Storage, l’energia che c’è sempre

Lo storage per la stabilità della rete

La crescente diffusione delle fonti rinnovabili rende imprescindibile lo sviluppo di tecnologie di storage efficienti e scalabili, capaci di garantire la stabilità della rete elettrica e l'affidabilità dell'approvvigionamento energetico. L’energia prodotta da fonti rinnovabili, come il solare o l’eolico, è per sua stessa natura intermittente e non programmabile. La sua produzione, infatti, dipende da fattori ambientali variabili e non può essere accumulata nella sua forma primaria.

Questa intermittenza può generare squilibri tra la domanda e l'offerta di energia elettrica. Per far fronte a questa sfida, è dunque indispensabile potenziare i sistemi di stoccaggio, aumentandone sia il numero che la potenza e la capacità complessiva. Gli impianti di storage, in particolare quelli di tipo utility-scale, connessi direttamente alla rete di trasmissione, giocano un ruolo cruciale in questo contesto. Essi, infatti, offrono servizi essenziali di regolazione della frequenza e della tensione, contribuendo a mantenere costantemente l'equilibrio della rete.

Un'altra funzione fondamentale dei sistemi di storage è quella di ottimizzare l'utilizzo delle fonti rinnovabili attraverso il meccanismo del time-shifting. Questi impianti assorbono l'energia prodotta in eccesso dalle fonti rinnovabili durante i momenti di bassa domanda, fenomeno noto come overgeneration, per esempio durante le ore centrali della giornata per il fotovoltaico, e la rilasciano quando la domanda aumenta, tipicamente nelle ore serali.

Infine, lo storage svolge un compito sempre più strategico nell'assorbire la domanda elettrica addizionale e non programmabile, come quella derivante dalla crescente diffusione della mobilità elettrica, che aggiunge ulteriore variabilità ai consumi.

Quello che si sta disegnando è quindi un sistema integrato, che comprende tanto gli accumulatori domestici, essenziali per lo sviluppo degli impianti fotovoltaici residenziali e per le comunità energetiche, quanto lo storage su larga scala collegato agli impianti di produzione, come i parchi eolici e fotovoltaici, direttamente in loco o in maniera virtuale attraverso la connessione alla rete elettrica.

Una pila di storia

La storia degli accumulatori di energia elettrica inizia nel 1799 con l'invenzione della pila voltaica ad opera di Alessandro Volta. Questo dispositivo, composto da dischi di rame e zinco separati da panni imbevuti di una soluzione salina, fu il primo a generare un flusso costante di elettricità. Da allora, la ricerca nel campo dell'accumulo di energia ha fatto passi da gigante, portando allo sviluppo di diverse tecnologie, tra cui le batterie al piombo-acido, ancora oggi utilizzate per l'avviamento dei motori termici, e le batterie al nichel-cadmio.

Tuttavia, la vera rivoluzione è arrivata con le batterie agli ioni di litio, sviluppate negli anni '70 e '80. Queste batterie, grazie alla loro elevata densità energetica, al peso ridotto e alla lunga durata, hanno rapidamente conquistato il mercato dell'elettronica di consumo, alimentando dispositivi come laptop, smartphone e tablet. Il loro impatto è stato così significativo che, nel 2019, John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino, i principali artefici del loro sviluppo, sono stati insigniti del Premio Nobel per la Chimica.

Ancora oggi, la tecnologia dominante nel settore dello storage è quella delle batterie agli ioni di litio, che rappresentano dei sistemi di accumulo connessi alla rete elettrica italiana. Il principale fattore che ne ha determinato il successo e l’ampia diffusione in applicazioni di vario genere è la loro elevata capacità di sostenere un numero molto elevato di cicli di carica e scarica, garantendo affidabilità ed efficienza nel ripristino del flusso di energia elettrica. Tuttavia, sono in fase di sviluppo altre tecnologie promettenti, come le batterie a flusso, che utilizzano elettroliti liquidi per immagazzinare energia. Caratterizzate da una lunga durata e da una buona scalabilità, rappresentano una valida alternativa alle batterie al litio, soprattutto per applicazioni utility-scale. Le batterie a flusso costituiscono infatti il sistema di stoccaggio collegato al nuovo parco fotovoltaico da 6 MW ultimato da Plenitude nel febbraio 2024 a Ravenna Ponticelle.

Lo storage su larga scala: da Assemini al Texas

Lo storage e l'autoconsumo

Lo storage gioca un ruolo fondamentale nell'ottimizzazione dell'autoconsumo, sia a livello individuale che collettivo.

In un'abitazione dotata di impianto fotovoltaico, un sistema di storage permette di immagazzinare l'energia prodotta in eccesso durante il giorno e di utilizzarla nelle ore serali o notturne, quando l'impianto non produce. L'integrazione tra impianto fotovoltaico, batteria e inverter è essenziale per massimizzare l'autoconsumo. L'inverter, infatti, non solo converte la corrente continua prodotta dai pannelli in corrente alternata utilizzabile in casa, ma può anche gestire il flusso di energia verso la batteria e la rete elettrica, in base alla produzione, ai consumi e allo stato di carica della batteria.

Nelle comunità energetiche rinnovabili (CER) e nelle configurazioni di autoconsumo collettivo (AC), i sistemi di storage assumono una valenza ancora più strategica. I membri di una comunità energetica possono condividere l'energia prodotta da uno o più impianti rinnovabili. Un unico sistema di storage o anche la somma di più accumulatori di taglia residenziale, possono consentire di immagazzinare l'energia prodotta in eccesso e di distribuirla ai membri della comunità in base alle loro esigenze, ottimizzando l'autoconsumo a livello collettivo e massimizzando i benefici connessi a questa modalità di consumo dell’energia.