Peak Shaving Industriale: Guida Completa a Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling con i BESS

Il Peak Shaving, il Load Shifting e il Load Leveling sono tre strategie fondamentali di gestione energetica industriale. Agiscono in modo diverso ma complementare sul profilo di carico dello stabilimento:

• il Peak Shaving riduce i picchi di potenza;
• il Load Shifting sposta i consumi nelle ore più convenienti;
• il Load Leveling rende il profilo di carico più piatto e stabile nel tempo.

Nelle industrie italiane, la combinazione di queste tre strategie, abilitata da sistemi di accumulo a batteria (BESS – Battery Energy Storage System), permette di:

• abbassare la potenza massima prelevata dalla rete;
• ridurre una voce di costo che può valere dal 5% al 20% della bolletta elettrica;
• sfruttare meglio l’energia prodotta da impianti fotovoltaici;
• avere un profilo di carico più regolare, prevedibile e resiliente.

Se la tua azienda paga bollette sempre più pesanti, ma i macchinari lavorano “a strappi” per pochi picchi al mese, il problema non è solo il prezzo dell’energia, ma come e quando la potenza viene assorbita.

In questo scenario, un sistema BESS configurato per Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling può diventare uno strumento strategico per:

• stabilizzare il profilo di carico;
• ridurre la quota potenza;
• ottimizzare il mix tra energia da rete e da fotovoltaico;

migliorare continuità e qualità dell’alimentazione elettrica.

Cos’è il Peak Shaving e come funziona

Definizione tecnica e principio di funzionamento

In termini tecnici, il Peak Shaving è una strategia che punta a:

“appiattire il diagramma di carico nel breve periodo”, riducendo i picchi di potenza assorbita dalla rete tramite sistemi di accumulo (BESS) o modulazione dei carichi.

Nel caso dei BESS industriali:

• il BESS si carica quando:
  • la potenza assorbita dallo stabilimento è sotto una certa soglia;
  • l’energia ha un costo più basso;
  • l’impianto fotovoltaico produce energia in eccesso;
• il BESS si scarica quando:
  • la potenza sta per superare la soglia di picco definita;
  • l’EMS (Energy Management System) prevede un picco imminente, ad esempio all’avvio simultaneo di più linee produttive o compressori.

Risultato:

• il profilo di potenza visto dal distributore risulta più “piatto”;
• la potenza massima registrata (che determina la quota potenza in bolletta) si riduce.

I BESS per Peak Shaving lavorano tipicamente con:

• potenze da circa 100 kW a diverse centinaia di kW o MW;
• capacità da decine a migliaia di kWh;
• correnti nominali dell’ordine di 0,5–1C (scarica completa in 1–2 ore);

tempi di risposta di poche centinaia di millisecondi, adatti a seguire picchi e variazioni rapide di carico.

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Cos’è il Load Shifting

 Definizione e logica di funzionamento

Il Load Shifting è una strategia che punta a spostare i consumi elettrici dalle ore in cui l’energia è più costosa alle ore in cui è più economica, senza necessariamente ridurre il consumo totale.

In pratica, con il Load Shifting:

• programmi i carichi (o parte di essi) in fasce orarie più convenienti;
• e/o utilizzi un BESS per:
  • caricare nelle ore in cui il costo dell’energia è basso;
  • scaricare quando il costo dell’energia è più alto.

Il Load Shifting richiede:

• una revisione dei turni e dei cicli produttivi, per capire quali carichi possono essere spostati;
• un sistema BESS con logiche di time shifting, in grado di eseguire carica/scarica in specifiche fasce orarie.

Esempi pratici di Load Shifting industriale

• Magazzini frigoriferi
  Parte dei cicli di raffreddamento o sbrinamento può essere concentrata nelle ore più economiche, con il BESS che:
  • si carica nelle ore di minor costo;
  • supporta il carico nelle ore più onerose.
• Ricarica flotte aziendali
  I veicoli elettrici possono essere caricati preferibilmente in orari notturni o festivi, mentre il BESS aiuta a coprire i picchi di ricarica nelle finestre più intense.
• Processi programmabili
  Cicli non critici (lavaggi, servizi ausiliari, trattamenti termici non urgenti) possono essere spostati in fasce orarie fuori punta, con il BESS che integra dove necessario.

In tutti questi casi, il Load Shifting lavora spesso insieme al Peak Shaving:
si riducono sia i picchi di potenza sia il costo medio dell’energia acquistata.

Cos’è il Load Leveling

Definizione e obiettivo

Il Load Leveling ha un obiettivo più ampio:
rendere il profilo di carico il più piatto e costante possibile su orizzonti temporali più lunghi (giorno, settimana, etc.).

Con il Load Leveling:

• il BESS e la gestione dei carichi lavorano per ridurre le variazioni tra minimi e massimi di potenza;
• si tende a mantenere il carico vicino a un livello medio costante;
• si semplifica la pianificazione della produzione e dell’approvvigionamento energetico.

Quando ha senso il Load Leveling

Il Load Leveling è particolarmente interessante per:

• stabilimenti con produzioni molto variabili, che vogliono evitare continui salti di carico;
• siti con microgrid industriali (FV + BESS + eventuale cogenerazione + carichi flessibili);
• contesti in cui la stabilità del carico:
  • migliora l’affidabilità dell’alimentazione interna;
  • riduce lo stress su trasformatori, quadri e cavi;
  • facilita l’integrazione con altre fonti energetiche.

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Differenza tra Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling

Tabella riassuntiva

Peak Shaving: tagliare i picchi brevi

Con il Peak Shaving ti concentri sui picchi brevi di potenza:

• riduci il valore massimo registrato dal contatore;
• eviti aumenti della potenza impegnata contrattuale;

abbassi la quota potenza in bolletta e le eventuali penali legate ai superi.

Load Shifting: spostare l’energia nelle ore convenienti

Con il Load Shifting:

• sposti i consumi dalle ore con costo più alto alle ore con costo più basso;
• sfrutti al meglio le fasce orarie e la possibilità di carica/scarica del BESS;

riduci il costo medio del kWh, a parità (o quasi) di consumo complessivo.

Load Leveling: rendere il carico più stabile

Con il Load Leveling:

• agisci sul profilo di carico complessivo, non solo sui picchi;
• riduci le oscillazioni tra minimi e massimi giornalieri o settimanali;
• migliori la stabilità operativa dell’impianto elettrico e dei processi produttivi.

Nella pratica, un buon progetto BESS industriale non sceglie una sola strategia, ma combina Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling, insieme all’aumento dell’autoconsumo fotovoltaico.

Come funziona il sistema di fatturazione dell’energia elettrica per le industrie

Struttura delle tariffe BTA e MT

Per le utenze non domestiche, la tariffa elettrica è in genere trinomia:

• Quota fissa (€/punto di prelievo/anno);
• Quota potenza (€/kW/anno o €/kW/mese);
• Quota energia (€/kWh consumato, spesso distinta per fasce orarie).

Per le forniture in bassa tensione altri usi (BTA) e in media tensione (MT):

• al crescere della potenza impegnata aumentano sensibilmente le spese fisse annuali;
• per le aziende in MT, la sola quota potenza (trasporto + distribuzione + altri oneri legati alla potenza) può avere un peso importante sulla spesa complessiva.

Questi elementi rendono il Peak Shaving particolarmente interessante per chi ha picchi brevi ma elevati.

Il costo della potenza di picco: quanto pesa in bolletta

La potenza di picco registrata dai misuratori:

• determina la potenza impegnata contrattuale da sottoscrivere;
• può generare penali o maggiorazioni se la potenza effettiva supera la soglia contrattuale per un certo numero di periodi di misura.

Anche se il picco dura pochi minuti, può:

• far salire il valore massimo registrato nel mese;
• portare alla necessità di aumentare la potenza impegnata (es. da 500 a 700 kW);
• far crescere in modo strutturale la quota potenza anno su anno.

Per questo il Peak Shaving punta proprio a tagliare i picchi:

se riduci la punta da 700 a 500 kW, con un costo potenza di circa 4,2–4,5 €/kW/mese puoi arrivare a risparmi dell’ordine di migliaia di euro all’anno solo sulla componente potenza.

Fasce orarie e Load Shifting

La quota energia è legata:

• al profilo orario del prezzo dell’energia;
• alle fasce orarie F1, F2, F3.

In modo semplificato:

• F1: ore diurne feriali, con prezzo medio più alto;
• F2–F3: ore serali, notturne e festive, con prezzo medio più basso.

Il Load Shifting e il time shifting con BESS si innestano proprio su questo meccanismo:

• il BESS si carica in F2–F3 (o nelle ore in cui il prezzo è più basso);
• si scarica in F1 (o nelle ore di prezzo più alto).

La combinazione di Peak Shaving + Load Shifting permette quindi risparmi sia sulla potenza sia sulla quota energia.

I sistemi BESS (Battery Energy Storage System) per Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling

 Componenti principali di un BESS industriale

Un BESS industriale è un sistema integrato, non semplicemente “una batteria grande”. Tipicamente comprende:

Pacchi batterie (LFP – Litio Ferro Fosfato)

Per applicazioni stazionarie, la tecnologia oggi più diffusa è il Litio Ferro Fosfato (LFP), che offre:

• buona sicurezza termica;
• vita utile elevata (migliaia di cicli in condizioni adeguate);
• C-rate adatti a Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling.

Altre tecnologie:

• NMC: maggiore densità energetica, storicamente molto usata nell’auto elettrica;
• Batterie al sodio: in crescita per applicazioni stazionarie, con minor dipendenza da alcune materie prime critiche.

BMS (Battery Management System)

Il BMS:

• monitora tensione, corrente e temperatura delle celle;
• bilancia i moduli;
• applica logiche di protezione (sovraccarica, sovrascarica, sovratemperatura);
• dialoga con EMS e inverter.

EMS (Energy Management System)

L’EMS è il “cervello” del sistema. Si occupa di:

• leggere il profilo di carico in tempo reale;
• prevedere picchi e variazioni;
• decidere quando caricare e scaricare il BESS;
• implementare in pratica le logiche di Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling.

Inverter bidirezionali (PCS)

Gli inverter bidirezionali (PCS – Power Conversion System):

• trasformano energia DC ↔ AC;
• permettono di assorbire o iniettare potenza attiva (e, in alcuni casi, reattiva);
• lavorano con efficienze tipiche di sistema del 90–95% round-trip.

Caratteristiche tecniche dei BESS per Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling

Potenza e capacità: come dimensionare

In un progetto di Peak Shaving, alcune domande chiave sono:

• di quanto voglio/posso tagliare il picco?
• per quanto tempo durano tipicamente i picchi?
• quante volte al mese si ripetono?

Regola pratica:

• Potenza BESS [kW] ≈ riduzione di picco desiderata [kW];
• Capacità [kWh] ≈ Potenza [kW] × durata media del picco [h] × margine di sicurezza (1,2–1,4).

Esempio semplificato:

• picco attuale: 800 kW;
• obiettivo: portarlo a 600 kW → riduzione = 200 kW;
• durata tipica dei picchi: 30 minuti (0,5 h);
• BESS minimo ≈ 200 kW × 0,5 h = 100 kWh (prima dei margini).

Nella pratica, si adottano spesso taglie più robuste (es. 200 kW / 300–400 kWh) per:

• coprire picchi multipli nella stessa giornata;
• tenere conto del degrado delle batterie nel tempo;
• integrare anche funzioni di Load Shifting e, in parte, Load Leveling.

Tempo di risposta e velocità di intervento

Per essere efficace nel Peak Shaving:

• il BESS deve avere tempi di risposta sub-secondo (centinaia di millisecondi);
• il controllo deve agire in anello chiuso sui dati di potenza nel punto di consegna.

Cicli di vita ed efficienza

• Efficienza round-trip tipica: 90–95% per sistemi al litio ben progettati;
• Cicli di vita: diverse migliaia, con Depth of Discharge (DoD) controllata e corretta gestione termica.

Tecnologie di raffreddamento e sicurezza

Per potenze e capacità importanti, il BESS richiede:

• raffreddamento attivo (aria o liquido) per mantenere temperature uniformi;
• sistemi di rilevazione fumi e gas;
• compartimentazione antincendio;
• logiche di emergenza (spegnimento, isolamento, messa in sicurezza).

La progettazione deve essere coerente con le normative di prevenzione incendi e con le indicazioni del comando VVF competente.

Vantaggi economici di Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling con BESS

Riduzione dei costi di potenza contrattuale (Peak Shaving)

La prima voce di beneficio del Peak Shaving è la quota potenza:

Risparmio quota potenza ≈ Riduzione potenza impegnata [kW] × costo potenza [€/kW/anno]

Esempio indicativo:

• costo potenza: circa 4,2–4,5 €/kW/mese;
• → ≈ 50–55 €/kW/anno;
• riduzione potenza: 200 kW;
• risparmio annuo: dell’ordine dei 10.000–11.000 €/anno solo sulla quota potenza.

Ottimizzazione delle fasce orarie (Load Shifting)

Aggiungendo logiche di Load Shifting:

• si carica il BESS quando il prezzo dell’energia è più basso;
• si scarica quando è più alto.

Formula semplificata:

Risparmio Load Shifting ≈ kWh spostati × (Prezzo alto – Prezzo basso)

Su mercati con forte differenza tra ore di picco e ore fuori picco, questo può aggiungere diversi punti percentuali di risparmio sul costo energia.

Aumento dell’autoconsumo da fotovoltaico

In presenza di un impianto fotovoltaico:

• l’energia prodotta in eccesso può essere accumulata nel BESS;
• l’energia così accumulata può essere usata:
  • per fare Peak Shaving (ridurre potenza da rete);
  • per fare Load Shifting (utilizzare di sera l’energia solare del giorno);
  • per supportare un Load Leveling più efficace.

Esempio di calcolo per impianto da 250 kW (semplificato)

Scenario:

• stabilimento con picco medio di 800 kW;
• installazione di BESS da 250 kW / 500 kWh (LFP);
• riduzione potenza impegnata: 200 kW;
• risparmio quota potenza: ≈10.200 €/anno;
• risparmio da Load Shifting e maggior autoconsumo: ipotesi +10.000 €/anno.

Risparmio totale stimato: ≈20.000 €/anno.

Se il costo “chiavi in mano” del BESS fosse nell’ordine di 250.000–300.000 €, il payback semplice sarebbe tra 12,5 e 15 anni. In contesti con:

• tariffe di potenza più elevate;
• profili di carico molto “piccati”;
• maggiori possibilità di Load Shifting;

il tempo di ritorno può migliorare sensibilmente.
Questi valori hanno comunque solo valore esemplificativo e vanno verificati con un’analisi tecnico-economica su dati reali.

Benefici aggiuntivi: backup e continuità operativa

Un BESS può anche:

• fornire backup per carichi critici;
• migliorare la qualità della tensione (riduzione di buchi, flicker, armoniche in combinazione con altri sistemi);

integrare funzionalità tipiche di un UPS industriale, riducendo il rischio di fermate di produzione costose.

Vantaggi operativi e ambientali

Stabilità della rete interna e resilienza

La diffusione di BESS industriali configurati per Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling:

• riduce congestioni e “stress” su cabine e quadri;
• migliora la affidabilità dell’alimentazione, specie in aree con rete più debole;
• contribuisce a mantenere più stabile il profilo di carico nel tempo.

Integrazione con fonti rinnovabili

I BESS:

• permettono di massimizzare l’utilizzo locale di energia da fotovoltaico;
• facilitano la gestione di altri impianti (ad esempio cogenerazione rinnovabile);
• supportano gli obiettivi di decarbonizzazione e aumento della quota FER.

Riduzione emissioni CO₂

Riducendo:

• gli sprechi energetici;
• la necessità di gruppi elettrogeni di backup;
• la dipendenza da generazione da fonte fossile nei momenti di picco;

Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling con BESS contribuiscono a ridurre le emissioni di CO₂ per unità di produzione industriale.

Come Myenergy ti aiuta a implementare Peak Shaving, Load Shifting e Load Leveling nella tua azienda

Fase 1: Analisi dei consumi energetici

• Raccogli i dati di misura (quarto d’ora o 10 minuti) degli ultimi 12–24 mesi.
• Identifica per ogni mese:
  • valore massimo di potenza;
  • durata dei picchi;
  • numero di eventi.
• Collega gli eventi di picco a:
  • turni produttivi;
  • avvii simultanei di macchine;
  • ricariche EV;
  • cicli di sbrinamento o altri processi.

Qui valuti dove ha più senso intervenire con Peak Shaving, Load Shifting o Load Leveling.

Fase 2: Valutazione dell’infrastruttura esistente

• Analizza cabina MT/BT, quadri BT, spazi disponibili.
• Verifica compatibilità con:
  • impianti fotovoltaici;
  • gruppi elettrogeni;
  • sistemi di rifasamento;
  • UPS esistenti.

Fase 3: Dimensionamento del BESS

• Definisci l’obiettivo di riduzione di picco (Peak Shaving).
• Valuta quanti kWh vuoi spostare tra fasce orarie (Load Shifting).
• Analizza quanto vuoi stabilizzare il profilo nel tempo (Load Leveling).
• Simula diversi scenari di taglia BESS e confronta:
  • risparmio potenza;
  • risparmio energia;
  • numero atteso di cicli annui.

Fase 4: Scelta del fornitore e della tecnologia

Criteri principali:

• tecnologia batterie (LFP, NMC, sodio);
• vita utile, garanzie, condizioni di esercizio;
• referenze su progetti industriali simili;
• capacità di integrare EMS e interfacciarsi con la tua infrastruttura.

Fase 5: Implementazione dell’EMS

• definizione delle logiche di controllo:
  • soglie per Peak Shaving,
  • fasce orarie per Load Shifting,
  • target di profilo per Load Leveling;
• integrazione con:
  • contatori fiscali,
  • SCADA,
  • sistemi di supervisione;
• configurazione della reportistica:
  • KPI di risparmio,
  • cicli di batteria,
  • efficacia delle strategie adottate.

Fase 6: Test e ottimizzazione

• fase di commissioning con prove in condizioni reali;
• verifica che:
  • i picchi si riducano (Peak Shaving),
  • i consumi siano correttamente spostati (Load Shifting),
  • il profilo sia più regolare (Load Leveling);
• regolazione delle soglie per minimizzare cicli inutili e stress sulle batterie.

Fase 7: Monitoraggio continuo

• monitoraggio mensile dei KPI;
• revisione annuale delle logiche in funzione di:
  • nuovi profili di consumo;
  • nuove tariffe;

modifiche agli impianti (es. nuovo FV, nuovi carichi).

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Case study e applicazioni industriali

Settore manifatturiero: Peak Shaving delle linee produttive

In stabilimenti manifatturieri:

• l’avvio simultaneo di linee, forni, estrusori e compressori genera picchi di potenza;
• il BESS, configurato per Peak Shaving:
  • copre questi picchi di breve durata;
  • permette di non aumentare la potenza impegnata;
  • riduce la quota potenza pagata per tutta la durata del contratto.

Logistica e GDO: Load Shifting delle celle frigorifere

Nei magazzini refrigerati:

• i cicli di sbrinamento e compressione possono essere in parte programmabili;
• il BESS:
  • consente Load Shifting, spostando parte del consumo in orari più economici;
  • supporta comunque il carico nelle ore di punta, abilitando anche Peak Shaving.

Data center: Load Leveling e Peak Shaving combinati

Per i data center:

• il BESS può affiancare o sostituire parte delle funzioni di UPS e gruppi elettrogeni;
• con le giuste logiche:
  • svolge Peak Shaving sui picchi brevi;
  • contribuisce a un Load Leveling sul profilo complessivo;
  • garantisce continuità per sistemi ICT critici.

Ricarica veicoli elettrici: Peak Shaving e Load Shifting delle flotte

Con flotte aziendali di veicoli elettrici:

• la ricarica simultanea può creare picchi di potenza molto elevati;
• il BESS:
  • si carica quando la flotta è fuori o quando il carico complessivo è basso;
  • si scarica nelle finestre di ricarica più intense (Peak Shaving);

permette di programmare ricariche notturne o in fuori punta (Load Shifting).

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