In Boost for Renewables, lo stoccaggio della batteria su scala di rete è in aumento

0
48

Le ciminiere gemelle della centrale elettrica Moss Landing torreggiano sulla baia di Monterey. Visibili per miglia lungo questo pittoresco tratto della costa della California settentrionale, i pilastri alti 500 piedi coronano quella che un tempo era la più grande centrale elettrica della California: un colosso generatore a gas naturale. Oggi, mentre la California si muove costantemente per decarbonizzare la sua economia, quelle pile sono inattive e l'impianto è in gran parte messo fuori servizio. Invece, il sito sta per iniziare una nuova vita come la batteria più grande del mondo, immagazzinando l'energia in eccesso quando i pannelli solari e i parchi eolici producono elettricità e la reimmettono nella rete quando non lo sono.

All'interno di un cavernoso edificio a turbina, una batteria agli ioni di litio da 300 megawatt è attualmente in fase di preparazione per il funzionamento, con un'altra batteria da 100 megawatt che entrerà in funzione nel 2021. Insieme, saranno in grado di scaricare elettricità sufficiente per alimentare circa 300.000 case californiane per quattro ore durante la sera, le ondate di caldo e altre volte in cui la domanda di energia supera l'offerta, secondo lo sviluppatore del progetto Vistra Energy.

Queste non sono le uniche batterie di grandi dimensioni che presto saranno operative nell'impianto di Moss Landing. Secondo la Bay, ulteriori 182,5 megawatt prodotti dalle batterie megapack da 256 Tesla inizieranno ad essere immessi nella rete elettrica della California a metà del 2021, con l'intenzione di aggiungere eventualmente una capacità sufficiente per alimentare ogni casa nella vicina San Francisco per sei ore, secondo la Bay Area utility, Pacific Gas & Electric, che sarà proprietaria e gestirà il sistema. Altrove in California, un progetto di stoccaggio da 250 megawatt è andato online quest'anno a San Diego, è iniziata la costruzione di un sistema da 150 megawatt vicino a San Francisco, un progetto di batteria da 100 megawatt è in fase di completamento a Long Beach, e molti altri lo sono in varie fasi di sviluppo in tutto lo stato.

La California è attualmente il leader mondiale nella distribuzione di batterie ad alta capacità.

Spinti dal forte calo dei prezzi e dal progresso tecnologico che consente alle batterie di immagazzinare quantità sempre maggiori di energia, i sistemi a scala di rete stanno registrando una crescita record negli Stati Uniti e in tutto il mondo. Molti dei guadagni derivano dalla corsa dell'industria automobilistica per costruire batterie agli ioni di litio più piccole, più economiche e più potenti per le auto elettriche. Negli Stati Uniti, anche i mandati statali sull'energia pulita, insieme agli incentivi fiscali per i sistemi di accumulo associati alle installazioni solari, svolgono un ruolo importante.

La California è attualmente il leader globale nello sforzo di bilanciare l'intermittenza delle energie rinnovabili nelle reti elettriche con batterie ad alta capacità. Ma il resto del mondo sta rapidamente seguendo l'esempio. I piani recentemente annunciati vanno da un sistema da 409 megawatt nel sud della Florida, a un impianto da 320 megawatt vicino a Londra, in Inghilterra, a un impianto da 200 megawatt in Lituania e un'unità da 112 megawatt in Cile.

L'impiego di massa dello stoccaggio potrebbe superare uno dei maggiori ostacoli alle energie rinnovabili: il suo ciclo tra l'eccesso di offerta quando splende il sole o soffia il vento e la carenza quando il sole tramonta o il vento cala. Appianando gli squilibri tra domanda e offerta, dicono i sostenitori, le batterie possono sostituire gli impianti di "potenza" dei combustibili fossili che entrano in funzione per alcune ore al giorno quando la domanda di energia aumenta. Gli esperti affermano che lo stoccaggio diffuso di energia è la chiave per espandere la portata delle energie rinnovabili e accelerare la transizione a una rete elettrica priva di emissioni di carbonio.

"Lo stoccaggio di energia è in realtà il vero ponte verso un futuro di energia pulita", afferma Bernadette Del Chiaro, direttore esecutivo della California Solar and Storage Association.

Un impianto di stoccaggio delle batterie a Fontenelle vicino a Digione, Francia.
PHILIPPE DESMAZES / AFP tramite Getty Images

La velocità con cui arriverà il futuro dipende in gran parte dalla rapidità con cui i costi continuano a diminuire. Il prezzo per lo stoccaggio delle batterie su scala industriale negli Stati Uniti è già precipitato, scendendo di quasi il 70% tra il 2015 e il 2018, secondo la US Energy Information Administration. Questo forte calo dei prezzi è stato reso possibile dai progressi nella chimica delle batterie agli ioni di litio che hanno notevolmente migliorato le prestazioni. La capacità di alimentazione è aumentata rapidamente e le batterie possono immagazzinare e scaricare energia per periodi di tempo sempre più lunghi. Anche la concorrenza sul mercato e l'aumento della produzione di batterie svolgono un ruolo importante; una proiezione del National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti vede i costi di fascia media per le batterie agli ioni di litio diminuire di un ulteriore 45% tra il 2018 e il 2030.

"Stiamo quasi interamente sostenendo la crescita della tecnologia delle batterie agli ioni di litio, che è guidata principalmente da veicoli elettrici ed elettronica di consumo", afferma Ray Hohenstein, direttore delle applicazioni di mercato per Fluence, un fornitore di tecnologia di accumulo di energia con progetti di stoccaggio per un totale di quasi 1 gigawatt (1.000 megawatt) dovrebbe arrivare online in California entro un anno. Il denaro investito nella ricerca per queste applicazioni sta riducendo i costi su tutta la linea, afferma Hohenstein. "È proprio come quello che abbiamo visto con i pannelli solari."

In California, il calo dei prezzi delle batterie, insieme alla spinta aggressiva dello stato verso una rete elettrica priva di emissioni di carbonio entro il 2045, hanno portato a una pipeline piena di progetti di stoccaggio. Un disegno di legge del 2013 ha fissato un obiettivo di 1.325 gigawatt di storage da commissionare per la rete statale entro il 2020. Con 1,5 gigawatt di progetti ora approvati – inclusi più di 500 megawatt installati finora – tale obiettivo è già stato superato, secondo il California Public Commissione per i servizi pubblici. Sebbene non ci sia una cifra precisa per quanto spazio di archiviazione la California richiederà per raggiungere il suo obiettivo senza emissioni di carbonio – la quantità dipende dal futuro mix tecnologico, dall'uso di energia e da altri fattori che cambiano – alcune analisi stimano che almeno 30 gigawatt di scala di utilità lo stoccaggio sarà necessario entro il 2045.

Negli Stati Uniti, quest'anno è stato installato un record di 1,2 gigawatt di storage.

Quando il gigantesco progetto Moss Landing diventerà pienamente operativo a metà del 2021, raddoppierà la quantità di accumulo di energia in California. Anche diversi altri stati stanno intraprendendo importanti progetti di stoccaggio dell'energia. Tra questi: il progetto Ravenswood da 316 megawatt di New York sarà in grado di alimentare più di 250.000 case per un massimo di otto ore, sostituendo due impianti a gas naturale nel distretto del Queens di New York. E il sistema Manatee da 409 megawatt pianificato per il sud della Florida verrà ricaricato da un impianto solare adiacente. Pubblicizzato dalla società di servizi Florida Power & Light come il più grande sistema di batterie a energia solare del mondo, l'impianto sostituirà due vecchie unità alimentate a gas naturale.

Secondo Wood MacKenzie, una società di ricerca e consulenza sulle risorse naturali, finora sono stati installati 1,2 gigawatt di storage a livello nazionale. Si prevede che tale numero aumenterà drasticamente nei prossimi cinque anni, raggiungendo quasi 7,5 gigawatt nel 2025. Kelly Speakes-Backman, CEO della US Energy Storage Association, afferma che le aggiunte di accumulo di batterie sono raddoppiate nel 2020 e probabilmente sarebbero triplicate se lo avessero fatto. non è stato per i rallentamenti costruttivi causati dalla pandemia Covid-19.

Nonostante la sua leadership nello sviluppo delle energie rinnovabili, l'Europa è stata più lenta a prendere parte allo stoccaggio. "In generale, l'Europa è un po 'più conservatrice", afferma Daniele Gatti, analista di IDTechEx, una società di ricerche di mercato con sede nel Regno Unito specializzata in tecnologie emergenti. Lo sviluppo dello stoccaggio dell'energia in Europa è stato ostacolato da un mercato dell'elettricità restrittivo dominato da aste governative che tendono a sottovalutare lo stoccaggio. Tuttavia, alcuni progetti di grandi batterie stanno ora prendendo forma, incluso il sistema Gateway da 320 megawatt da costruire in un nuovo impianto portuale vicino a Londra.

La Hornsdale Power Reserve, una struttura di stoccaggio di batterie da 100 megawatt nell'Australia meridionale.
Credito: Tesla

A livello globale, Gatti prevede una rapida crescita nello stoccaggio di energia, raggiungendo 1.2 terawatt (1.200 gigawatt) nel prossimo decennio. I principali attori includono l'Australia, che nel 2017 è diventata la prima nazione a installare un importante accumulatore di batterie sulla sua rete con la Hornsdale Power Reserve da 100 megawatt, e ora sta progettando di aggiungere altri 300 megawatt vicino a Victoria. Il nuovo sistema distribuirà elettricità tra gli stati secondo necessità, massimizzando l'efficienza dell'infrastruttura di trasmissione esistente e riducendo la necessità di costruire nuove linee elettriche che rimarrebbero inattive per la maggior parte del tempo. Progetti simili si stanno preparando in Germania e altrove, evidenziando un ruolo emergente delle batterie come strumenti di trasmissione.

E l'Arabia Saudita ha appena annunciato piani per superare la posizione di Moss Landing come la più grande batteria del mondo con un enorme sistema di accumulo solare sulla costa occidentale del paese. La struttura fornirà il 100% di energia rinnovabile 24 ore su 24 a un complesso turistico di 50 hotel e 1.300 case in costruzione lungo il Mar Rosso.

Con un recente rapporto che conclude che la maggior parte delle centrali elettriche a combustibili fossili negli Stati Uniti raggiungerà la fine della loro vita lavorativa entro il 2035, gli esperti affermano che il tempo per una rapida crescita nello stoccaggio di energia su scala industriale è vicino. Yiyi Zhou, specialista in sistemi di energia rinnovabile con Bloomberg NEF, afferma che le energie rinnovabili combinate con l'accumulo di batterie sono già un'alternativa economicamente praticabile alla costruzione di nuovi impianti a gas. L'abbinamento della generazione di elettricità con l'accumulo funziona particolarmente bene con l'energia solare, che generalmente segue uno schema giornaliero prevedibile. Negli Stati Uniti, i costi sono stati aiutati anche dal credito fiscale federale sugli investimenti, uno sconto del 30% sulle tasse per i nuovi impianti solari. In effetti, dice Zhou, man mano che più energia solare entra nella rete, il costo del funzionamento degli impianti a gas aumenta effettivamente.

Le batterie stanno iniziando a raggiungere una dimensione che consente alle energie rinnovabili di sostituire i generatori di gas naturale di medie dimensioni.

"Questo è principalmente perché sono costretti a salire e scendere molto di più ora a causa della penetrazione solare", dice Zhou. "Questo aggiunge usura e riduce la loro durata."

Le batterie stanno persino iniziando a raggiungere una dimensione – circa 200 megawatt – che consente alle energie rinnovabili di sostituire i generatori di gas naturale di piccole e medie dimensioni, afferma Hohenstein. "Ora siamo in grado di costruire veramente queste risorse ibride – solare, stoccaggio, eolico – e fare il lavoro che era tradizionalmente svolto dalle centrali elettriche a combustibili fossili", afferma Hohenstein, la cui azienda sta assistendo a un aumento di interesse per progetti così grandi.

L'aggiunta di stoccaggio rende anche l'energia rinnovabile più redditizia, afferma Wesley Cole, analista energetico del National Renewable Energy Laboratory. "Una delle sfide delle energie rinnovabili è che più si immette sulla rete, più il valore diminuisce", afferma Cole. Lo stoccaggio aiuta ad affrontare questo problema assorbendo l'energia in eccesso che sarebbe andata persa a metà giornata, quando la domanda di elettricità è inferiore, e spostandola in un momento in cui è più preziosa.

Sebbene lo stoccaggio di energia sia fiorente in mercati di alto valore, come la California, i prezzi delle batterie devono ancora scendere ulteriormente per raggiungere una distribuzione globale su larga scala. Negli Stati Uniti, i sostenitori sperano che l'amministrazione Biden in arrivo persegua politiche energetiche più favorevoli, inclusa l'estensione del credito d'imposta sugli investimenti – che scende al 10% per i sistemi solari commerciali e termina per il solare residenziale nel 2022 – ed estendendo il vantaggio allo stand-alone Conservazione.

Come Biden può mettere gli Stati Uniti sulla strada per l'elettricità senza emissioni di carbonio. Leggi di più.

Anche senza ulteriori incentivi, tuttavia, gli analisti sono ottimisti sul fatto che i prezzi delle batterie finiranno per scendere abbastanza in basso per un uso diffuso dello stoccaggio di energia.

"Vediamo che lo storage è un elemento importante in ogni futuro che guardiamo", afferma Cole. "E non solo uno o due gigawatt … ma da decine a centinaia di gigawatt."