Dispositivi di accumulo nei sistemi elettrici: il Position Paper di ANIE

Il 20 novembre ANIE Energia ha presentato in anteprima il "Position paper sul ruolo dei Dispositivi di Accumulo Elettrochimico nei Sistemi Elettrici" al collegio dell’AEEG (Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas).

Negli ultimi anni, le politiche energetiche europee e i sistemi di incentivazione nazionali hanno determinato un aumento considerevole della quota parte di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, che per loro natura, sono difficilmente programmabili.

La sfida per il futuro è tener conto di questo fattore nei criteri di pianificazione ed esercizio dei sistemi elettrici, per una completa integrazione in rete delle fonti rinnovabili.

Su questo fronte, un forte interesse è rivolto verso i sistemi di accumulo elettrochimico di energia, che possono rappresentare una risposta efficace alle nuove esigenze della rete elettrica nazionale.

Le tecnologie di accumulo si basano su sistemi a base litio e base sodio, che sono largamente diffuse e dimostrano una certa solidità, ma l'incremento della richiesta di dispositivi di accumulo, ha dato nuova linfa alla ricerca e allo sviluppo di sistemi sempre più efficienti ed economicamente competitivi.

L’AEEG supporterà progetti pilota di sistemi di accumulo, da parte dei gestori delle reti di trasmissione e distribuzione, ma per promuovere l'impiego di questa tecnologia su larga scala, si potrebbe considerare l'impiego di fondi strutturali dedicati e di fondi allocati per la ricerca e lo sviluppo tecnologico, ma soprattutto l’incentivazione alla produzione da fonti rinnovabili abbinata all’autoconsumo (residenziale o industriale).

L'industria automobilistica, che si è sta avviando verso una produzione massiva di veicoli elettrici, fa da traino all'evoluzione dei sistemi di accumulazione  ma l'obiettivo da raggiungere è la possibilità di accumulare energia in grandi quantità per consentire il disaccoppiamento tra generazione e dispacciamento.

Le possibili applicazioni, nella rete elettrica italiana, dei sistemi di accumulo, sono molteplici.
Nell'ambito della produzione, l’impiego di sistemi di accumulo negli impianti di produzione tradizionali, consente di disaccoppiare parzialmente l’esercizio della centrale dalle richieste della rete, riducendo lo stress delle apparecchiature e consentendo un maggior fattore di utilizzazione delle centrali, elemento oggi critico.
I dispositivi di stoccaggio possono da un lato ridurre gli sbilanciamenti rispetto alla previsione della produzione, supportando così il gestore di rete nel contenere il ricorso al mercato dei servizi di dispacciamento, dall’altro fornire altri servizi di rete quali la regolazione di tensione e di frequenza. 
Da ultimo il time shift della produzione può essere utile anche per accumulare l’energia in momenti di rete congestionata o quando i prezzi sono bassi ed immetterla in momenti più favorevoli dal punto di vista delle condizioni di rete o del valore dell’energia.

Nell'ambito della trasmissione dell'energia, gli impianti alimentati da fonti rinnovabili afferenti al sistema di sub trasmissione, tipicamente centrali eoliche, sono localizzate in aree dove la rete elettrica non è molto sviluppata e può rivelarsi inadeguata ad accogliere l’energia in alcune situazioni di alta disponibilità della fonte. 
D’altra parte tali situazioni si verificano per pochi periodi all’anno e di conseguenza lo sviluppo della rete elettrica per far fronte a queste condizioni si traduce in un basso fattore di utilizzazione. Ecco quindi che l’impiego di sistemi di accumulo, posizionati nelle stazioni lungo le dorsali elettriche con forte presenza di impianti rinnovabili è vista dai Transmission System Operator come una soluzione di breve/medio termine in attesa del potenziamento di rete che normalmente richiede tempi più lunghi.

Nell'ambito della distribuzione, la notevole crescita della Generazione Diffusa, generalmente da fonti rinnovabili non programmabili e connessa alle reti di media e bassa tensione, spinge i Distribution System Operators a modificare i criteri di pianificazione, sviluppo ed esercizio della rete nell’ottica di massimizzare la GD collegabile a parità di infrastrutture di rete, migliorando al contempo le prestazioni in termini di qualità ed affidabilità del servizio, temi su cui spesso è forte il controllo dell’autorità di regolazione. 
In questo senso l’utilizzo di sistemi di accumulo elettrochimico può costituire una alternativa sostenibile al tradizionale potenziamento della rete, economicamente insostenibile a fronte dell’esplosione della GD connettibile e fornire quei servizi utili alla conduzione della stessa, aiutando i DSO nel percorso di crescita verso il ruolo di “dispacciatori locali” della rete.

Nell'ambito del consumo, molti dei servizi di rete cui si è fatto cenno in precedenza possono essere forniti indifferentemente da un dispositivo di accumulo installato presso un impianto di proprietà del TSO/DSO oppure presso l’impianto dell’utente, sia esso attivo, passivo o misto (cosiddetto “prosumer”). 
La sorte dei due modelli di sviluppo dei dispositivi di accumulo è oggi legata all’evoluzione legislativa, normativa e regolatoria: l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas si sta occupando di regolare gli investimenti dei gestori delle reti di trasmissione e distribuzione nei sistemi di accumulo. I recenti provvedimenti in materia di incentivazione assegnano un ruolo importante all’accumulo installato presso gli impianti e affidano all’AEEG il compito di definire le modalità secondo cui i soggetti responsabili degli impianti possono utilizzare sistemi di accumulo sia per migliorare la gestione dei propri impianti che per rispondere a segnali di modulazione provenienti dai gestori di rete.

L’interesse di Terna verso l’utilizzo di sistemi di accumulo è stato esposto per la prima volta in un documento, allegato al Piano di Sviluppo 2011, in cui sono stati evidenziati i principali vantaggi dello storage:

• Risoluzione delle congestioni di rete: i dispositivi di accumulo consentono di accumulare  l’energia nei periodi di elevata produzione, ad esempio da fonti rinnovabili in zone con bassa  domanda e rete debole, evitando l’insorgere di congestioni e la necessità di intervenire sull’assetto topologico di rete o di modulare la produzione, rilasciandola poi nei periodi di minore disponibilità di fonte solare o eolica

• Funzione di “peak shaving”: i dispositivi di accumulo consentono di livellare i picchi di consumo immagazzinando energia nei periodi di basso fabbisogno quando gli impianti di generazione sono costretti a operare in assetti meno efficienti (minimo tecnico) e rilasciandola nei periodi di fabbisogno più alto evitando il ricorso ad impianti di punta di minore affidabilità e con maggiori costi variabili

• Approvvigionamento di riserva per il sistema elettrico: i sistemi di accumulo sono in grado di contribuire in modo particolarmente efficiente al soddisfacimento del fabbisogno di riserva del sistema elettrico a seguito di contingenze che ne impongano l’utilizzo. Grazie ai tempi di prelievo o immissione di energia in rete particolarmente rapidi, i sistemi di accumulo rappresentano la risorsa più efficiente per il servizio di riserva e possono essere integrati nel sistema di difesa del sistema elettrico nazionale

• Fornitura di capacità di regolazione primaria di frequenza e di riserva di bilanciamento al sistema elettrico nazionale: se opportunamente integrati nei sistemi di regolazione, i dispositivi di accumulo possono fornire regolazione primaria di frequenza con prestazioni superiori a quelle degli impianti tradizionali. Inoltre i sistemi di accumulo si prestano a fornire riserva di bilanciamento in quanto riescono a rispondere molto velocemente rispetto alla maggior parte degli impianti di generazione alla necessità di variare immissione o prelievo di energia. Tali esigenze di bilanciamento rapido sono particolarmente importanti per fronteggiare l’intermittenza di immissione caratteristica della produzione eolica e le rampe di carico delle ore serali accentuate dallo spegnimento degli impianti fotovoltaici

Nel Piano di Sviluppo 2012, Terna ribadisce che i sistemi di accumulo diffuso devono intendersi a supporto del miglior esercizio della rete di trasmissione nazionale per massimizzarne lo sfruttamento, evitando di dover realizzare in modo intempestivo nuovi elettrodotti in alta tensione che risulterebbero utilizzati esclusivamente nei momenti in cui si verificano picchi contemporanei di produzione da FRNP.

Secondo Terna La capacità di accumulo minima, funzionale alla sensibile riduzione delle congestioni locali e alla compensazione della ridotta capacità di regolazione primaria della SEN, sale a 240 MW.

Nel V Conto Energia, nell’art.11 comma 1 è esplicitato chiaramente che “Al fine di assicurare lo sviluppo del fotovoltaico con modalità compatibili con la sicurezza del sistema elettrico, l’AEEG, provvede a definire:

• Le modalità con le quali i soggetti responsabili possono utilizzare dispositivi di accumulo, anche integrati con gli inverter, per migliorare la gestione dell’energia prodotta, nonché per immagazzinare la produzione degli impianti nei casi in cui, a seguito dell’attuazione di quanto previsto alla lettera precedente, siano inviati segnali di distacco o modulazione della potenza;

• Le modalità con le quali i gestori di rete possono mettere a disposizione dei singoli soggetti responsabili, eventualmente in alternativa alla soluzione precedente, capacità di accumulo.

Cliccando qui si accede direttamente alla pagina web, dove è possibile visionare il testo completo del Position Paper emesso dall'ANIE.