Governare la domanda di energia, dagli edifici ai veicoli elettrici

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In futuro le fluttuazioni giornaliere della produzione solare ed eolica verranno gestite con diverse modalità. Un ruolo sempre maggiore lo avranno gli interventi di “Demand Response”.

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Per gestire le fluttuazioni giornaliere della produzione solare ed eolica esistono diverse possibilità.

Si va dalle batterie residenziali che consentono di spostare verso la sera l’elettricità solare prodotta, all’utilizzo delle interconnessioni per gestire gli eccessi o le carenze di produzione.

Un ruolo importante può essere svolto anche dalla gestione della domanda elettrica, consentendole di adattarsi in funzione delle esigenze della rete sia riducendo la richiesta elettrica, sia fornendo energia.

In passato, negli Stati Uniti si interveniva soprattutto gestendo i picchi di richiesta elettrica, specie nelle giornate calde estive, evitando così la costruzione di nuove centrali elettriche. Più in generale, si incoraggiavano politiche di efficienza energetica.

Amory Lovins aveva coniato negli anni Novanta il termine “negawatt”, cioè energia risparmiata. Tra il 1989 e il 1999 le aziende elettriche e del gas investirono 15 miliardi di dollari nei programmi di Demand Side Management.

Con la rapida crescita delle fonti rinnovabili il problema si concentrerà sempre più nella gestione della domanda per consentirne l’utilizzo ed evitarne, per quanto possibile, lo spreco.

Le società elettriche, o soggetti “aggregatori”, possono infatti modificare il consumo di energia degli utenti attraverso incentivi finanziari o misure di altro tipo. Questi interventi, chiamati “Demand Response” (DR), rappresentano una soluzione che diventerà tanto più interessante quanto maggiore sarà la quota solare ed eolica.

Agli albori dei programmi DR, questi erano destinati ai clienti industriali e commerciali di grandi dimensioni ma, grazie all’impiego di contatori intelligenti, essi verranno sempre più utilizzati anche per il mercato residenziale e, in un prossimo futuro, anche per la mobilità elettrica.

E quale potrebbe essere il loro contributo in uno scenario di neutralità climatica? Si stima che entro il 2030 la flessibilità nei settori residenziale, commerciale e industriale possa divenire 10 volte superiore rispetto a quella attuale, comprendendo anche la flessibilità fornita dall’emergente produzione di idrogeno elettrolitico connessa alla rete (report della IEA “Demand Response Tracking Report”, novembre 2021).

Nonostante il crescente interesse, il mercato del DR è però ancora piuttosto limitato. Parliamo di 50 GW a livello globale, con un valore stimato in 4,8 miliardi di dollari nel 2020, che potrebbe triplicarsi nel 2027 (report Linker, “Global Demand Response Management Systems (DRMS) Industry”, gennaio 2021).

Sebbene la maggior parte della flessibilità continuerà a garantire principalmente prestazioni come la riduzione e lo sfasamento del carico, la fornitura di nuovi servizi di bilanciamento alla rete potrebbe fornire flussi addizionali di entrate. E nei mercati con un’elevata quota di fonti rinnovabili la possibilità di offrire questi servizi si concretizzerà già nei prossimi anni.

Secondo un altro rapporto della IEA, il potenziale globale tecnicamente disponibile potrebbe raggiungere 7.000 TWh al 2040, con oltre quattro quinti della crescita attribuibile al settore dell’edilizia e ai trasporti (Munuera L., T. Goodson, “Tracking Demand Response 2020”, giugno 2020).

La piena implementazione del potenziale tecnico porterebbe a circa 200 GW di flessibilità aggiuntiva per il sistema elettrico, che eviterebbe investimenti in nuove infrastrutture elettriche (nuove capacità di produzione di elettricità, trasmissione e distribuzione) per complessivi 270 miliardi di dollari.

Nell’Unione europea, secondo la Commissione europea, al momento vengono utilizzati 20 GW di Demand Response, ma il potenziale potrebbe arrivare a 160 GW nel 2030.

La rapida diffusione delle rinnovabili e l’elettrificazione della mobilità e del settore civile aumenteranno infatti il valore della flessibilità, incrementando così il valore economico degli interventi di governo della domanda.

Il settore residenziale viene considerato un mercato emergente in Europa, con una stima di 1,3 GW di attività già coinvolte oggi (CES, “Residential demand response: Pilot to profitability”, gennaio 2021).

Questo comparto ha in effetti un grande potenziale, 200 GW, non sfruttato, per il 97% connesso a impianti di climatizzazione e a scaldabagni.

Gli edifici dovrebbero diventare più efficienti dal punto di vista energetico ed essere dotati di sistemi di controllo e automazione intelligenti, in grado di interagire con la rete gestendo al contempo sia la domanda elettrica sia il solare fotovoltaico sul tetto e le batterie.

Risulta importante il ruolo dell’isolamento e dell’inerzia termica degli edifici, che possono consentire di mantenere condizioni di comfort anche per più giorni senza il funzionamento di impianti di climatizzazione. Una situazione che potrà, in un futuro caratterizzato dalla riqualificazione energetica spinta del parco edilizio, permettere alle costruzioni di giocare un ruolo interessante rispetto all’eccesso o alla contrazione della produzione rinnovabile (vedi Pagliano L., et al., “Combining Sufficiency, Efficiency and Flexibility to Achieve Positive Energy Districts Targets”, Energies, 2021, 14, 4697, 23).

Questo testo è tratto dal libro “Che cosa è l’energia rinnovabili oggi” di Gianni Silvestrini, Edizione Ambiente

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