Il gap tra mondo della ricerca dei sistemi energetici di accumulo ed industria, dovuto alla scarsa fruibilità delle analisi di laboratorio non testate su asset sul campo, ha spinto i ricercatori del Politecnico di Milano ad adottare un approccio diverso. Studiare le tecnologie, il contesto regolatorio, la fattibilità economica e, non da ultimo, l’impatto sociale delle possibili diverse soluzioni, è, infatti, l’obiettivo del report “Modellazione, pianificazione ed esercizio di sistemi di accumulo a batteria”.
Un sistema elettrico più resiliente con i sistemi di accumulo
Un sistema elettrico funzionale alla decarbonizzazione e all’abbattimento delle emissioni di gas serra, non può prescindere dallo sviluppo di sistemi di accumulo (SdA) adeguati e all’avanguardia. Batterie e fonti di energia rinnovabile sono, infatti, indissolubilmente connessi e l’integrazione di energia pulita nelle reti rende necessaria un’evoluzione delle risorse capaci di fornire flessibilità ai processi. Noti anche come Battery Energy Storage Systems (BESS), sono sempre più riconosciuti quali strumenti fondamentali per l’evoluzione del sistema elettrico nel processo di transizione energetica.
Lo studio Sda del Politecnico di Milano
Studiare le tecnologie, il contesto regolatorio, la fattibilità economica e, non da ultimo, l’impatto sociale delle possibili diverse soluzioni, è l’obiettivo che si è dato il Gruppo di Ricerca di Sistemi Elettrici per l’Energia del Politecnico di Milano. Il gap sostanziale fra il mondo della ricerca e quello dell’industria, dovuto alla difficile fruibilità delle nuove scoperte su materiali ed apparati, ha spinto i ricercatori accademici a formulare modelli matematici utili a rappresentare il funzionamento dei BESS nel proprio complesso. Fornire analisi accurate partendo da test su asset in campo e non da esperimenti di laboratorio su singole celle elettrochimiche, è infatti il pilastro del nuovo report “Modellazione, pianificazione ed esercizio di sistemi di accumulo a batteria” del Polimi.
Efficace integrazione dei sistemi di accumulo nelle reti
Lo studio fornisce riflessioni costruttive a livello industriale, regolatorio ed economico, per promuovere un’efficiente ed efficace integrazione dei sistemi di accumulo. Più nel dettaglio, l’analisi abbraccia la gamma di applicazioni che vanno dalla pianificazione, al dimensionamento, alla gestione sul lungo e breve termine di sistemi di accumulo di diversa taglia, da domestica a utility-scale, sistemi eventualmente inseriti in un distretto energetico e connessi alla rete pubblica. Secondo i ricercatori, chi opera nel comparto dei BESS connessi alla rete ha, infatti, le seguenti esigenze:
- analizzare periodi di fornitura di servizi da giornaliero a pluriennale (medio-lungo termine);
- testare la fornitura dello stesso servizio variando i parametri operativi o di sistema per riconoscere possibili punti di ottimo;
- valutare la prestazione generale del sistema: alcune perdite e inefficienze sono nascoste anche al di fuori della batteria;
- modellare un asset preciso, caratterizzato da una taglia precisa e da una precisa elettrochimica.
I vantaggi dei Sistemi di accumulo
Tra gli spunti offerti dalla ricerca vanno sicuramente citati quelli inerenti al rientro economico, alle prestazioni ottenute, all’efficacia e la remuneratività dei Battery Energy Storage Systems. Il rientro economico dell’investimento in BESS è, infatti, ipotizzabile solo in caso di uno stacking di servizi consono a un utilizzo consistente della batteria (cioè oltre 350 cicli annui). Una considerazione che dipende soprattutto dal fatto che un uso inferiore fa sì che la batteria invecchi senza essere stata sfruttata come avrebbe potuto. Per quanto riguarda le prestazioni del BESS, sono di interesse per il dispacciamento soprattutto per l’elevata accuratezza e velocità della risposta in potenza, mentre per una maggiore efficacia della gestione e remuneratività, la strategia di controllo del BESS può variare in base a condizioni ambientali e operative nel breve periodo (nelle diverse fasce orarie, nel giorno/notte) e nel medio periodo (a livello stagionale, dipendentemente dalla maggiore o minore produzione fotovoltaica).
Prosumer fotovoltaici domestici
Un primo caso studio fa riferimento a vari prosumer fotovoltaici domestici, rispetto ai quali si è simulata l’installazione di un BESS con finalità Multiservizio. I servizi forniti da un BESS sono riassumibili nel “behind-the-meter”, ossia l’aumento dell’autoconsumo fotovoltaico, con benefici tangibili sotto il profilo dei costi. In un’analisi pluriennale di progetto, confrontando la strategia standard di autoconsumo, e una strategia Multiservizio, si rileva un ampio miglioramento degli indici economici e un rientro dell’investimento che passa da oltre 10 anni a 6 anni.
Sistemi di stoccaggio di taglia grande
Per quanto riguarda i BESS di grande taglia, il rapporto del Politecnico fa riferimento ad esperienze pilota come il progetto Fast Reserve di Terna. Le risorse che partecipano a questo progetto, dette Fast Reserve Unit (FRU), si rendono disponibili a una regolazione di frequenza veloce basata su una curva di statismo 6. Il servizio è power-intensive anche grazie alla durata limitata per cui la regolazione è richiesta: dopo 30 secondi di regolazione, a meno di entrata in condizioni di emergenza, la FRU è autorizzata ad iniziare una derampa verso una fornitura di potenza nulla. Si evince quindi che la fornitura di servizi power-intensive può diminuire l’affidabilità della gestione dello stato di carica e l’efficienza generale nell’uso del BESS, ad esempio comportando estesi periodi a potenza quasi zero e di conseguenza diminuendo i rendimenti. Ne consegue un “rischio” che gli operatori propendano per la fornitura di servizi energy-intensive, più remunerativi e stabili, sulla fornitura di servizi power intensive, che pure sarebbero quelli più utili per il sistema elettrico in evoluzione.
