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Stoccare elettricità solare sarà la linfa del fotovoltaico

Gli accumuli saranno un componente fondamentale per molti sistemi a rinnovabili, come il fotovoltaico, per aumentare l'autoconsumo di famiglie e imprese. Costi, incentivi, installazione, gestione, impatto per la rete. Abbiamo intervistato su questi aspetti l'ing. Luigi Mazzocchi di RSE, chairman di un convegno a Solarexpo-The Innovation Cloud.

Il prossimo 8 maggio, a Solarexpo-The Innovation Cloud, nel pomeriggio ci sarà un incontro su uno dei temi più caldi per il futuro dello sviluppo delle rinnovabili in Italia: "Lo storage di elettricità e l’integrazione di rinnovabili e generazione distribuita nel sistema elettrico italiano” (vedi programma convegno - pdf). Si parlerà dunque di accumuli e di battery inverter (la nuova generazione di inverter con accumulo integrato per impianti FV. A fare da chairman sarà l’ingegner Luigi Mazzocchi di RSE (Ricerca sul Sistema Elettrico), la società, controllata dal GSE, che si occupa di ricerca di interesse pubblico sul sistema energetico italiano. Lo abbiamo sentito per qualche anticipazione sul tema.

Ingegner Mazzocchi, cosa rappresentano i sistemi di accumulo per il futuro delle rinnovabili in Italia?

Se parliamo del futuro prossimo, secondo noi, non ci sarà ancora bisogno di accumuli di grandi dimensioni per la gestione della rete. Gli accumuli saranno invece di fondamentale importanza per mantenere un buon livello di installazione di nuovi impianti, specialmente di fotovoltaico, che non gode più di incentivi alla produzione e che in molti casi già oggi, e sempre più in futuro, non potrà usufruire del regime di “scambio sul posto”. Senza incentivi e senza scambio sul posto, la convenienza ad installare piccoli o medi impianti a fonti rinnovabili non programmabili dipende molto dalla percentuale di elettricità che il produttore riesce a consumare, anziché immetterla in rete. Gli accumuli possono aumentare notevolmente questa percentuale, rendendo possibile il recupero dell’investimento in tempi ragionevoli. Va aggiunto che in certi casi può anche risultare conveniente installare sistemi di accumulo su impianti fotovoltaici già esistenti e incentivati, dal momento che le versione più recenti del Conto Energia favoriscono economicamente l’elettricità autoconsumata.

Vuol dire che senza accumuli non si installerà più nulla?

Non esageriamo. In molte parti d’Italia, l’incrocio fra buone condizioni di soleggiamento, alti prezzi del kWh e medi tassi di autoconsumo, anche senza accumuli, possono garantire già la grid parity. In quelle aree si possono installare piccoli e medi impianti solari (o magari anche eolici, in zone ventose), e recuperare l’investimento in meno di 10 anni. Ma certo, se veramente vogliamo continuare ad installare nei prossimi anni intorno a 1 GW di fotovoltaico l’anno, e quindi rendere conveniente questa tecnologia in tutta Italia, la disponibilità di impianti di accumulo, di dimensioni medio-piccole e a prezzi competitivi, sarà fondamentale.

Ma in cosa consistono questi sistemi di accumulo e quanto costano?

Sul mercato stanno cominciando ad apparire molte soluzioni, comprese quelle, forse le più semplici e razionali, degli inverter già dotati di batteria, che così minimizzano la complessità dell’impianto. In generale si tratta di sistemi dotati, nei modelli domestici, di qualche kWh di capacità di accumulo elettrico, grazie a batterie al piombo o al litio. Per taglie un po’ più grandi sono molto interessanti anche le batterie “Sodio beta”, ad alta temperatura, tecnologia di cui l’Italia è leader mondiale. Le batterie al piombo costano relativamente poco, ma sono ingombranti e hanno una vita media limitata; se ben gestite, in determinate applicazioni potrebbero durare intorno ai 5-6 anni. Le batterie al litio sono più costose, ma anche più compatte e longeve, con una vita che a parità di condizioni può superare 10 anni. Come valori indicativi, per taglie residenziali il prezzo dei primi sistemi può aggirarsi sui 2000 euro, dei secondi sui 3-4000 euro. Visto che intanto il costo dei sistemi fotovoltaici si è molto ridotto, il costo aggiuntivo del sistema di accumulo può essere compatibile con un buon ritorno dell’investimento, Considerando infatti che un sistema di accumulo, se ben progettato, può far facilmente passare la quota di energia autoconsumata da una media del 30-40% a una del 60-70%, e che mentre un kWh immesso in rete viene pagato pochi centesimi, uno autoconsumato ne fa risparmiare una ventina, si capisce come l’accumulo possa essere conveniente, anche considerando la necessità di almeno una sostituzione delle batterie, nel corso della vita dell’impianto. 

Perché solo batterie? Non si è pensato a usare alti sistemi, tipo idrogeno o aria compressa?

L’aria compressa è un sistema sperimentato da decenni, ma solo in pochissimi siti, che può avere notevoli potenzialità applicative ma solo per impianti di grande taglia. L’idrogeno sconta per ora efficienze di conversione troppo basse, e rappresenta in un certo senso l’ultima spiaggia, quando si debbano accumulare o comunque sfruttare grandi quantità di energia eccedenti su tempi lunghi, settimane o mesi. Per taglie medio-piccole l’offerta concreta è solo di batterie, e resterà così ancora a lungo.

Si prevedono ulteriori cali di prezzo delle batterie?

Così si dice; alcuni prevedono cali anche del 30-50% entro il 2020, per le tecnologie al litio e sodio-beta. Altri sono più prudenti. Molto dipenderà dalle innovazioni tecnologiche; per esempio il miglioramento di materiali e strutture, molte delle quali stanno ora cominciando a uscire dai laboratori e entrare nei prototipi industriali, e dall’aumento della produzione, che sarà trainata, come sembra, anche dalle auto elettriche. Comunque, oltre al calo di prezzi delle batterie, l’autoconsumo di energia rinnovabile si può anche considerare una sorta di assicurazione contro un non improbabile aumento di prezzo futuro dell’elettricità.

A proposito di auto elettriche, ma, avendone una, non si potrebbe usare la batteria di questa come sistema di accumulo per la casa?

Certo, compatibilmente con l’uso dell’auto, nei momenti in cui l’auto è collegata alla rete domestica, con apposite interfacce, potrebbe svolgere anche quel compito. Però, attenzione, più frequentemente si fa caricare e scaricare una batteria, più se ne accorcia la vita. Si tratta quindi di vedere se questa soluzione, in sé intelligente, non si traduca in un maggior danno.

Ma è complicato installare questi sistemi? E come fa una persona comune a gestire meccanismi elettronici così complessi? Non è che si rischia di restare al buio per il loro malfunzionamento?

L’installazione è relativamente semplice. La disposizione più razionale ed efficiente, se si installa anche un impianto fotovoltaico, è quella di collegarli in corrente continua, a monte dell’inverter dell’impianto, usando un apposito software per la gestione dei flussi fra impianto a rinnovabili, rete, batterie e consumi. Sono già in commercio inverter con capacità di accumulo, che hanno già tutto compreso. Questa soluzione è adatta per chi costruisce ex novo il suo impianto: se l’impianto fotovoltaico è già presente, è forse meglio aggiungere il sistema di accumulo a valle dell’inverter esistente, usando un secondo inverter, con relativa elettronica di controllo. In ogni caso, e questo è fondamentale, è indispensabile rivolgersi a installatori qualificati, che progettino in modo corretto un impianto sicuro per l’utente e rispettoso delle regole di rete, tarato sulle esigenze del cliente. L’installatore, poi, dovrebbe preferibilmente fornire un servizio di controllo in remoto e di manutenzione periodica, proprio per individuare e risolvere per tempo i guasti, evitando perdite di resa dell’impianto.

Molti sembrano pensano, o sperano, che con gli accumuli una famiglia diventi autosufficiente, dal punto di vista elettrico.

Questo è possibile, ma certo non a prezzi contenuti, perché bisogna considerare le differenze stagionali di produzione, con un eccesso di produzione estiva e una carenza invernale (o viceversa, nel caso dell’eolico), che rendono obbligatorio sovradimensionare impianto di produzione e batterie, andando a spendere cifre molto alte. A meno di non vivere in zone non servite da linee elettriche, direi che per ora è opportuno puntare al 60-70% di autoconsumo e affidarsi ancora alla rete elettrica per il resto. 

Bene, diciamo che allora migliaia di italiani installino questi sistemi di accumulo, restando connessi al sistema elettrico: questo creerà problemi al bilanciamento della rete?

Al contrario, ne renderà più facile la gestione, evitando gli improvvisi picchi di immissione in rete o di assorbimento dalla rete, tipici degli impianti a rinnovabili non programmabili privi di sistemi di accumulo. Non capisco il timore di maggiori disturbi alla rete e la proposta di regole che rendano complicata l’installazione e la gestione di un sistema di accumulo. Bisognerebbe invece individuare, soprattutto per le piccole taglie, regole semplici, che garantiscano la sicurezza, ma nel contempo facilitino le installazioni degli accumuli.

Propone incentivi per gli accumuli?

No, personalmente sono convinto che non si debbano gravare i consumatori di nuovi costi per la concessione di incentivi per le rinnovabili, in particolare nel caso degli accumuli che dovrebbero giustificarsi economicamente da soli per i vantaggi che offrono. Devono invece essere riconosciuti, con opportuni sgravi, i vantaggi derivanti da chi autoconsuma l’energia senza impegnare la rete, come avviene per esempio per i SEU, dove un gestore di impianto fornisce energia a un consumatore, attraverso una loro rete privata.

Curiosamente, però in Germania, si danno incentivi per gli accumuli, e, contemporaneamente, si è deciso di tassare l’energia autoconsumata, per fargli pagare parte degli oneri di sistema.

Si, in effetti è una cosa un po’ contraddittoria: prima si spinge per più autoconsumo e poi lo si scoraggia tassandolo. Bisogna dire, però, che il problema di ridistribuire i costi di sistema e di rete, in modo che non ricadano sproporzionatamente su chi non vuole o non può usare sistemi di autoproduzione elettrica, esiste, e diventerà via via più importante. Ma secondo me non va risolto facendo pagare l’elettricità autoconsumata, che non entra in rete; piuttosto si dovrebbe far pagare di più la potenza che un utente chiede alla rete di mettergli a disposizione, per sfruttarla nei momenti in cui il suo impianto non basta a coprire i consumi. Questo mi parrebbe più giusto e, fra l’altro, avrebbe anche il vantaggio di spingere verso l’uso di accumuli, per diminuire la potenza richiesta alla rete.

Questo del diminuire la potenza richiesta alla rete è un punto che dovrebbe spingere all’uso di questi sistemi, in taglia media, anche molte imprese …

Certo, per una impresa i sistemi di accumulo, oltre a massimizzare l’autoconsumo hanno diversi altri vantaggi: servono da back-up, in caso di blackout di breve durata, e alimentano la rete dell’azienda nei momenti di massimo consumo, evitando di doverlo soddisfare con una potenza contrattuale dimensionata sul picco di domanda, con i conseguenti extra costi. Occorre comunque sempre una valutazione caso per caso, per decidere se l’installazione di un accumulo abbinato a un impianto a rinnovabili convenga o meno.

Forse sarà futuribile, ma allora in futuro qualcuno non potrebbe proporre questi piccoli sistemi di accumulo a costi scontati, o fare accordi con chi già li ha in casa, per usare una parte di quella capacità come “sistema di accumulo diffuso”, di grande capacità, con cui fornire servizi di bilanciamento per la rete?

Certo, potrebbe avvenire. Così come qualcuno potrebbe investire in un grande sistema di accumulo, oppure aggregare impianti a fonte non programmabile con altri programmabili, per offrire questo tipo di servizi. Il punto è che, per ora, questi servizi, che intervengono in caso di sbilanciamento dovuto a guasti di centrali o a variazioni di carico non previste, li fanno benissimo le centrali idro e a gas esistenti, a costi concorrenziali con quelli prevedibili per gli impianti di accumulo. Il discorso potrebbe cambiare in futuro, quando effettivamente il continuo aumento di potenza da impianti a rinnovabili non programmabili, e la concomitante riduzione della “riserva rotante” (impianti idroelettrici e a gas modulabili) potrebbe portare ad una più alta domanda e ad una minore offerta di servizi di bilanciamento della rete.

A meno che non si imponga ai futuri grandi impianti solari ed eolici, e magari anche a quelli già esistenti, come sembrano suggerire certe proposte, di “sostenere i costi dello sbilanciamento”, cioè rendere più programmabile la propria produzione. Allora anche loro dovranno dotarsi di sistemi di accumulo.

Certo, c’è anche questa possibilità, ma secondo me non ha molto senso forzare la natura di quelle fonti, spendendo risorse per rendere ogni impianto programmabile. Può essere sufficiente migliorare le previsioni meteo, che già oggi si usano per determinare la produzione rinnovabile nelle ore successive. Per correggere i comunque inevitabili errori di previsione, meglio realizzare medio-grandi impianti di accumulo, o meglio ancora lasciare il lavoro del bilanciamento a una quota di impianti programmabili, siano essi alimentati da combustibili rinnovabili (biomasse) che fossili. Queste mi sembrano le soluzioni economicamente più efficaci, considerando che nel medio termine non si deve per forza arrivare a “emissioni zero” di CO2 e che il sistema elettrico ha già fatto e sta facendo moltissimi sforzi per la riduzione delle emissioni.





Commenti

stoccaggio energetico

Abbiamo scoperto l'acqua calda.
E' evidente che con il sole ( tutte le altre fonti energetiche green sono sottoprodotti del sole e come tali di minore efficienza )è indispensabile avere uno stoccaggio energetico per 2 principali ragioni. La prima è dettata da una richiesta che quasi sempre si presenta del tutta aleatoria nell'arco delle 24h giornaliere e la seconda è che il sole, qui in Italia, è presente mediamente per 1/2 Anno mentre per il rimanente 1/2 anno è attivo per 5h/gg. In poche parole, la fonte energetica green di maggior valore è presente per un periodo che non supera il 10,5% del periodo annuale.
Il peggio non ha limiti. Nella situazione presente vi è del peggio (il sole anche se scarso, ci è dato gratis), l'energia elettrica che normalmente usiamo è di costo salatissima per l'uso di prodotti di origine fossile che dobbiamo acquistare (prodotti petroliferi, carbone, gas naturali). Il 92% dei siti produttivi di E.E. sono termoelettrici e tutti producono seguendo un processo ben definito: nascita di vapore saturo secco alla temperatura di 390°C con la funzione di movimentare, tramite turbina, il generatore elettrico; l'E.E. subisce una elevazione di tensione, viene trasportata ,ritorna alla tensione di origine. La richiesta, anche in questo caso, è del tutto aleatoria e pertanto, per sito produttivo del tutto incapace di essere flessibile (rendere variabile repentinamente a secondo della richiesta il vettore energetico vapore è una bella pretesa). Per meglio comprendere esaminiamo una famiglia campione che presenta soli elettrodomestici in numero non inferiore alle 20 unità e come tale con un consumo elettrico medio giornaliero pari a 14,5 kWh/gg. Il tutore produttore termo elettrico, per soddisfare la richiesta, dovrà produrre 3,3 kW X 24 h = 79,2kWh/gg con la conseguenza che la richiesta è pari al 18,3% della produzione e solo perchè non si ha uno stoccaggio energetico.
Consiglio di prendere visione dei siti: www.sardiniaprofamilyenergy.com, www.sardinialandtransport.com e dei prossimi: www.sardiniawatertransport.com, www.propianificazioneurbanistica-trsport.com.B

" Ma secondo me non va

" Ma secondo me non va risolto facendo pagare l’elettricità autoconsumata, che non entra in rete; piuttosto si dovrebbe far pagare di più la potenza che un utente chiede alla rete di mettergli a disposizione, per sfruttarla nei momenti in cui il suo impianto non basta a coprire i consumi. Questo mi parrebbe più giusto e, fra l’altro, avrebbe anche il vantaggio di spingere verso l’uso di accumuli, per diminuire la potenza richiesta alla rete. "

Diversi mesi fa scrissi lo stesso identico concetto in un commento. L'onere di sistema non è insito nel consumo, ma nella potenza massima di picco che può essere richiesta (perchè centrali e linee devono essere dimensionate per poterla erogare e trasportare, senza preavviso).

Quindi assurdo far pagare l'autoconsumo, più corretto far pagare la potenza collegata, perchè tra l'altro innesca il meccanismo virtuoso di minimizzare l'onere di sistema e massimizzare l'autoconsumo.

Ladriscina e Amoroso, mi pare

Ladriscina e Amoroso, mi pare che l'intervistato lo dica chiaramente: si possono sicuramente fare impianti di accumulo idro o trovare altri modi per stoccare l'elettricità delle rinnovabili. Il punto è che per ora non ce n'è bisogno, il sistema funziona anche senza, e il bilanciamento, quando serve, è assicurato in modo concorrenziale, rispetto a costruire nuovi impianti dedicati, dalle centrali idro e a gas.
Gli accumuli domestici (che saranno sicuramente riciclabili, come già lo sono le batterie delle auto), servono soprattutto al titolare per riprendere l'investimento, non tanto alla rete per bilanciarsi.
In futuro, quando si creerà la necessità e convenienza economica, sicuramente appariranno anche sistemi di accumulo massivi.

Stoccare elettricità solare sarà la linfa del fotovoltaico

Articolo interessante.
Ma ci sono molti dubbi e alcune ombre.
Se impegnato su vasta scale, l'accumulo con batterie, comporta un elevata presenza di materiale tossico da smaltire.
Chi si impegna a smaltirlo e come???
L'idea paventata dal Sig. Amoroso è molto praticabile e realistica.
Sopratutto nel breve periodo e in tutto il paese.
Si potrebbe pensare a soluzioni differenti come accumulare l'energia elettrica in eccesso in sistemi centralizzati di produzione di energia termica( vedi sistemi con pompe di calore).
Soluzioni oltre alle batterie ci sono e sono dei più variegati ed a meno impatto ambientale.
Non vorrei che la spinta verso questa tecnologia si tramuti in una speculazione economica e basta!!!!