Questo è un momento critico per l'energia rinnovabile del Regno Unito e le opportunità abbondano in quanto la decarbonizzazione, il decentramento e la digitalizzazione stanno determinando cambiamenti significativi nella rete elettrica. La Commissione per i Cambiamenti Climatici prevede che il Regno Unito possa decarbonizzare fino al 95% della produzione di energia elettrica attraverso la continua diffusione della generazione a basso contenuto di carbonio, utilizzando gli strumenti e i principi politici stabiliti nell'ambito del programma di riforma del mercato elettrico del Regno Unito. Tuttavia, una grande domanda aperta, mentre procediamo verso lo zero netto, è: quanto stoccaggio di energia sarà necessario per garantire un settore energetico sicuro, stabile, flessibile e decarbonizzato?
Il rapporto Net-Zero elaborato dal Comitato per il cambiamento climatico suggerisce che per arrivare a oltre l'80% di energia eolica e solare sarà probabilmente necessaria un'espansione di dieci volte, dagli attuali 3GW di stoccaggio a oltre 30GW nei prossimi decenni. Il Future Energy Scenarios di National Grid prevede che il Regno Unito installerà fino a 13GW di nuova capacità di stoccaggio nei prossimi quindici anni, ipotizzando un significativo passaggio a un maggior numero di energie rinnovabili.
Per facilitare ciò, National Grid dovrà realizzare la sua ambizione dichiarata di trasformare il funzionamento del sistema elettrico del Regno Unito mettendo in atto sistemi, prodotti e servizi innovativi per garantire che la rete sia pronta a gestire energia a zero emissioni di carbonio.
Il ruolo dello stoccaggio
Esistono vari modi per introdurre la flessibilità necessaria per integrare le fonti di energia a basse emissioni di carbonio: le interconnessioni con i Paesi vicini, la risposta alla domanda e i sistemi di stoccaggio dell'energia svolgono tutti un ruolo.
Per bilanciare l'offerta e la domanda di elettricità in tempo reale, National Grid ha stipulato contratti con i produttori e i grandi utenti di energia per fornire temporaneamente energia supplementare o una riduzione della domanda. Questi servizi di riserva sono necessari, ad esempio, in caso di guasto di una centrale elettrica o se le previsioni di domanda differiscono dalla domanda effettiva, con conseguente necessità di stoccaggio.
La frequenza del sistema di 50Hz cambia quando c'è uno squilibrio tra l'energia aggiunta al sistema dai generatori e l'energia prelevata dal sistema dai consumatori della domanda. Questo disallineamento agisce accelerando o rallentando la frequenza della rete e la risposta in frequenza è il servizio di bilanciamento utilizzato per contrastare questa variazione. Si tratta di un mercato importante; infatti, il mantenimento della stabilità del sistema elettrico rappresenta un decimo del costo totale della generazione di elettricità.
La decarbonizzazione ha prodotto alti livelli di generazione rinnovabile che ha caratteristiche operative, dinamiche dell'impianto, qualità dei dati, flessibilità e contributo inerziale diversi alla rete elettrica. Ciò ha aumentato i requisiti di riserva e di risposta della National Grid.
I numeri mostrano che nel terzo trimestre del 2019 le rinnovabili hanno fornito più elettricità dei combustibili fossili e questa tendenza è in aumento. Inoltre, il fabbisogno di stoccaggio cresce più rapidamente a livelli più elevati di penetrazione eolica e solare. Si tratta di un cambiamento entusiasmante, ma la natura della generazione rinnovabile intermittente fa sì che i requisiti siano più volatili e meno prevedibili. L'inerzia del sistema diminuirà ulteriormente man mano che ci avvicineremo alla nostra ambizione di zero emissioni di carbonio.
Inoltre, la riduzione della domanda, in particolare nei momenti di domanda minima, quando la percentuale di generazione da fonti rinnovabili e nucleare è in aumento, comporta una scarsa flessibilità della produzione rispetto alla posizione di mercato. In questi scenari, National Grid deve intervenire per soddisfare i suoi requisiti di controllo della frequenza, il che significa che ha bisogno di un numero sempre maggiore di servizi di risposta di frequenza ad azione rapida per supportare le esigenze operative.
La risposta in frequenza e la riserva sono servizi di bilanciamento essenziali che National Grid acquista dai fornitori del settore per supportare il funzionamento sicuro del sistema di trasmissione nazionale dell'elettricità. I servizi di risposta in frequenza assicurano che le deviazioni della frequenza del sistema siano mitigate entro pochi secondi, mentre i servizi di riserva forniscono fonti aggiuntive di energia su tempi più lunghi, sotto forma di aumento della generazione o di riduzione della domanda.
Con la continua spinta alla decarbonizzazione del settore energetico, il Regno Unito potrebbe ricavare il 70-80% della sua energia dall'eolico e dal solare entro il 2050, quindi lo stoccaggio sarà fondamentale per bilanciare i picchi e i cali creati dalla generazione a basse emissioni di carbonio.
Guardare avanti
Lavoro nel mercato dell'accumulo di energia da diversi anni e sono sinceramente entusiasta delle sfide e delle opportunità per tutti gli interessati.
Attualmente esistono diverse tecnologie di accumulo energetico commercializzate, tra cui l'accumulo idroelettrico con pompaggio, il volano, l'aria compressa e le batterie. Parte dell'entusiasmo per l'accumulo deriva dalla rapida diminuzione dei costi che molte tecnologie di accumulo stanno registrando, ma è l'accumulo di energia a batteria che continua a essere distribuito al ritmo più veloce.
Le batterie agli ioni di litio costano oggi circa l'85% in meno rispetto all'inizio del decennio. Inoltre, non richiedono alcun movimento meccanico e consentono tempi di controllo e avvio estremamente brevi, dell'ordine di qualche decina di millisecondi a pieno carico, il che li rende perfetti per i servizi di risposta e di riserva di cui si è parlato in precedenza.
Tenendo conto di ciò, suggerirei che l'unica cosa che aiuterebbe a facilitare la continua diffusione dell'accumulo di energia è la rapida progressione degli SNAPS.
La System Needs and Product Strategy (SNAPS) di National Grid è stata lanciata nel 2017. Fornisce una panoramica delle esigenze del sistema nei prossimi cinque anni e funge da consultazione sulla strategia di prodotto al fine di semplificare ed evolvere i servizi di bilanciamento e i prodotti che utilizziamo per rispondere a queste esigenze del sistema. A suo merito, la consultazione ha raggiunto lo scopo di comprendere le opinioni del mercato dei servizi di bilanciamento, ma c'è ancora del lavoro da fare. In particolare, se vogliamo applicare efficacemente lo strumento della flessibilità per affrontare le sfide del net zero.
Le cose si stanno muovendo nella giusta direzione, come dimostra la consultazione del BEIS sulla revisione delle regole di pianificazione dell'accumulo di energia, che consente ai progetti di accumulo di energia di dimensioni superiori a 50 MW di essere valutati dalle autorità di pianificazione locali piuttosto che attraverso il regime nazionale (NSIP), che è costoso e lungo. È importante che il Governo e l'Ofgem lavorino insieme per realizzare il Piano per i sistemi intelligenti e la flessibilità, che fornisce una mappa per lo stoccaggio dell'energia nel Regno Unito e per far emergere nuovi mercati della flessibilità dalle reti di distribuzione.
Con tutto questo, come nazione, dovremmo essere in grado di utilizzare lo stoccaggio di energia per sbloccare il vero potenziale delle energie rinnovabili, offrendo agli utenti finali un'alimentazione decarbonizzata, flessibile, stabile e allo stesso tempo economica.
Vijay Shinde è Chief Technical Officer di Harmony Energy, attualmente presiede i gruppi UK Energy Storage e Large Scale Power & Markets della REA ed è membro del Distributed Energy Resources Group. È inoltre membro fondatore del Power Responsive Storage Working Group.
Questo articolo è apparso nel numero di febbraio 2020 della rivista Network.
