Gestione energetica di stazioni HPC mediante sistemi di accumulo: tecnologie, integrazione nella rete elettrica e strategie di controllo

The electrification of the transport sector necessitates the development of High Power Charging (HPC) infrastructures which, while drastically reducing refueling times, introduce significant criticalities to the distribution grid, such as demand peaks and power quality degradation. This study systematically analyzes the management of such stations through the integration of Battery Energy Storage Systems (BESS) to evaluate their effectiveness and highlight their potential contribution to both the technical-economic sustainability of the charging infrastructure and its future grid integration. The work examines the technological and infrastructural framework of HPC stations, assessing their impact on the distribution network, identifying the most suitable storage technologies, and defining the relevant sizing criteria. Furthermore, the study analyzes AC-Coupled and DC-Coupled integration architectures to evaluate efficiency and complexity relative to HPC load dynamics. A pivotal role is attributed to the Energy Management System (EMS), investigating control logics for the optimal coordination of energy flows among the grid, storage, and vehicle. Finally, the research quantifies the techno-economic impact of integration, highlighting benefits in terms of peak shaving and grid cost containment, ultimately framing the role of storage-augmented HPC stations within the electrical power system to emphasize their potential contribution to ancillary services.

L’elettrificazione del settore dei trasporti richiede lo sviluppo di infrastrutture di ricarica ad alta potenza (HPC) che, pur riducendo drasticamente i tempi di rifornimento, introducono significative criticità sulla rete di distribuzione, quali picchi di domanda e alterazioni della qualità dell'energia . Il presente studio analizza in modo sistematico la gestione di tali stazioni mediante l’integrazione di sistemi di accumulo (BESS), al fine di valutarne l'efficacia ed evidenziarne il potenziale contributo, sia alla sostenibilità tecnica ed economica dell'infrastruttura di ricarica stessa, che alla futura integrazione con la rete. Il lavoro esamina il contesto tecnologico e infrastrutturale delle stazioni di ricarica ad alta potenza, valutandone gli impatti sulla rete di distribuzione, identifica le tecnologie di accumulo più idonee e ne definisce i relativi criteri di dimensionamento. Lo studio analizza successivamente le architettura di integrazione AC-Coupled e DC-Coupled per valutarne efficienza e complessità rispetto alla dinamica dei carichi HPC. Un ruolo centrale è attribuito all’Energy Management System (EMS), del quale si studiano le logiche di controllo per il coordinamento ottimale dei flussi energetici tra rete, accumulo e veicolo. Infine, la trattazione quantifica l’impatto tecnico-economico dell’integrazione, evidenziando i benefici in termini di peak shaving e contenimento dei costi di rete, per poi inquadrare il ruolo delle stazioni HPC con accumulo all'interno della rete elettrica, con l'obiettivo di evidenziarne il potenziale contributo ai servizi ancillari.