Accumulo elettrico

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Sistemi di accumulo
di Felice Lucia

Il primo sviluppo dei sistemi di accumulo, avvenuto negli anni ‘80, è senza dubbio stato quello relativo all’energizzazione delle isole, delle aree isolate e delle aree rurali, che non ricevono elettricità dalla rete nazionale. Le soluzioni a batterie per l’accumulo di energia hanno migliorato l’affidabilità delle forniture di energia in tali aree e, molto spesso, ne hanno consentito l’esistenza per lunghi periodi.

Attualmente i sistemi di accumulo elettrochimico (chiamati anche ESS – Energy Storage System) in Italia, ed in generale in tutto il Mondo, sono fortemente legati alla rapida evoluzione degli impianti di produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile quali sistemi fotovoltaici o eolici.

Gli impianti fotovoltaici ed eolici sono cresciuti esponenzialmente nell’ultimo decennio grazie ad una politica incentivante dei governi locali mentre i sistemi di accumulo, allo stato attuale, si stanno diffondendo grazie a logiche di investimenti pubblico/private.

L’alta penetrazione dei sistemi di generazione da fonte rinnovabile in Italia hanno conseguentemente richiesto un forte interesse per i sistemi di accumulo; questo consente all’Italia di essere leader Europeo per quanto riguarda la ricerca e la sperimentazione nel settore dei sistemi di accumulo.

Considerando il fatto che non esiste esperienza e letteratura tecnica sui sistemi di accumulo a batterie e date le molteplici funzioni implementabili, i DSO/TSO interessati al loro utilizzo hanno finora prediletto lo sviluppo di progetti pilota atti a verificarne le caratteristiche tecnico/funzionali al fine di meglio individuare le reali risposte che possono fornire gli ESS alla rete elettrica. Su questi presupposti gli sviluppi futuri dei sistemi di accumulo saranno certamente centrati alle esigenze dei vari mercati e dei vari utilizzatori essendo stati profondamente testati durante i progetti dimostrativi.

A livello europeo gli obiettivi del pacchetto EU 20‐20‐20 e la decisione di alcuni paesi di abbandonare l’energia nucleare presuppongono che la transizione verso le energie rinnovabili continui in modo continuo e costante. Tale transizione aprirà la nuova era delle reti intelligenti (Smart Grid). Le nuove tecnologie per la gestione, il controllo qualità e l’accumulo di energia sono attese con grandi aspettative dalle aziende del settore energetico per poter mettere in campo soluzioni di reti intelligenti efficienti ed efficaci in termini di costo.

A livello di rete le batterie per i sistemi di accumulo di energia gestiscono fondamentalmente il bilancio energetico tra offerta e domanda ed irrobustiscono il sistema energetico esistente in alternativa alla ricostruzione fisica della rete di trasmissione e distribuzione in una condizione di integrazione rapida e su larga scala di fonti rinnovabili.

Da un punto di vista economico i più recenti sviluppi tecnologici hanno portato i sistemi a batterie per l’accumulo di energia su scala di rete ad essere molto vicini alla fattibilità economica prevista per le varie applicazioni; questo tenendo in debita considerazione i ritorni di rete che ne conseguono.

Per quanto riguarda la tendenza dei costi dei sistemi e degli elementi fondamentali di un sistema di accumulo in un prossimo futuro, i vari costruttori stanno facendo ingenti sforzi al fine di ridurli più o meno sensibilmente attraverso lo sviluppo della tecnologia di sistemi e dei materiali. Al tempo stesso gli stimoli per lo sviluppo di nuove tecnologie e la costituzione di nuovi mercati causati dalle nuove politiche governative, quali finanziamenti, nuove regole e normative, sono molto più importanti al fine della decrescita dei costi. Qualora tali azioni vengano intraprese con decisione e successo, si otterrà la riduzione dei costi prevista e l’aumento della competenza dei vari attori in campo nel settore.

Sia che si parli di sistemi ad uso residenziale che ad uso di rete i sistemi di accumulo sono sostanzialmente composti dai seguenti macro elementi:

• Batterie per l’accumulo dell’energia;

• Sistema di gestione intelligente delle batterie (BMS);

• Sistema di conversione DC/AC, comunemente chiamato PCS;

• Elettromeccanica di connessione alla rete di alta tensione, media tensione o bassa tensione;

• Sistema di gestione intelligente del sistema di accumulo.

Un ulteriore sviluppo nel futuro potrebbe essere non tanto l’incentivazione diretta “a pioggia” come fatto in passato per i sistemi fotovoltaici ed eolici quanto una remunerazione della gestione virtuosa dello scambio tra fonte di produzione e rete dell’energia. Nel dettaglio sarebbe possibile dispacciare l’energia durante la fase di picco massimo produzione/prezzo ed accumularla durante la fase di picco minimo; questa gestione dovrebbe avere una priorità di dispacciamento e quindi una miglior remunerazione dell’investimento messo in atto anche da investitori privati.

Per quanto riguarda i sistemi di accumulo di tipo residenziale essi devono essere visti come una parte del sistema intelligente che gestisce i carichi attivi e passivi dell’abitazione.

I sistemi di accumulo integrati in una abitazione “Smart” consentono un ottimale gestione dei carichi, e quindi dei consumi presenti in una abitazione.

 

Esempio di integrazione di un sistema di accumulo

Ad esclusione delle delibere AEEG per i sistemi “power intensive” (delibera 43/2013/R/eel) e “energy intensive” (delibera 66/2013/R/eel) in Italia l’incentivazione dei sistemi di accumulo non ha ancora trovato una concreta applicazione. Guardando invece il panorama internazionale si possono portare gli esempi di USA e Germania. Sotto l’aspetto dei piani incentivanti la Germania ha traguardato il futuro dei sistemi di accumulo con due importanti interventi. Il primo è relativo a sistemi di accumulo di energia in generale (sia termica che elettrica), al fine di stimolare la ricerca in tale settore per raggiungere l’obiettivo dell’80% di energia prodotta da fonte rinnovabile entro il 2050.

L’associazione dell’incentivo sia del sistema fotovoltaico che del sistema di accumulo implica una forte spinta della Germania verso lo sviluppo di produzione di energia elettrica distribuita e più prossima possibile al punto di connessione.

Il secondo piano incentivante Programma 275 è stato varato nel Maggio 2013, finanziato attraverso la banca del governo federale kfW che prevede sia un finanziamento agevolato fino al 100% del costo del sistema che un incentivo del 30% del costo stesso. Il rimborso del 30% viene erogato nel caso in cui l’impianto fotovoltaico associato al sistema di accumulo eroga in rete non più del 60% dell’energia prodotta. Il piano tedesco prevede sia per il 2013 che per il 2014 un fondo da 25M€/anno.

Per quanto riguarda gli USA la campagna incentivante principale è l’SGIP. L’SGIP (Self Generation Incentive Program) è nata nel 2001 e incentiva (secondo lo schema di Tabella ) i sistemi di generazione distribuita di energia elettrica esistenti e nuovi.

fonte: ENEA, "RAPPORTO ANNUALE EFFICIENZA ENERGETICA 2012", dicembre 2013