Caratteristiche dei sistemi di accumulo elettrochimico

I sistemi di accumulo rappresentano una tecnologia strategica per garantire i servizi necessari alla stabilità e alla sicurezza del sistema elettrico e per evitare il rischio di dover limitare la produzione delle fonti rinnovabili.

Fra le soluzioni tecnologiche oggi disponibili e in fase di ulteriore sviluppo rivestono particolare interesse gli accumuli di tipo elettrochimico.

Tali sistemi consentono di far fronte a tutte o quasi le esigenze degli utilizzatori finali ma anche a tutte le molteplici e complesse esigenze del sistema elettrico:

• Regolazione di frequenza. La penetrazione delle FRNP (Fonti Rinnovabili Non Programmabili) può portare ad una riduzione dello lo spazio a disposizione delle unità di produzione termoelettriche ed idroelettriche in grado di fornire regolazione primaria e secondaria. Quindi, in caso di guasto ad un’unità di produzione con relativo deficit improvviso di generazione, la frequenza deriva più velocemente verso il black-out.
• Regolazione di tensione. Uno dei servizi di rete che i Sistemi di Accumulo possono fornire, consiste nel contributo alla regolazione di tensione mediante scambio di potenza reattiva. Si tratta in realtà di una caratteristica propria del sistema di conversione, in grado di sfasare la corrente in anticipo o in ritardo rispetto alla tensione ai morsetti di macchina, fino ai limiti di corrente del convertitore stesso.
• Risoluzione di congestioni zonali. Poiché la realizzazione dei necessari sviluppi della rete richiede tempi medio-lunghi, nel breve termine il problema può essere affrontato ricorrendo all’installazione di sistemi di accumulo. È possibile accumulare energia scaricando la linea in caso di sovraccarico, per reimmetterla in rete quando il rischio di congestione è cessato. In tal modo, è possibile anche differire nel tempo gli investimenti nella rete.
• Time shift. Acquistare energia per immagazzinarla nelle ore in cui i prezzi sono bassi, al fine di rivenderla (o utilizzarla) nelle ore in cui i prezzi sono più elevati. I benefici di tale servizio risiedono in una minore necessità di chiamare in servizio le unità termoelettriche meno efficienti e/o più costose ed in un incremento della domanda nelle ore di valle, nelle quali, nell’attuale situazione di overcapacity, molti impianti termoelettrici faticano a restare accesi.
• Incremento dell’autoconsumo. La forma di autoproduzione da rinnovabili più frequentemente applicata da diverse categorie di piccoli e medi utenti è basata su impianti fotovoltaici, tipicamente sulle coperture degli edifici. Negli ultimi anni si sono succeduti più provvedimenti per incentivare la produzione di energia da conversione fotovoltaica (Conto Energia). Con la fine delle incentivazioni è comunque rimasta conveniente la formula dell’autoconsumo, in quanto il prezzo di acquisto dell’energia elettrica è maggiore di quello di vendita. Per aumentare la frazione di autoconsumo del FV è possibile utilizzare gli accumuli di energia posti nella rete elettrica dell’utente. In riferimento alle soluzione tecnologiche fotovoltaico + accumulo, un recente studio della Deutsche Bank afferma che il costo del kWh da un impianto fotovoltaico dotato di batteria nel nostro Paese si dimezzerà nel giro di 5 anni. Vorrebbe dire che in Italia entro il 2020 prodursi da soli l’elettricità e immagazzinarla in batterie costerebbe da meno della metà a un terzo rispetto ad acquistarla dalla rete: solo 13 cent$/kWh contro i 36-43 cent$ del kWh in bolletta (a seconda che si assuma un aumento annuo di quest’ultima del 3 o del 7%).

Inoltre, grazie alla loro grandissima versatilità di impiego e modularità consentono di avere impianti da pochi kW nelle applicazioni domestiche e decine di MW per sistemi connessi alla rete di trasmissione, e tempi di intervento che possono variare da da pochi secondi a decine di ore.

Passiamo ora a vedere le principali caratteristiche di due tipologie di sistemi di accumulo elettrochimico:

• Le batterie al piombo sono quelle più comunemente usate grazie al costo decisamente basso, alla maturità della tecnologia, e la disponibilità. Nel passato sono state principalmente utilizzate per applicazioni di rete; oggi non più, dato che la loro vita media di 6-15 anni non corrisponde con la durata della vita del pannello solare. Inoltre hanno caratteristiche di ricarica / scarica che sono meno preferibili per la distribuzione di rete (durata della vita si accorcia se la batteria non è completamente scarica).
• Le batterie agli ioni di litio sono molto più diffuse in quanto legate alla proliferazione di telefoni cellulari. Attualmente, vengono utilizzate soprattutto per piccole applicazioni portatili data la facilità di ricarica in corso, il maggiore potenziale di stoccaggio di energia e la maggiore durata. Tuttavia, il costo attuale è proibitivo per la distribuzione su larga scala per lo stoccaggio di casa, ma la produzione di scala potrebbe contribuire a ridurre i costi in modo sostanziale nel medio termine.

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