete.

Come funziona un sistema BESS (Battery Energy Storage System)?

Il funzionamento di un sistema BESS si basa sull’impiego di una o più batterie per l’accumulo di energia. Queste batterie possono essere caricate in vari modi, come utilizzando l’elettricità in eccesso prodotta da impianti eolici o fotovoltaici, o collegandole alla rete elettrica durante i periodi di bassa domanda. Quando integrati con software avanzati, i sistemi BESS diventano piattaforme capaci di sfruttare la capacità di accumulo delle batterie insieme a tecniche di intelligenza artificiale e algoritmi di machine learning per coordinare la produzione di energia e i sistemi di controllo computerizzati.

Questi sistemi determinano quando immagazzinare l’energia per creare riserve o rilasciarla nella rete. L’energia accumulata viene poi rilasciata durante i periodi di picco della domanda, contribuendo a mantenere bassi i costi dell’elettricità e garantendo una fornitura stabile.

Nella catena di produzione energetica, i sistemi BESS sono collocati prima della sezione di trasmissione energetica e operano in parallelo con vari componenti per la gestione e distribuzione dell’energia elettrica.

Quali sono le diverse tipologie di batterie utilizzate nei sistemi BESS?

La cella elettrolitica di un pacco batterie in un sistema BESS può essere realizzata utilizzando diverse tecnologie, che si differenziano per:

• la coppia di specie elettrochimiche coinvolte nella reazione;
• il tipo di elettrolita utilizzato;
• le caratteristiche costruttive del sistema.

Le principali tipologie di celle elettrolitiche includono:

• batterie con elettrolita acquoso:
  • batterie al piombo acido;
  • batterie al nichel/cadmio;
  • batterie al nichel/metallo idruro;
• batterie agli ioni di litio;
• batterie a circolazione di elettrolita:
  • batterie a flusso
• batterie ad alta temperatura:
  • batterie al sodio/zolfo;
  • batterie al sodio/cloruro di nichel.

Tipologie di batterie BESS

Batterie agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio rappresentano la tecnologia più avanzata nel campo dell’accumulo elettrochimico grazie alla loro elevata potenza specifica. Il loro principale svantaggio è il costo elevato dovuto alla necessità di implementare sistemi di sicurezza per prevenire il sovraccarico.

Esistono molte varianti di batterie al litio, con diverse composizioni di catodi, ma tutte condividono una struttura di base comune. Questi dispositivi includono un anodo generalmente realizzato in grafite e un catodo costituito da un ossido di metallo, formando una struttura a strati o a tunnel che facilita l’inserimento e l’estrazione degli ioni di litio. L’elettrolita, che può essere sia liquido che polimerico, collega l’elettrodo positivo e negativo, separati da uno strato isolante elettronico, solitamente in poliolefina.

Le reazioni elettrochimiche variano a seconda del tipo di cella, ma la tensione a circuito aperto è compresa tra 3,6 e 3,85 V.

Le batterie al litio richiedono una gestione cauta per evitare problemi come la fuga termica e il rilascio di vapori infiammabili. Per questo motivo, sono dotate di un sistema di gestione della batteria (BMS) e sono racchiuse in contenitori metallici.

Infine, un altro aspetto critico è il loro degrado nel tempo che porta a una progressiva riduzione della capacità rispetto ai dati di fabbrica, anche in assenza di cicli di carica/scarica.

Batterie piombo/acido

Le batterie al piombo-acido sono costituite da un elettrodo di piombo e un elettrodo di biossido di piombo immersi in una soluzione di acido solforico.

Esistono diverse tipologie di accumulatori al piombo-acido, suddivise principalmente in due categorie:

• batterie aperte, che possiedono aperture attraverso le quali vengono rilasciati idrogeno e ossigeno prodotti durante la ricarica;
• batterie ermetiche, che richiedono meno manutenzione, occupano meno spazio e limitano l’emissione di idrogeno.

Nelle batterie al piombo, l’autoscarica è provocata da reazioni parassite che gradualmente consumano la carica immagazzinata, portando alla scarica completa nel tempo. Normalmente, l’autoscarica causa una diminuzione della carica di circa il 2-3% al mese.

La vita utile delle batterie al piombo può variare dai 6 ai 15 anni, ma si riduce notevolmente se la batteria è soggetta a richieste di potenza elevate. I principali vantaggi delle batterie al piombo-acido includono costi di investimento relativamente bassi, una tecnologia consolidata e un’efficiente riciclabilità. Questo tipo di batteria è ampiamente utilizzato nei veicoli e in altre applicazioni che richiedono elevate correnti di carico.

Batterie nichel/cadmio e nichel/metallo idruro

Le batterie al nichel-cadmio operano in modo simile alle batterie al piombo-acido, ma il loro uso è stato vietato dal 2006 a causa della tossicità del cadmio utilizzato come anodo. Questi sistemi di accumulo di energia si basano su reazioni elettrochimiche di carica e scarica che avvengono tra:

• un elettrodo positivo, contenente idrossido di nichel come materiale attivo;
• un elettrodo negativo, composto da cadmio metallico.

Una membrana permeabile separa gli elettrodi, permettendo il flusso degli ioni, e sono immersi in un elettrolita di idrossido di potassio acquoso, che rimane relativamente stabile durante l’operazione.

Durante la scarica, l’idrossido di nichel si combina con l’acqua producendo idrossido di nichel e ioni idrossido, mentre l’elettrodo negativo genera idrossido di cadmio. È importante notare che le batterie al nichel-cadmio possono essere soggette all’effetto memoria, il che significa che il loro rendimento può diminuire con l’uso ripetuto.

In alternativa, il cadmio può essere sostituito con una lega in grado di assorbire idrogeno, creando così le batterie al nichel-metallo idruro. Queste batterie offrono una capacità due o tre volte superiore rispetto alle batterie al nichel-cadmio di pari dimensioni e presentano un effetto memoria meno pronunciato.

Batterie a flusso

Le batterie a flusso immagazzinano energia utilizzando due elettroliti liquidi, uno positivo e uno negativo, che circolano tramite pompe tra serbatoi e un’unità centrale (stack) con celle e membrane di scambio ionico.

Queste membrane permettono il passaggio selettivo degli ioni e sono fondamentali per il funzionamento ma costose. La potenza è determinata dal flusso delle pompe e dalla superficie delle membrane, mentre la capacità energetica dipende dalla dimensione dei serbatoi.

Queste batterie sono ideali per applicazioni che richiedono risposte rapide e migliorano l’efficienza grazie all’uso di inverter per controllare le pompe. Tuttavia, temperature al di fuori del range ottimale (0-40°C) possono compromettere la circolazione degli elettroliti e l’efficienza energetica.

Pur avendo una durata teoricamente illimitata, il degrado dei componenti limita la loro vita operativa a circa 10.000 cicli, equivalenti a 20 anni di utilizzo.

Batterie ad alta temperatura

Le batterie ad alta temperatura comprendono le batterie al sodio/zolfo e al sodio/cloruro di nichel. Questi sistemi si distinguono per l’elevata temperatura operativa interna, che raggiunge circa 300°C, necessaria per mantenere gli elettrodi allo stato liquido e migliorare la conducibilità dell’elettrolita.

Rispetto alle batterie al piombo, le batterie ad alta temperatura offrono una durata maggiore, ma richiedono sistemi di sicurezza adeguati a causa delle elevate temperature di funzionamento.

Sono apprezzate per la loro alta densità energetica, elevati rendimenti energetici e buona longevità. Tuttavia, le loro prestazioni sono generalmente inferiori a quelle delle batterie agli ioni di litio.

Componenti di un sistema BESS: container, BMS, PCS, trasformatore

I componenti principali del sistema BESS sono:

• container contenente le batterie;
• BMS necessario a garantire la sicurezza e l’affidabilità delle batterie durante il funzionamento;
• PCS per la trasformazione BT/MT;
• trasformatore elevatore MT/AT.

Container contenente le batterie

Il contenitore è una struttura metallica autoportante, adatta per installazioni esterne, realizzata con profilati e pannelli coibentati. Questa configurazione consente di trasportare e installare l’intero sistema senza smontare i vari componenti, eccetto i moduli batteria che possono essere rimossi e trasportati separatamente se necessario.

Ogni container è dotato di sensori ambientali per monitorare costantemente temperatura e umidità interne. Su richiesta, può essere equipaggiato con sistemi di condizionamento e ventilazione per mantenere condizioni ottimali di funzionamento e un sistema di raffreddamento a liquido. La temperatura interna è controllata tramite termocoppie per rilevare eventuali rischi di incendio.

BMS

All’interno del sottosistema batteria è presente un sistema di gestione della batteria (BMS) che ha il compito di monitorare, proteggere e mantenere la sicurezza e il funzionamento ottimale dei moduli batteria. Il BMS è generalmente strutturato in modo gerarchico, comprendendo un BMS per il modulo batteria, un BMS per la stringa batteria e un BMS per l’intero sistema batteria.

Il BMS del modulo batteria, solitamente integrato nel modulo stesso, ha la funzione di monitorare le tensioni e le temperature delle celle. In particolare, vengono rilevate almeno due temperature in aree diverse del modulo, insieme alla tensione e alla corrente del modulo, alla resistenza di isolamento elettrico e allo stato di connessione del modulo.

PCS

I sistemi di conversione di potenza (PCS) sono dispositivi bidirezionali che operano con la rete elettrica, noti come Grid Connected Power Converters (GCPC). Questi sistemi includono trasformatori, sistemi di controllo e apparecchiature di protezione per garantire il funzionamento sicuro ed efficiente dei moduli di conversione di potenza.

Le principali funzioni dei PCS sono la gestione della carica e scarica delle batterie, il controllo dei blocchi delle batterie e la protezione dei convertitori.

Ogni PCS è composto da interfacce d’ingresso per la tensione continua (DC), convertitori bidirezionali DC/DC e DC/AC, e interfacce di uscita per la tensione alternata (AC) trifase.

I GCPC sono progettati per entrare in uno stato di sicurezza in caso di emergenza e possono sincronizzarsi con la rete AC, fornendo potenza attiva e reattiva in base alle necessità operative e alle indicazioni del sistema di monitoraggio dell’energia.

Trasformatore

Il trasformatore MT/AT, posizionato all’interno della stazione d’utenza collocata in posizione centrale all’interno dell’area BESS, permette il collegamento del sistema BESS alla RNT nel punto di connessione stabilito. Il trasformatore presenta una configurazione a tre avvolgimenti.

Gli avvolgimenti sono costituiti da bobine solenoidali intere, di solito a più strati disposti in modo coassiale in direzione radiale, specialmente per la parte ad “alta tensione”, oppure, possono essere costituiti da bobine parziali a più strati anch’esse coassiali e sovrapposte in direzione assiale ed eventualmente dotate di canali di raffreddamento.

Componenti di un sistema BESS

Integrazione di un sistema BESS nella progettazione degli edifici

L’integrazione di un sistema BESS all’interno di un edificio non è un semplice “aggiungere una batteria”, ma un vero processo progettuale che coinvolge impianti, spazi, sicurezza e gestione energetica. Per questo motivo, nella progettazione architettonica e impiantistica moderna, il BESS è sempre più considerato una componente strutturale dell’edificio, allo stesso livello della centrale termica o del quadro elettrico principale.

Requisiti impiantistici, spazi tecnici e integrazione con i sistemi dell’edificio

L’installazione di un sistema BESS richiede una pianificazione attenta sia degli spazi sia dell’integrazione con gli impianti dell’edificio. In fase progettuale è necessario individuare un locale tecnico dedicato o uno spazio esterno adeguato, spesso realizzato mediante container prefabbricati certificati. Tra gli elementi da considerare rientrano:

• accessibilità per interventi di manutenzione e ispezioni periodiche;
• ventilazione controllata o sistemi di raffrescamento per mantenere stabile la temperatura interna;
• coibentazione e isolamento per evitare surriscaldamenti e ridurre i rischi di fuga termica;
• distanze di sicurezza rispetto ad altri impianti, materiali combustibili o locali sensibili;
• vie di fuga e accesso facilitato per il personale tecnico e per le squadre di emergenza.

Il BESS, inoltre, non è un sistema isolato ma interagisce con vari impianti dell’edificio. Risulta fondamentale garantire:

• integrazione con i sistemi HVAC, come ventilazione o raffreddamento a liquido, per limitare gli stress termici sulle batterie;
• rilevazione di gas e incendi, tramite sensori specifici e sistemi automatici di spegnimento;
• monitoraggio ambientale continuo (temperatura, umidità, vibrazioni) per assicurare condizioni operative ottimali;
• corretta interfaccia elettrica, con quadri e protezioni conformi alle normative CEI e alle prescrizioni del distributore.

L’importanza dell’integrazione con gli impianti di sicurezza aumenta negli edifici ad alta affluenza come scuole, ospedali e centri commerciali, dove la compartimentazione antincendio e la separazione degli impianti devono limitare al massimo gli effetti di eventuali incidenti.

EMS (Energy Management System) per la gestione dell’edificio

Il vero valore del BESS emerge quando lavora insieme a un Energy Management System (EMS). L’EMS analizza in tempo reale i dati di produzione, consumo, previsioni meteo, tariffe elettriche e capacità di accumulo, e decide:

• quando caricare le batterie;
• quando scaricarle per sostenere i consumi interni;
• quanta energia immettere in rete;
• come ottimizzare l’autoconsumo degli impianti fotovoltaici;
• come ridurre i picchi di domanda e contenere i costi.

Nella progettazione degli edifici di nuova generazione, l’EMS è parte integrante della strategia di efficienza energetica e permette di raggiungere obiettivi avanzati come:

• riduzione dei costi di esercizio;
• bilanciamento intelligente tra rinnovabili, rete e BESS;
• miglioramento dell’autosufficienza;
• aumento della resilienza in caso di blackout.

Come le soluzioni di accumulo BESS supportano la stabilità della rete e le microreti?

I sistemi di accumulo BESS svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere stabile ed efficiente la rete elettrica moderna, sempre più caratterizzata da una forte presenza di fonti rinnovabili intermittenti. La loro rapidità di risposta e la capacità di assorbire o rilasciare energia in tempo reale li rendono uno strumento indispensabile per garantire continuità, qualità e sicurezza del servizio elettrico.

Servizi di rete: peak shaving, frequency regulation, black start

Nel contesto della rete elettrica, i BESS permettono di fornire una serie di servizi avanzati:

• Peak shaving: consiste nel ridurre i picchi di domanda assorbendo energia nei momenti di carico elevato. Questo riduce lo stress sulla rete e permette agli utenti (privati e industriali) di diminuire i costi legati alla potenza impegnata.
• Frequency regulation: le batterie reagiscono in millisecondi alle variazioni di frequenza della rete, stabilizzandola quando la potenza immessa o prelevata cambia rapidamente. È un servizio essenziale nei sistemi elettrici con elevata penetrazione di fotovoltaico ed eolico.
• Black start: in caso di blackout, un BESS può fornire la potenza iniziale necessaria per riavviare centrali elettriche o sezioni della rete. Grazie alla rapida disponibilità di energia, svolgono un ruolo chiave nel ripristino del servizio.
• Riduzione congestioni e miglioramento della qualità della tensione: i BESS possono assorbire energia nelle zone sovraccariche e rilasciarla dove serve, contribuendo a stabilizzare la tensione e a ridurre le congestioni di rete.

BESS nelle microgrid e nei sistemi off-grid

I sistemi BESS sono fondamentali per il funzionamento delle microgrid, ossia reti elettriche locali che possono operare sia connesse alla rete nazionale sia in modalità “isola”.

Nelle microgrid, il BESS garantisce:

• continuità di alimentazione durante distacchi dalla rete principale;
• integrazione ottimale delle rinnovabili locali, come fotovoltaico ed eolico;
• gestione intelligente dei flussi energetici per minimizzare i costi e massimizzare l’autoconsumo;
• resilienza in situazioni di emergenza, blackout, eventi climatici estremi.

Nelle aree non raggiunte dalla rete elettrica (isole, rifugi, infrastrutture isolate), il BESS permette di creare sistemi off-grid affidabili, alimentati da fonti rinnovabili, riducendo o eliminando l’uso di generatori diesel.

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Il ruolo dei BESS e delle rinnovabili negli edifici a zero emissioni (NZEB)

I sistemi BESS sono elementi fondamentali nella realizzazione degli edifici a energia quasi zero (NZEB) e, sempre più spesso, degli edifici a zero emissioni (ZEB). La loro funzione principale è permettere di sfruttare al massimo l’energia prodotta da impianti rinnovabili come il fotovoltaico o il micro-eolico, compensando la loro naturale variabilità.

Grazie al BESS, l’energia generata nelle ore di maggiore produzione può essere immagazzinata e utilizzata quando l’edificio ne ha realmente bisogno, aumentando l’autoconsumo e riducendo in modo significativo la dipendenza dalla rete. Questo si traduce in minori emissioni indirette, maggiore stabilità dei consumi e una migliore resilienza dell’edificio in caso di blackout o variazioni improvvise della produzione rinnovabile.

Nei moderni edifici residenziali, commerciali o direzionali, l’accumulo permette di valorizzare completamente gli impianti fotovoltaici, rendendo disponibile l’energia anche nelle ore serali e ottimizzando il bilancio energetico complessivo. Il risultato è un edificio più efficiente, più sostenibile e allineato agli obiettivi europei di decarbonizzazione.

Per una panoramica sulle principali fonti di energia rinnovabile e sul loro contributo alla transizione energetica, puoi consultare anche l’approfondimento su cosa sono e quali sono le energie rinovabili.

Progettare sistemi ibridi con integrazione fotovoltaico + BESS

La combinazione tra impianto fotovoltaico e sistema di accumulo BESS rappresenta oggi la soluzione più efficace per aumentare l’autoconsumo e garantire una disponibilità costante di energia anche quando la produzione solare diminuisce. Integrando moduli FV, inverter e batterie in un unico sistema coordinato, è possibile ottimizzare i flussi energetici e ridurre in modo significativo la dipendenza dalla rete.

Uno dei principali vantaggi dei BESS è la possibilità di utilizzare energia prodotta da fonti rinnovabili, compensando le carenze dovute all’intermittenza del fotovoltaico e dell’eolico. L’energia in eccesso viene immagazzinata nelle batterie, consentendo di attingere a questa riserva quando l’impianto solare non produce abbastanza energia, riducendo la dipendenza dalla rete elettrica.

In un sistema ibrido, l’energia fotovoltaica viene utilizzata prioritariamente per alimentare i consumi dell’edificio. Il surplus viene immagazzinato nel BESS e reso disponibile nelle ore serali o nei momenti di maggiore richiesta, migliorando la continuità e la qualità dell’alimentazione elettrica. L’intero processo è gestito da un sistema di controllo che decide quando caricare e scaricare la batteria in base alla produzione solare, ai consumi e alle condizioni della rete.

Dal punto di vista operativo, la logica è semplice:

• prima si alimentano i carichi interni;
• poi si carica il BESS;
• infine, solo quando FV e BESS sono saturi, l’energia può essere immessa in rete.

Questo approccio permette di aumentare notevolmente l’autoconsumo, migliorare la stabilità del sistema e ridurre i costi energetici. In questo modo, si crea un equilibrio tra l’energia solare e quella della rete, ottimizzando i costi energetici.

L’integrazione fotovoltaico + BESS è oggi la configurazione più diffusa: secondo ANIE, il 97% delle unità DER BESS è combinato con un impianto solare fotovoltaico, confermando che l’accumulo elettrochimico è ormai un elemento essenziale nella progettazione dei sistemi basati su energia rinnovabile, sia in ambito residenziale che industriale.

Logiche di funzionamento sistema ibrido FV + BESS

Protocolli di sicurezza e norme per installazioni BESS su larga scala

L’installazione di sistemi BESS su larga scala richiede un quadro normativo chiaro e procedure di sicurezza specifiche per garantire un funzionamento affidabile e minimizzare i rischi legati a incendi, emissioni di gas e incidenti tecnologici.

In Italia, il quadro regolatorio si basa sia sulle procedure autorizzative del MASE, sia sulle linee guida antincendio emanate dal Dipartimento dei Vigili del Fuoco, che forniscono criteri tecnici per la progettazione, l’esercizio e la gestione degli impianti di accumulo elettrochimico.

Autorizzazione per impianti BESS

Il 16 aprile, il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica (MASE) ha pubblicato una guida operativa per le richieste di autorizzazione unica per i sistemi di accumulo elettrochimico in configurazione stand-alone.

La guida delinea il procedimento per ottenere l’autorizzazione unica per i sistemi BESS situati in aree già occupate da impianti di produzione di energia elettrica alimentati da fonti fossili con una potenza pari o superiore a 300 MW termici in servizio.

Essa copre anche gli impianti stand-alone situati in aree non industriali e le eventuali connessioni alla rete, come specificato nell’articolo 1, comma 2-quater, lettera b) del d.l. 7 febbraio 2002, n. 7.

La guida specifica la documentazione necessaria per la richiesta e l’inizio del processo autorizzativo, che avviene tramite una Conferenza dei Servizi asincrona.

Una delle misure di semplificazione più rilevanti è che per i sistemi BESS non sono richieste valutazioni ambientali ai sensi del Testo Unico dell’Ambiente né è necessaria l’intesa delle regioni interessate.

Il processo di autorizzazione comprende:

• esame della richiesta e dei relativi allegati;
• indizione della Conferenza di Servizi asincrona da parte del MASE, che trasmette il progetto agli enti e alle amministrazioni competenti per le verifiche antimafia;
• avvio dell’endo-procedimento per l’apposizione del vincolo preordinato all’esproprio, se necessario;
• valutazione della possibilità di avviare una Conferenza di Servizi sincrona in base ai pareri e alle comunicazioni ricevute;
• conclusione del procedimento con una nota di chiusura e, in caso di esito positivo della Conferenza di Servizi, rilascio del decreto autorizzativo.

Linee guida per la progettazione, realizzazione e l’esercizio di Sistemi di Accumulo di Energia Elettrica – BESS

Il Dipartimento dei Vigili del fuoco ha emanato, con la circolare 21021/2024, le linee guida di prevenzione incendi inerenti ai sistemi di accumulo di energia elettrica.

Il termine BESS si riferisce ad un sistema di accumulatori elettrochimici collocati all’interno di un armadio (battery rack) o di un container (battery container), progettato per immagazzinare energia elettrica da utilizzare quando necessario.

Le linee guida puntano a ridurre in modo significativo i rischi legati all’installazione e gestione di questi sistemi. Anche se sono concentrate sugli impianti di produzione di massa, sono utili anche come riferimento per installazioni residenziali o commerciali.

Gli obiettivi principali delle linee guida sono:

• ridurre al minimo le cause di rilascio accidentale di gas, incendi ed esplosioni;
• garantire la sicurezza e l’incolumità delle persone;
• preservare i beni e l’ambiente;
• limitare i danni a strutture e locali adiacenti in caso di incidenti;
• assicurare condizioni sicure per le squadre di emergenza;
• prevenire danni ambientali e ridurre al minimo gli impatti ambientali in caso di incendio.

Per raggiungere tali obiettivi, è essenziale effettuare un’accurata valutazione del rischio, con particolare attenzione alle potenziali emissioni di gas tossici o cancerogeni dai sistemi di accumulo.

Infatti, tra i rischi specifici da prevenire ci sono le emissioni di gas tossici come fluoruro di idrogeno (HF), monossido e diossido di carbonio (CO, CO₂), cianuro di idrogeno (HCN) e ossidi di azoto (NOx).

Le disposizioni si applicano ai nuovi impianti soggetti al Regolamento per la prevenzione incendi (D.P.R. 151/2011) e alle modifiche rilevanti che comportano un aggravio del rischio incendio. Sono escluse le installazioni già in corso oppure basate su progetti approvati prima dell’emanazione delle linee guida, in possesso dei relativi requisiti di sicurezza.

Per saperne di più, leggi l’approfondimento “La progettazione antincendio delle batterie di accumulo (BESS)”

Gestione del ciclo di vita e strategie di riciclo delle batterie BESS

La gestione del ciclo di vita delle batterie è un aspetto centrale per garantire sostenibilità, sicurezza ed efficienza dei sistemi BESS. Le batterie non mantengono le stesse prestazioni per tutta la loro esistenza: nel tempo si verifica un progressivo degrado che riduce la capacità di accumulo e l’efficienza complessiva. Questo fenomeno è naturale e deve essere gestito attraverso monitoraggio continuo, manutenzione adeguata e una corretta pianificazione della sostituzione dei moduli.

Quando la capacità residua scende sotto una certa soglia — tipicamente tra il 70% e l’80% — le batterie possono essere destinate a una nuova fase operativa: la cosiddetta second life. In questa seconda vita, le batterie non più adatte all’uso veicolare trovano applicazione in sistemi di accumulo stazionari, come BESS per edifici, microreti o impianti industriali. Questa pratica permette di ridurre i costi complessivi dei sistemi di accumulo, allungare la vita utile dei materiali e contribuire a un modello più circolare di gestione delle risorse.

Al termine della seconda vita, le batterie vengono avviate al riciclo, un passaggio fondamentale per recuperare metalli critici come litio, nichel, cobalto, manganese e rame. Il riciclo non solo riduce l’impatto ambientale dello smaltimento, ma permette anche di alleviare la pressione sulla domanda di materiali rari, sempre più elevata a causa della diffusione di veicoli elettrici e sistemi di accumulo. Tecnologie avanzate di trattamento idrometallurgico e pirometallurgico stanno aumentando le percentuali di recupero, rendendo il settore sempre più sostenibile.

Per le batterie al litio, invece, i processi sono più complessi e in rapida evoluzione, ma le normative europee stanno spingendo verso tassi di recupero sempre maggiori per tutti i componenti critici.

La gestione del ciclo di vita delle batterie — dalla fase operativa alla seconda vita fino al riciclo — è quindi un elemento strategico per garantire che i sistemi BESS siano non solo efficienti e sicuri, ma anche realmente sostenibili e allineati agli obiettivi della transizione energetica.

Ciclo di vita della batteria

Il futuro della tecnologia BESS nelle smart city e nelle infrastrutture sostenibili

Il futuro dei sistemi BESS è strettamente legato allo sviluppo delle smart city, delle reti intelligenti e delle infrastrutture urbane sostenibili. Man mano che aumenta l’integrazione delle energie rinnovabili, cresce anche l’esigenza di tecnologie capaci di stabilizzare la rete, ridurre la variabilità della produzione e rendere gli edifici autosufficienti dal punto di vista energetico. I sistemi di accumulo elettrochimico rappresentano quindi uno dei pilastri della transizione energetica, grazie alla loro capacità di fornire flessibilità, regolazione rapida e supporto alla continuità di servizio.

In Europa, è stato recentemente messo in funzione il più grande sistema di accumulo di energia a batteria. Situato nel Regno Unito, vicino al più grande parco eolico offshore del mondo, Dogger Bank, questo sistema ha una capacità sufficiente per alimentare circa 300.000 abitazioni per due ore. Ogni anno vengono realizzati progetti di scala crescente, dai grandi sistemi utility-scale agli impianti modulari per comunità energetiche e quartieri intelligenti. I BESS stanno diventando una componente strategica per smart grid, mobilità elettrica, stazioni di ricarica rapida, comunità energetiche e infrastrutture critiche come ospedali e data center.

Il mercato italiano è attualmente dominato dal segmento residenziale, seguito da quello commerciale e industriale. Tra gennaio e marzo sono state installate 20.832 unità DER BESS per un totale di 123 MW/264 MWh. Sempre secondo ANIE, il 97% delle unità DER BESS è combinato con un impianto solare fotovoltaico e il 97% delle installazioni è di tipo residenziale. Inoltre, il 98,2% delle soluzioni di energy storage utilizza batterie agli ioni di litio.

Questa diffusione crescente indica che i BESS non sono più una tecnologia emergente, ma un elemento strutturale delle infrastrutture energetiche urbane. Nuove tecnologie, come le batterie allo stato solido e i sistemi di controllo basati su intelligenza artificiale, renderanno i futuri sistemi ancora più sicuri, efficienti e sostenibili.

FAQ – BESS: Battery Energy Storage System

Che cos’è un sistema BESS?

Un BESS (Battery Energy Storage System) è un sistema di accumulo elettrochimico che immagazzina energia elettrica sotto forma chimica e la restituisce quando necessario. È composto da batterie, sistemi di gestione e componenti di conversione che permettono la connessione alla rete e garantiscono l’affidabilità del sistema.

Come funziona un BESS in un impianto energetico?

Il sistema accumula energia tramite batterie ricaricabili, caricandole quando c’è disponibilità di energia in eccesso e rilasciandola nei momenti di maggiore domanda. Software e sistemi di controllo coordinano carica e scarica in base alle condizioni della rete e della produzione rinnovabile, contribuendo alla stabilità del sistema elettrico.

Quali tipi di batterie possono essere utilizzati nei sistemi BESS?

Le tecnologie più utilizzate includono:

• ioni di litio (elevata densità energetica, maggiore diffusione);
• piombo-acido (economiche e riciclabili);
• nichel-cadmio / nichel-metallo idruro;
• batterie a flusso;
• batterie ad alta temperatura come sodio/zolfo e sodio/cloruro di nichel.

Ogni tecnologia presenta caratteristiche specifiche di durata, prestazioni e costi.

Quali sono i componenti principali di un sistema BESS?

Un BESS è composto da:

• container che ospitano i moduli batteria;
• BMS per la gestione e la sicurezza delle celle;
• PCS per la conversione tra corrente continua e alternata;
• trasformatore per l’interfaccia con la rete a media o alta tensione.

Come si integra un BESS nella progettazione di un edificio?

L’integrazione richiede la predisposizione di spazi tecnici idonei, corretta ventilazione o raffreddamento, sistemi di rilevazione incendi e un’interfaccia elettrica conforme alle normative. Il BESS lavora insieme all’EMS dell’edificio, ottimizzando autoconsumo, costi energetici e resilienza in caso di blackout.

Quali vantaggi offre un BESS nelle microgrid e nei sistemi off-grid?

In una microgrid, il BESS assicura continuità di alimentazione, gestione intelligente dell’energia prodotta da fotovoltaico ed eolico, riduzione dei costi e stabilità durante distacchi dalla rete. Nei sistemi off-grid permette di sostituire o ridurre l’uso di generatori diesel.

Perché i BESS sono fondamentali negli edifici NZEB e ZEB?

Consentono di sfruttare completamente l’energia prodotta da impianti rinnovabili, immagazzinando il surplus e rendendolo disponibile quando i consumi sono elevati. Questo aumenta l’autosufficienza, riduce le emissioni indirette e migliora la resilienza energetica dell’edificio.

Come funziona un sistema ibrido fotovoltaico + BESS?

L’energia solare alimenta prima i carichi dell’edificio; il surplus viene immagazzinato nel BESS e utilizzato nelle ore di scarsa produzione. Solo quando entrambe le risorse sono sature l’energia viene immessa in rete. Questo massimizza l’autoconsumo e riduce i costi.

Come viene gestito il ciclo di vita delle batterie di un BESS?

Le batterie degradano progressivamente e, una volta ridotta la capacità, possono essere destinate a una second life in applicazioni stazionarie. Al termine della vita utile, vengono avviate a processi di riciclo per recuperare metalli critici come litio, nichel e cobalto, contribuendo alla sostenibilità del sistema.

Quali sono le prospettive future dei sistemi BESS?

I BESS sono destinati a diventare elementi chiave delle smart city e delle reti intelligenti. Nuove tecnologie, come batterie allo stato solido e sistemi avanzati di gestione energetica, aumenteranno sicurezza, efficienza e scalabilità, favorendo una crescente diffusione nelle infrastrutture critiche e nelle comunità energetiche.

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Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/bess-battery-energy-storage-system/