I ricercatori della Bucharest University of Economic Studies hanno confrontato inverter grid-forming (GFM) e grid-following (GFL) in un sistema residenziale con solare e accumulo modellato. La loro analisi ha rilevato che la tecnologia GFM ha ottenuto risultati migliori nelle simulazioni delle perturbazioni della rete e ha offerto risultati finanziari più solidi in base alle ipotesi dello studio.

Il gruppo ha modellato un impianto solare da 5 kW abbinato a una batteria al litio-ferro-fosfato da 10 kWh. I due tipi di inverter sono stati testati nelle stesse condizioni mediante simulazioni dei transitori elettromagnetici in MATLAB/Simulink, includendo un aumento del carico di 1,2 kW e un calo di tensione del 20% della durata di 200 millisecondi.

Con il GFM, il massimo tasso di variazione della frequenza è sceso da 18,99 Hz/s a 6,34 Hz/s rispetto al GFL. La deviazione massima della frequenza è diminuita da 0,62 Hz a 0,18 Hz e il tempo di assestamento della frequenza si è ridotto da 7,5 secondi a 3 secondi. Le simulazioni hanno inoltre mostrato che la deviazione massima della tensione è scesa da 0,20 a 0,08 per unità, mentre il tempo di ripristino della tensione è passato da cinque secondi a due.

I ricercatori hanno affermato che i sistemi GFL dipendono dalla rete per i riferimenti di tensione e frequenza, mentre gli inverter GFM possono stabilire autonomamente tali riferimenti. Ciò consente loro di sostenere la rete e di funzionare in modalità isolata, potenzialmente mantenendo la fornitura durante le interruzioni.

La valutazione finanziaria ha ipotizzato una durata del progetto di 15 anni e un tasso di sconto del 6%. L’investimento iniziale è stato fissato a 7.000 € per il GFL e a 8.500 € per il GFM. Il modello includeva i costi operativi, i risparmi derivanti dall’autoconsumo, i ricavi dalle esportazioni e dall’arbitraggio energetico, oltre a stime per i servizi ancillari, i costi evitati delle interruzioni, il degrado della batteria e la riduzione della limitazione della produzione da energie rinnovabili.

In base a tali ipotesi, il GFM ha generato un flusso di cassa netto annuo di 1.142 €, rispetto ai 615 € del GFL. Il suo valore attuale netto era di 2.591 € e il tasso interno di rendimento di circa il 10,4%; i valori corrispondenti per il GFL erano rispettivamente un valore negativo di 1.027 € e circa il 3,7%. Sebbene il costo livellato dell’energia convenzionale fosse più elevato per il GFM — 0,206 €/kWh contro 0,174 €/kWh — il valore corretto scendeva a 0,118 €/kWh considerando i vantaggi in termini di flessibilità e resilienza. I ricercatori hanno stimato che l’investimento aggiuntivo di 1.500 € sarebbe stato recuperato in circa 2,85 anni.

Le analisi di sensibilità dello studio hanno rilevato che il GFM rimaneva economicamente sostenibile negli scenari considerati relativi ai prezzi dell’elettricità, ai ricavi dai servizi ancillari e ai costi delle batterie. I ricercatori hanno avvertito che la redditività dipende dall’accesso ai mercati della flessibilità e da come vengono valutati i servizi di rete, aggiungendo che le ipotesi necessitano di ulteriori verifiche con dati operativi stagionali.

I risultati sono stati pubblicati sul Journal of Energy Storage in uno studio intitolato “Can grid-forming inverters pay off? A techno-economic analysis of photovoltaic and battery systems in low-inertia power systems.”

Fonti: pv magazine.