Sviluppo tecnologia ESS: guida per l'impatto ESS rete nelle VRE

"L'energia non può essere creata dal nulla, ma solo preservata per il momento del bisogno."

Lo sviluppo tecnologico dei sistemi di accumulo energetico (ESS) rappresenta la chiave per stabilizzare le reti elettriche moderne.

Questo articolo esplora le direzioni dello sviluppo tecnologico ESS, analizzando l'impatto sulla rete elettrica e le soluzioni per lo stoccaggio dell'energia nel futuro.

Qual è il ruolo dello sviluppo tecnologia ESS nel mercato attuale?

Un tecnico osserva i grafici di carico che fluttuano su uno schermo luminoso durante una notte di pioggia. Il monitor mostra come la domanda e l'offerta debbano bilanciarsi costantemente per evitare blackout.

Il mercato globale sta vivendo una trasformazione radicale guidata dalla necessità di integrare fonti rinnovabili variabili.

Secondo le previsioni di BloombergNEF per il 2023, i dispiegamenti totali di stoccaggio energetico dovrebbero crescere con un tasso di crescita annuale composto del 27% fino al 2030. Questa espansione riflette la crescente necessità di infrastrutture capaci di gestire la discontinuità produttiva.

Le soluzioni per lo stoccaggio dell'energia nel futuro devono affrontare sfide di scala e di durata. L'integrazione di tecnologie diverse permette di coprire sia i picchi rapidi che le necessità di lunga durata. Lo sviluppo tecnologico ESS si muove parallelamente alla decarbonizzazione globale.

Come influisce l'impatto ESS rete sulla stabilità elettrica?

Un operatore di rete sposta una leva su un pannello di controllo in una centrale elettrica silenziosa. La luce rossa di un allarme lampeggia brevemente prima di tornare verde.

L'impatto ESS rete è cruciale nei modelli di rete con un'alta quota di fonti rinnovabili variabili (VRE). In scenari con un'alta penetrazione di queste fonti, i costi eccessivi dello stoccaggio tendono a dominare i costi dell'intera rete.

Ad esempio, in California, una quota dell'80% di VRE richiederebbe 9,6 TWh di stoccaggio, mentre una quota del 100% richiederebbe ben 36,3 TWh.

La gestione della rete richiede una risposta rapida alle variazioni di carico. Alcuni studi suggeriscono che l'energia può iniziare a essere rilasciata con appena un secondo di preavviso. Questo rende lo stoccaggio un metodo utile per bilanciare i picchi di carico improvvisi.

Le batterie grandi energia sono essenziali per garantire che la rete rimanga stabile durante le transizioni.

Quali sono le batterie grandi energia e il loro confronto con i supercondensatori?

Un ricercatore inserisce un condensatore in un banco di prova in un laboratorio asettico. Il ronzio elettrico riempie lo spazio mentre i valori di densità di potenza vengono registrati.

Esistono diverse tecnologie con caratteristiche specifiche per diverse applicazioni. I supercondensatori sono componenti che supportano fino a 10.000 farad/1,2 Volt, ovvero fino a 10.000 volte la capacità dei condensatori elettrolitici.

Tuttavia, essi rilasciano o accettano meno della metà della potenza per unità di tempo rispetto ad altre soluzioni.

Sebbene i supercondensatori abbiano densità energetiche e di energia che sono approssimativamente il 10% delle batterie, la loro densità di potenza è generalmente da 10 a 100 volte superiore.

Questo rende le batterie ideali per lo stoccaggio prolungato, mentre i supercondensatori eccellono nelle scariche rapide.

Come si integrano le batterie grandi energia nelle reti elettriche intelligenti?

Un ingegnere sistema i cavi di un grande impianto di accumulo in un campo aperto. Il sole tramonta all'orizzonte, segnando la fine della produzione solare diurna.

Le reti elettriche intelligenti devono gestire la complessazione dei flussi energeti bidirezionali.

Un'altra ricerca indica che fornire l'80% della domanda degli Stati Uniti tramite VRE richiederebbe una smart grid che copra l'intero paese o uno stoccaggio a batteria capace di alimentare l'intero sistema per 12 ore. Il costo stimato per queste infrastrutture è di circa 2,5 trilioni di dollari.

L'efficienza del sistema è un fattore determinante per la fattibilità economica.

Diversi studi hanno rilevato che fare affidamento solo su VRE e stoccaggio energetico potrebbe costare circa il 30-50% in più rispetto a un sistema comparabile che combina VRE con centrali nucleari o impianti con cattura e stoccaggio del carbonio.

L'efficienza può raggiungere il recupero dell'85% dell'energia immagazzinata.

Qual è il futuro dell'efficienza energia rinnovabile attraverso lo stoccaggio termico?

Una mano afferra un termometro digitale mentre il calore si diffonde in un sistema di tubature. Il vapore sale silenzioso verso il serbatoio di accumulo.

L'efficienza energia rinnovabile può essere potenziata attraverso lo stoccaggio termico. Un esempio è la Drake Landing Solar Community in Canada, dove il 97% del calore annuale è fornito da collettori solari termici sui tetti dei garage, grazie a un sistema di accumulo termico sotterraneo (BTES).

In altri contesti, come a Braedstrup in Danimarca, il sistema di teleriscaldamento solare utilizza lo stoccaggio termico sottermarino (STES) a una temperatura di 65 °C. Questo calore viene poi utilizzato per raggiungere gli 80 °C necessari per la distribuzione.

Questi sistemi dimostrano come lo stoccaggio possa gestire carichi termici costanti.

Come si sviluppano le nuove soluzioni di stoccaggio?

Un tecnico controlla la pressione di una valvola su un grande serbatoio cilindrico. Il freddo dell'aria mattutina rende visibile il respiro del lavoratore.

Secondo un rappresentante della German Energy Storage Association, nel 2013 il governo tedesco ha stanziato 200 milioni di euro per la ricerca e altri 50 milioni di euro per sovvenzionare l'accumulo di batterie nei pannelli solari residenziali sui tetti.

Lo sviluppo di nuove tecnologie segue percorsi diversificati per rispondere a bisogni specifici. Per implementare correttamente un sistema di accumulo, è necessario seguire alcuni passaggi fondamentali:

1. Identificazione del profilo di carico e della durata richiesta per l'accumulo. 2. Selezione della tecnologia in base alla densità di potenza o di energia necessaria. 3. Integrazione con l'infrastruttura di rete esistente o con le nuove smart grid.

Dopo la selezione, è fondamentale eseguire un controllo finale sulla compatibilità tra la velocità di scarica e la stabilità della rete. L'efficienza dei sistemi di pompaggio idroelettrico (PSH) varia in pratica tra il 70% e l'80%, con punte dichiarate fino all'87%.

Wikipedia: Energy storage In base al testo conservato che menziona Test and Commercialization Center: The State of New York unveiled its New York Battery and Energy Storage Technology (NY-BEST) Test and Commercialization Center at Eastman Business Park in Rochester, New York, at a cost of $23 million for its almost 1,700 m2 laboratory.

1. Qual è il ruolo dello sviluppo tecnologia ESS nel mercato attuale?
2. Come influisce l'impatto ESS rete sulla stabilità elettrica?
3. Quali sono le batterie grandi energia e il loro confronto con i supercondensatori?

Il tema di questa sezione è sviluppo tecnologia ESS.

Lo stesso tema si dice anche stoccaggio energia futuro.

Questa parte copre anche mercato energia stoccaggio.

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