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Smart grid, se lo scaldabagno elettrico fa da batteria

Gli scaldacqua elettrici una volta resi “grid interactive” possono offrire alla rete un notevole contributo in termini di flessibilità e regolazione della frequenza. Tutto ciò con ricadute molto interessanti dal punto di vista economico. In diversi contesti Usa si sta già sperimentando. Se ne parla in due studi pubblicati di recente.

Parlando di sistemi di accumulo e rete intelligente, tra nuove batterie dai costi in discesa, battery inverter e altre soluzioni, a pochi viene in mente lo scaldacqua elettrico che molti hanno in bagno. Eppure questo apparecchio, se messo in grado di interagire per la rete, può fare molto per integrare le fonti rinnovabili non programmabili e rendere più efficiente il sistema elettrico.

Per dare un'idea, un singolo boiler elettrico prelevando elettricità solo nei momenti migliori può dare benefici ad utenti e rete per 200 dollari all'anno, ripagando così la spesa iniziale in soli 5 anni. La stima è di un recente studio firmato Brattle Group su questa soluzione in funzione della gestione della domanda elettrica (in allegato in basso).

Una batteria travestita

In un certo senso, infatti uno scaldacqua elettrico è una batteria travestita: accumula l'energia in eccesso sotto forma di acqua calda, anziché di carica elettrochimica. Quindi questa tecnologia una volta connessa con un sistema di gestione e resa “grid interactive” può offrire alla rete un grande contributo in termini di flessibilità, scaldando l'acqua nei momenti di eccesso di offerta, ad esempio di notte, e staccando nei picchi di domanda.

Per grid-interactive water heaters, GIWH, gli scaldacqua coordinati con la rete, non si intendono apparecchi innovativi, ma semplicemente boiler con le tecnologie attuali che possono essere gestiti in tempo reale da chi gestisce la rete o da software o terze parti che agiscono in base a segnali di prezzo. Pratiche che molte utility stanno già sperimentando, specie negli Usa (vedi sotto).

I benefici economici

D'altra parte, i benefici economici che un boiler elettrico grid-interactive può dare sono rilevanti. Secondo il report The Economics of Demand Flexibility, del Rocky Mountain Institute (link in basso) negli Stati Uniti la gestione dei carichi, cui gli scaldacqua potrebbero partecipare con un ruolo non secondario, potrebbe far risparmiare 13 miliardi di dollari all'anno.

Secondo il RMI i quasi 50 milioni di scaldacqua elettrici presenti nelle case degli statunitensi potrebbero dare benefici alla rete per 3,6 miliardi di dollari l'anno.

Come? Circa 1,8 miliardi di risparmio si avrebbero semplicemente scaldando l'acqua quando l'elettricità costa meno; il possibile appiattimento della curva di domanda farebbe risparmiare 1,4 miliardi di $ sulla necessità di investire in nuova potenza e 400 milioni in investimenti sulla rete; altri 36 milioni si recupererebbero usando produzione da eolico e fotovoltaico che, diversamente, andrebbe sprecata o venduta sottocosto; infine 29 milioni sono il risparmio che i boiler smart darebbero agli utenti permettendo una programmazione più efficiente.

Oltre a quanto detto, i GIWH potrebbero dare ancora di più: fornendo servizi alla rete, come la regolazione di frequenza, genererebbero, sempre nel contesto Usa, benefici aggiuntivi per 400-700 milioni di dollari l'anno.

Il nuovo studio di Brattle Group sopra citato, commissionato da utility, produttori e associazioni ambientaliste, mostra come i GIWH possano dare un grande contributo al risparmio energetico, alla riduzione delle emissioni e all'integrazione nella rete di più potenza da eolico e fotovoltaico. Come detto, lo studio quantifica in 200 $/anno per boiler la ricaduta economica positiva.

Le sperimentazioni in atto

I grid grid-interactive water heaters non sono affatto una soluzione fantascientifica, ma in molti contesti si sta già sperimentando quello che possono effettivamente fare per la rete. In Oregon, ad esempio, Portland General Electric da anni ha coinvolto milioni di scaldacqua in un programma di gestione della domanda per ridurre i picchi di prelievo. Nuovi boiler che possono dare anche regolazione di frequenza – spiega il report di Brattel Group - negli ultimi due anni sono stati testati con successo in Minnesota e Hawaii.

Insomma, le opportunità per questa tecnologia sono interessanti anche perché c'è innovazione non solo per quello che gli scaldabagno possono fare, ma anche nei business model per gestirli: sono partiti programmi di leasing e ci sono iniziative interessanti come quella di Steele-Waseca Cooperative che abbina il boiler elettrico intelligente al fotovoltaico.

Ma gli scaldabagno elettrici sono spesso inefficienti

Parlando di scaldabagno elettrici  però c'è un problema: gran parte dei modelli in uso ora sono molto meno efficienti rispetto a quelli a gas.

"Non c'è dubbio che i boiler elettrici, se integrati in un sistema di gestione della domanda, possono dare un utile contributo al bilanciamento e alla gestione della rete elettrica nazionale - commenta l'ingegner Alex Sorokin, esperto di energia cui abbiamo chiesto un parere - Il problema è un altro: di ogni 100 kWh di combustibile bruciati nelle centrali termoelettriche, mediamente soltanto 40 kWh sono trasformati in energia elettrica. Di questi 5 kWh si perdono nella rete elettrica per cui, a casa del cittadino consumatore arrivano soltanto 35 kWh per alimentare il boiler elettrico. Per cui all fine, dei 100 kWh consumati per produrre calore nelle centrali, restano soltanto 30 kWh per riscaldare l'acqua nel boiler di casa."

"Preferibile - continua Sorokin - bruciare il combustibile non lontano in centrale, bensì direttamente a casa o nel condominio del consumatore, in una caldaia a gas che trasforma il 90% del potere calorifico del combustibile in calore utile per riscaldare l'acqua. Ancora meglio scegliere e usare un boiler elettrico non di tipo economico, bensi a pompa di calore, che fornisce una quantità di calore 3-4 volte superiore all'energia elettrica impiegata. E se l'elettricità consumata proviene da una centrale a fonte rinnovabile (sole, vento, idro- ecc.), e il boiler a pompa di calore è integrato in un sistema automatico di gestione della domanda, allora sì che il sistema diventa oltre che pulito, anche molto molto efficiente. ."

I seguenti documenti sono disponibili sono per gli abbonati a Qualenergia.it PRO:

  • Il report di Brattel Group "The Hidden Battery. Opportunities in Electric Water Heating" (pdf)
  • Il report del Rocky Mountain Institute "The Economics of Demand Flexibility"
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Commenti

hai sbagliato giusto un continente....

peccato che non si parla di Italia.
Così, giusto per dire eh.

Dice l'esperto: "mediamente

Dice l'esperto:

"mediamente soltanto 40 kWh sono trasformati in energia elettrica. Di questi 5 kWh si perdono nella rete elettrica "

5/40=1/8 di perdite di rete???... piu' del 12%?....

Sicuro?

"La rete italiana, ha disperso -secondo TERNA- circa il 6,2% dell'energia elettrica richiesta nel 2007 e il 6% nel 2008"

Solo un fattore 2 d'errore?... non male stavolta. :-)

Riprovare.