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Storage, l’energia
che c’è sempre
La capacità di accumulo, dalle batterie di casa agli impianti di stoccaggio utility scale, è un tassello fondamentale per il futuro della transizione energetica.
21 maggio 2024
L’energia e l’accumulo sono da sempre correlati nel mondo dell’elettricità, come insegna la pila di Volta, primo generatore di elettricità e antenata delle moderne batterie. Oggi i sistemi di accumulo di energia elettrica sono ovunque: nelle nostre tasche con la batteria del cellulare, nella nostra macchina con la batteria piombo-acido che avvia il motore termico oppure con le più moderne batterie al litio, necessarie per alimentare l’auto elettrica. Attualmente la sfida posta dall’utilizzo sempre più ampio delle fonti rinnovabili e dalla transizione energetica è strettamente dipendente dalla diffusione e dal progresso di questi accumulatori di energia.
Le batterie, origini e differenti tipologie
L’importanza delle batterie al litio nella storia della scienza e della tecnologia è tale che, nel 2019, gli scienziati che hanno dato il maggior contributo al suo sviluppo, cioè John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino, sono stati premiati con il Nobel. La caratteristica principale, che ne ha decretato il successo e l’impiego nei dispositivi più disparati, è la capacità di ripristinare il flusso di energia elettrica (e quindi il ciclo di carica e scarica) per un numero di volte elevatissimo.
In ambito energia rinnovabile, le taglie di storage da considerare sono principalmente due: residenziale, con batterie dimensionate sulla base dei pannelli solari in uso domestico, e utility scale, con dimensionamento basato sul potenziale produttivo di un parco eolico o fotovoltaico, come quello realizzato da Plenitude ad Assemini, nel cagliaritano, con una capacità di accumulo pari a 9 MWh, per di più ulteriormente scalabile.
Sono in fase di sviluppo avanzato altre tecnologie di accumulo elettrico molto promettenti come le batterie a flusso caratterizzate da circuiti per gli elettroliti liquidi. Queste costituiranno il sistema di stoccaggio che sarà presto collegato al nuovo parco fotovoltaico da 6 MW ultimato da Plenitude nel febbraio 2024 a Ravenna Ponticelle.
Accanto a questi sistemi di storage elettrochimico, si annoverano ulteriori tipologie di accumulo tra loro molto diverse per funzionamento, fasi di sviluppo e rendimento: l’accumulo meccanico, il più antico, in cui l’energia elettrica viene convertita in potenziale e cinetica; l’accumulo elettromagnetico, ancora in fase embrionale; l’accumulo chimico come il power-to-gas in cui l’energia elettrica è impiegata per produrre gas; i sistemi di storage a idrogeno basati sull’elettrolisi.
I vantaggi dello storage
Perché installare un sistema di storage? La risposta, in ambito residenziale, è molto semplice: per poter sfruttare l’energia prodotta dal proprio impianto fotovoltaico anche quando non c’è il sole come la sera per giocare con la console o la notte per utilizzare la lavastoviglie. Non solo: chi aderisce a una comunità energetica rinnovabile, ad esempio, può utilizzare il proprio sistema di storage per immagazzinare l’energia prodotta e condividerla con gli altri partecipanti in base alla domanda.
Allargando lo sguardo, però, l’utilizzo dei sistemi di storage diventa fondamentale anche per garantire la penetrazione delle fonti energetiche rinnovabili (FER) nel sistema elettrico nazionale. Le FER, infatti, per loro natura non sono programmabili, non possono essere accumulate nella loro forma primaria e sono legate al sito di produzione. Questo a fronte di una richiesta di energia elettrica in continuo aumento e difficilmente quantificabile a priori: un esempio per tutti la diffusione della mobilità elettrica in rapida crescita. L’unico modo per ovviare a un probabile squilibrio nella rete è, dunque, legato a un aumento dei sistemi di stoccaggio, sia a livello numerico sia di potenza che di capacità.
Quello che si sta disegnando è quindi un sistema integrato, che comprende tanto gli accumulatori domestici, essenziali per lo sviluppo degli impianti fotovoltaici residenziali e per le comunità energetiche, quanto lo storage su larga scala collegato agli impianti di produzione, come i parchi eolici e fotovoltaici, direttamente in loco o in maniera virtuale attraverso la connessione alla rete elettrica.
Lo storage in Italia tra presente e futuro
Secondo l’Elaborazione Italia Solare su dati Gaudì di Terna a dicembre 2023 in Italia risultavano connessi alla rete elettrica 518.947 sistemi di storage, per una potenza complessiva di 3,37 GW e una capacità di 6,65 GWh. La maggior parte di questi è di taglia residenziale quindi destinata in maniera preponderante ad alimentare l’autoconsumo: il 94% dei sistemi di storage connessi alla rete elettrica, infatti, è associata ad impianti fotovoltaici di capacità inferiore a 20 kW. La tecnologia usata nel 99,5% dei casi è quella agli ioni di litio. Questa capacità, seppur interessante, non è sufficiente rispetto agli obiettivi di produzione rinnovabile fissati per fine decennio come si evince dall’ultimo Documento di descrizione degli scenari, presentato da Terna e Snam nel 2022. A fronte di una penetrazione sempre più ampia delle rinnovabili nel sistema elettrico italiano (secondo lo scenario di policy in linea con gli obiettivi Fit-for-55 nel 2030 le FER dovrebbero provvedere al 65% del fabbisogno elettrico totale) sarà necessario dotarsi di circa 71 GWh di capacità di stoccaggio utility-scale (cioè di taglia pari o superiore a 1 MW), che andrebbe ad aggiungersi a quello residenziale e di piccola taglia (stimato in circa 16 GWh) connesso all’autoconsumo individuale e collettivo. I grandi impianti infatti sono ritenuti strategici per il time-shifting attenuando la differita tra momento della produzione mattutina e pomeridiana e consumo serale. Altrettanto importante il ruolo sulla stabilità della rete elettrica e sulla capacità di assorbire l’overgeneration e di colmare un aumento della domanda non programmabile come quello proveniente dalla mobilità elettrica. A fine 2022, sempre secondo i dati Terna, in Italia gli impianti con una capacità superiore a 500 kWh rappresentavano solo il 2% del totale. Agire su questo fronte, è necessario per poter inserire nella rete elettrica nazionale la potenza prevista dal pacchetto “Fit for 55”.
Lo storage su larga scala: l’impianto Plenitude di Assemini
In Sardegna, Plenitude ha realizzato il suo primo impianto utility scale in Italia. Situato ad Assemini, vicino Cagliari, è operativo da giugno 2023, all’interno della stessa area industriale dov’è presente anche un parco fotovoltaico da 23 MW. Questa vicinanza consente la condivisione di alcune infrastrutture di connessione, garantendo quindi una minimizzazione dei costi di realizzazione complessivi dell’impianto. L’impianto asseminese, che ha una potenza installata di 15 MW e una capacità di accumulo di energia pari a 9 MWh, è stato realizzato con moduli batteria basati sulla tecnologia Litio Ferro Fosfato (LFP) e rappresenta uno dei primi sistemi di accumulo di utility scale che viene connesso alla Rete di Trasmissione Nazionale italiana.
L’impianto utility-scale di Assemini è importante per la possibilità di offrire a Terna il servizio “fast reserve” di regolazione ultrarapida della frequenza con l’obiettivo di migliorare la stabilità della frequenza di rete, in coordinamento con i servizi esistenti. Questo, contribuendo alla sicurezza del sistema elettrico grazie a tempi di attivazione molto rapidi, costituisce un tassello fondamentale per sviluppare una sempre maggiore penetrazione delle energie rinnovabili nel mix energetico italiano. Il posizionamento di Plenitude nello storage non si limita però ai confini nazionali: questo impianto, infatti, si aggiunge allo storage realizzato in Texas nel 2022, dove Plenitude ha inaugurato un sistema con una potenza di 200 MW e una capacità di accumulo da 200 MWh. Anche in questo caso, attraverso logiche di mercato differenti rispetto al contesto italiano, lo stoccaggio elettrochimico, fornendo servizi di stabilizzazione alla rete elettrica, rappresenta un’importante risorsa per fronteggiare le sfide poste dalla crescente penetrazione delle rinnovabili.
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