25 Gennaio 2023

Accumuli: flessibilità per decarbonizzare il sistema elettrico

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Cresce il fabbisogno di flessibilità giornaliera del sistema elettrico. Per questo lo sviluppo della capacità di accumulo nazionale deve essere coordinato sia con la crescita delle rinnovabili che con lo sviluppo delle reti elettriche. L’articolo di Luca Marchisio, Salvatore De Carlo, Fabio Genoese, Arianna Nouri (Terna) su ENERGIA 4.22.

Il primo prototipo di una batteria agli ioni-litio è stato costruito nel 1979, ma solo nel 2008 è stata integrata in un’automobile elettrica”, notavano gli analisti IEA nel loro articolo Sfide tecnologiche per la decarbonizzazione pubblicato su ENERGIA 4.20.

E infatti fino ad allora le batterie agli ioni-litio venivano principalmente impiegate in dispositivi quali PC portatili e telefoni cellulari. Dal 2008 la sua applicazione diventa cruciale per i veicoli elettrici, connubio che porta con sé un notevole sviluppo della tecnologia, che aumenta di 4 volte la densità energetica al 2015, come riportato da GB Zorzoli nel 2016 nel primo articolo dedicato a questa tecnologia sulle pagine di ENERGIA.

Ma le batterie agli ioni di litio sono una tecnologia di accumulo la cui applicazione non si limita all’ambito della mobilità, ma è altrettanto se non più cruciale in ambito di rete elettrica a fronte del previsto aumento della quota di Fonti Rinnovabili Non Programmabili (FRNP), quali l’energia eolica e solare, nel mix di generazione elettrico.

La crescita delle Fonti Rinnovabili Non Programmabili comporta una forte crescita del fabbisogno di flessibilità giornaliera

Come nota Dominique Finon su ENERGIA 4.22,“i blackout che hanno colpito le reti elettriche europee sono legati a problemi di stabilità del sistema in termini di frequenza e tensione. Un fenomeno che diventa significativo non appena le fonti rinnovabili intermittenti (solare ed eolico) superano il 30% della quota di generazione ed è accentuato dalla stretta integrazione dei sistemi”.

Per fronteggiare la variabilità delle FRNP, attuale e prospettica, occorre sviluppare nuove soluzioni che conferiscano flessibilità al sistema, ad iniziare dalle infrastrutture di stoccaggio di diverso tipo. Per questa ragione sempre su ENERGIA 4.22 ospitiamo un articolo di Luca Marchisio, Salvatore De Carlo, Fabio Genoese, Arianna Nouri (Terna) dedicato al ruolo degli accumuli per la decarbonizzazione del sistema elettrico.

Dopo aver inquadrato le tipologie di accumulo energetico e il loro ruolo nel sistema elettrico (par. 1) con particolare riferimento alla differenza tra servizio power-intensive ed energy-intensive, gli Autori si concentrano sui sistemi di accumulo elettrochimico e idroelettrici (par. 1.1) in quanto “sono le soluzioni più efficienti e il loro sviluppo è fondamentale per garantire un adeguato funzionamento del sistema elettrico”.

Le tecnologie di accumulo permettono di differire l’utilizzo finale dell’energia elettrica a un momento successivo alla sua generazione.

Nella seconda parte dell’articolo, gli Autori presentano il tema degli accumuli nel sistema elettrico italiano (par. 2). “Negli anni 1970 sono stati costruiti nel nostro Paese accumuli idroelettrici con una potenza pari a circa 7,6 GW ed un rapporto energia/potenza medio pari a circa 8. Da allora, non sono più stati realizzati accumuli di grande taglia. Recentemente, tuttavia, si sta assistendo ad una notevole crescita dei piccoli impianti di accumulo distribuito (Fig. 4).”

Terna è stata fra i primi TSO al mondo a testare le tecnologie di accumulo elettrochimico

Ne segue la proiezione del fabbisogno di accumuli al 2030 (par. 3) nel quale presentano alcuni dati tratti dal Documento di Descrizione degli Scenari pubblicato da Terna e Snam lo scorso agosto 2022 e il flexibility indicator, “un parametro molto utile per identificare e quantificare il fabbisogno di «flessibilità» del sistema elettrico causato dal forte aumento delle FRNP al 2030”.

“È infatti necessario coordinare lo sviluppo delle FER sia con gli accumuli che con lo sviluppo della rete elettrica: i primi, tramite il servizio energy-intensive, permettono di spostare la produzione FER dalle ore ad alta disponibilità della risorsa alle ore a bassa disponibilità; la rete permette invece di trasportare l’energia elettrica dalle zone di produzione ai centri di consumo.(…) Le opere di rete, così come gli accumuli, sono interventi essenziali per la transizione ecologica, in assenza delle quali sarebbe impossibile integrare le FER nel sistema elettrico”.

Lo sviluppo della capacità di accumulo nazionale deve essere coordinato sia con la crescita delle rinnovabili che con lo sviluppo delle reti elettriche

Ed è proprio per questa duplice esigenza che, sempre su ENERGIA 4.22,  ospitiamo anche un saggio di Giovanni Goldoni sullo sviluppo della rete elettrica come linea prioritaria d’intervento. Priorità che d’altronde avevamo già evidenziato su ENERGIA 2.21 nell’articolo di Carlo Degli Esposti, Pierre Bornard e Graeme Steele sull’impatto dell’eolico offshore sulle reti elettriche.

Ma tornando all’articolo di Marchisio, De Carlo, Genoese e Nouri, il quarto paragrafo è dedicato al funzionamento degli accumuli al 2030 e in particolare al servizio di energy-shifting che “permetterà (…) di accumulare la overgeneration prodotta dal solare durante le ore diurne per poi rilasciarla durante le ore serali, evitando quindi l’accensione di impianti termoelettrici tradizionali”.

La finanziabilità dei progetti di accumulo dovrà essere garantita tramite strumenti di supporto appropriati, quali le aste

La quinta parte presenta il modello di approvvigionamento e gestione degli accumuli e la “definizione dei meccanismi d’asta per la contrattualizzazione della capacità di accumulo, come previsto dal D.Lgs 210/2021, [che] garantirà lo sviluppo della capacità di accumulo necessaria per l’integrazione delle FRNP nel sistema elettrico italiano”.

Prima delle conclusioni (par.7.), trova spazio nell’articolo anche una riflessione sul ruolo dell’idrogeno (par. 6) che sarà “fondamentale nell’abilitare la decarbonizzazione dei settori hard-to-abate, mentre è difficile ipotizzare un ruolo significativo come accumulo elettrico”. Ambito nel quale “contribuirebbe più ad incrementare con stile l’entropia dell’universo che ad accumulare energia”.


Il post presenta l’articolo di Luca Marchisio, Salvatore De Carlo, Fabio Genoese, Arianna Nouri Il ruolo degli accumuli per la decarbonizzazione del sistema elettrico (pp. 52-61) pubblicato su ENERGIA 4.22.
Luca Marchisio, Salvatore De Carlo, Fabio Genoese, Arianna Nouri (Terna)

Foto: Unsplash

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