L’efficienza di andata e ritorno (RTE) è una delle specifiche più importanti dal punto di vista commerciale nell’approvvigionamento di energia per lo stoccaggio delle batterie – e una delle più frequentemente citate erroneamente. Un singolo punto percentuale di differenza RTE tra i sistemi BESS concorrenti può tradursi in decine di migliaia di dollari di differenza di entrate nell'arco di 20 anni di vita del progetto. Tuttavia, i documenti di approvvigionamento accettano abitualmente il valore indicato dal fornitore senza chiarire se viene misurato da CA a CA o da CC a CC, a quale temperatura e a quale profondità di scarica. Questo articolo spiega cosa significa RTE, come leggere la scheda tecnica di un fornitore e cosa consiglia Econo Solar agli EPC e agli sviluppatori di chiedere ai fornitori prima di firmare un contratto di fornitura.
Che cos'è l'efficienza di andata e ritorno?
L'efficienza di andata e ritorno misura il rapporto tra l'energia recuperata da un BESS durante la scarica e l'energia fornita durante la ricarica. La formula è diretta: RTE (%) = (Energia in uscita durante la scarica, kWh) ÷ (Energia in entrata durante la carica, kWh) × 100. Un sistema valutato al 90% RTE perde il 10% di ogni kWh riciclato sotto forma di calore, distribuito su entrambi i passaggi di carica e scarica. Nel corso di una durata del progetto di 6.000 cicli garantiti, tali perdite si sommano in una quantità molto significativa di energia e di entrate perse.
A differenza dei dati sull’efficienza a livello di cella riportati nelle schede tecniche di laboratorio, l’efficienza di andata e ritorno nel mondo reale cattura ogni fase della catena di conversione dell’energia: perdite elettrochimiche nelle celle della batteria, carichi parassiti dal sistema di gestione della batteria (BMS) e dal sistema di gestione termica, e le perdite di conversione bidirezionale del sistema di conversione di potenza (PCS) che collega il modulo batteria alla rete CA. La differenza tra un valore di laboratorio pulito e un valore misurato sul campo può essere significativo, in particolare a bassa temperatura ambiente o tassi di C elevati, rendendo essenziali specifiche precise in fase di approvvigionamento.
Efficienza di andata e ritorno DC rispetto all'efficienza di andata e ritorno AC
La distinzione più importante nelle specifiche di efficienza BESS è tra RTE CC-CC e AC-AC RTE. DC-DC RTE misura l'efficienza solo al limite della cella o del modulo della batteria, escludendo le perdite di conversione del sistema di conversione della potenza. AC-AC RTE cattura la trasformazione completa dell'energia dall'ingresso della rete CA all'uscita della rete CA ed è la cifra che conta per i modelli di rendimento del progetto, le previsioni dei ricavi energetici e i calcoli della garanzia delle prestazioni. La maggior parte dei fornitori è leader con DC-DC RTE nei materiali di marketing perché è numericamente più elevato. Richiedere sempre AC-AC RTE esplicitamente.
Una tipica ripartizione delle perdite per un moderno BESS LFP illustra perché le due cifre divergono: le perdite elettrochimiche delle celle della batteria rappresentano circa l'1–2% per ciclo; I carichi del BMS e dei sistemi ausiliari contribuiscono per circa lo 0,5%; e il PCS bidirezionale contribuisce per il 3-4% alle perdite in entrambe le direzioni del flusso di energia combinate. La somma di questi componenti spiega perché un sistema con elevate prestazioni DC a livello di cella arriverà comunque al 90–93% al confine del sistema AC-AC. Quando si richiedono dati RTE ai fornitori, specificare le condizioni di misurazione: temperatura ambiente (25°C standard), finestra operativa SOC (tipicamente 10%–90% per LFP) e C-rate (0,5°C per la maggior parte dei sistemi commerciali).
Confronto dell'efficienza di andata e ritorno BESS
La tabella seguente mette a confronto i dati di efficienza AC-AC di andata e ritorno pubblicati per i principali sistemi BESS commerciali, comprese le piattaforme su scala industriale e C&I di Sungrow. Le prestazioni variano in base alla temperatura operativa e alla configurazione; le cifre devono essere verificate con il fornitore per le condizioni specifiche del progetto.
| Sistema | AC-AC RTE | Chimica | Cicli garantiti | Capacità |
|---|---|---|---|---|
| Sungrow ST2752UX-US | ≥93,0% | LFP | 6.000 @ 80% DoD | 2,76 MWh |
| Sungrow MBL160 (C&I) | ≥90,0% | LFP | 6.000 @ 80% DoD | 160 kWh |
| Sungrow MGL060 (C&I) | ≥90,0% | LFP | 6.000 @ 80% DoD | 60 kWh |
| CATL EnerC (servizio) | ~90–92% | LFP | 6,000 | Vari |
| Scatola batteria BYD prem. | ~90% | LFP | 6,000 | Vari |
Dati pubblicati; verificare con il fornitore la configurazione specifica e l'intervallo di temperatura.
In che modo RTE influisce sul ROI del progetto
Consideriamo un BESS da 1 MWh sottoposto a ciclo una volta al giorno per una vita operativa di 20 anni: una configurazione standard per applicazioni di arbitraggio C&I su scala industriale e di grandi dimensioni. A 93% RTE CA-CA, per ogni 1.000 kWh caricati vengono erogati 930 kWh; la perdita energetica giornaliera è di 70 kWh, ovvero 25,55 MWh all'anno. A 90% RTE, la perdita giornaliera sale a 100 kWh, ovvero 36,5 MWh all'anno. La differenza RTE del 3% rappresenta circa 10,95 MWh di ulteriore perdita di energia all’anno, per MWh di capacità BESS installata.
Nel corso di 20 anni – e prima di tenere conto del progressivo degrado dell’RTE con l’invecchiamento – tale divario si accumula fino a circa 219 MWh di energia per MWh di stoccaggio. Ad un valore dell’elettricità o ad un prezzo arbitrale di 100 dollari USA/MWh, la differenza di entrate in 20 anni tra un sistema al 90% e un sistema al 93% è di circa $ 21.900 per MWh di capacità installata. Per un progetto su scala industriale da 50 MWh, si tratta di oltre 1 milione di dollari di entrate energetiche. Nelle gare d'appalto competitive in cui il costo livellato dello storage (LCOS) è la metrica decisionale, RTE è uno dei parametri di specifica con la leva più elevata che uno sviluppatore può ottimizzare in fase di approvvigionamento.
Fattori che riducono l'RTE nel mondo reale
Quattro fattori operativi fanno sì che l'RTE sul campo scenda al di sotto del valore nominale del produttore in condizioni di test standard. Temperatura ha l’impatto maggiore: la chimica LFP mostra un’efficienza di andata e ritorno inferiore di circa il 2–3% a 0°C rispetto a 25°C, poiché la ridotta mobilità degli ioni di litio a bassa temperatura aumenta la resistenza interna e aumenta le perdite di riscaldamento resistivo. I progetti in climi freddi – Asia centrale, Nord Europa, siti desertici ad alta quota – devono modellare l’RTE adattato alla temperatura nelle loro previsioni di rendimento energetico.
Profondità di scarica (DoD) è un fattore secondario. Il ciclo al 100% DoD anziché alla finestra standard DoD dell'80% aumenta leggermente il tasso C medio e genera più calore per ciclo, riducendo l'RTE effettivo. La maggior parte dei produttori di LFP commerciali specificano RTE all'80% DoD (10%–90% SOC) per riflettere la pratica operativa tipica; prestare attenzione ai concorrenti che citano RTE in finestre SOC più ristrette e lusinghiere.
Stato di salute (SoH) diminuisce con il conteggio dei cicli e l'invecchiamento del calendario, aumentando progressivamente la resistenza interna e riducendo l'RTE. I contratti di appalto dovrebbero specificare sia l’RTE iniziale garantito che il degrado massimo consentito dell’RTE in corrispondenza dei principali traguardi del conteggio dei cicli nel corso della vita garantita. Infine, Tasso C conta: i sistemi inviati a 1°C o superiore per la regolazione della frequenza a risposta rapida mostreranno un RTE efficace inferiore rispetto ai sistemi con cicli di arbitraggio più lenti di 0,5°C, poiché densità di corrente più elevate aumentano le perdite ohmiche per unità di energia riciclata.
Cosa richiedere ai fornitori
Econo Solar consiglia di includere quattro requisiti RTE obbligatori in qualsiasi specifica di appalto BESS o richiesta di proposta. Innanzitutto, richiedi a RTE AC-AC minimo garantito a 25°C e alla temperatura ambiente media prevista del sito — entrambe le cifre dovrebbero figurare come garanzie di prestazione nel contratto di fornitura e non semplicemente nella scheda tecnica.
In secondo luogo, richiedere un Clausola di garanzia RTE con programma di degrado pubblicato, specificando l'RTE minimo garantito al conteggio dei cicli definito e alle tappe fondamentali dell'anno solare per tutta la vita operativa garantita. Una semplice garanzia iniziale non offre alcuna protezione contro il calo prematuro del RTE negli anni 8-15.
Terzo, richiesta risultati di test indipendenti da un laboratorio accreditato — TÜV Rheinland, UL Solutions o equivalente — utilizzando la metodologia di misurazione dell'efficienza di andata e ritorno IEC 62933-2. I soli dati dei test di accettazione in fabbrica non sono sufficienti per la due diligence tecnica del finanziatore del progetto.
In quarto luogo, includere risarcimento danni da prestazione nel contratto di fornitura: un rimedio definito contrattualmente - in genere una detrazione del prezzo dello 0,5–1% del valore contrattuale per un deficit RTE dell'1% al di sotto del minimo garantito - se l'RTE misurato non soddisfa la garanzia durante i test di accettazione in fabbrica o la messa in servizio in loco. Questi quattro requisiti non costano nulla per specificare e proteggere il progetto dalla forma più comune di carenza di prestazioni BESS identificata durante la due diligence sul finanziamento del progetto.