ENERGY STORAGE Il nuovo supporto alle Rinnovabili

Transcript

1 ENERGY STORAGE Il nuovo supporto alle Rinnovabili Antonio Zingales SAET ANIMP Milano 11 Luglio 2011 Trasporto e Stoccaggio dell Energia: Come diventare Smart

2 In una rete stabile la domanda e l offerta di potenza devono essere bilanciate istante per istante: la funzione di dispacciamento (in carico al gestore della rete) ha il compito di assicurare in ogni momento l equilibrio tra l energia resa disponibile dai produttori nazionali e dall interconnessione da un lato e i consumi degli utenti dall altro Frequenza Consumi Produzione

3 In Italia questo bilanciamento si avvale di una riserva del 2-3% di accumulo con centrali idroelettriche bidirezionali (stazioni di pompaggio). Andamento del fabbisogno giornaliero di potenza Bilanciamento energetico annuo

4 Al crescere della Penetrazione delle energie rinnovabili intermittenti (Wind + Solar) cresce la necessità di accumulo come sicurezza del servizio, ma i bacini naturali sono già in massima parte sfruttati. Solar Power 2800 MW Wind Power 5840 MW

5 ..basti pensare che attualmente in Italia ci sono circa 5200 MW di pompaggio valore raggiunto intorno al 1980: e non è facile prevedere sviluppi.

6 Le RES intermittenti cresceranno ancora... WIND+SOLAR 11 Twh/330TWh (2010) WIND Installati 5200 MW al Con prospettive di arrivare a 6800 MW nel 2011 a 9600 MW nel 2014 SOLAR Installati 2802 MW al Con prospettive di arrivare a 3400 MW nel 2011 a 6200 MW nel ,2% nel ,0% nel 2010 obiettivo 8% entro il 2020

7 Quale dimensione deve avere lo STORAGE nel mercato italiano? Potenza dello Storage di supporto 2025 / 2010 Germania 39/7 GW Spagna 30/5 GW UK 23 /4 GW Uno studio BCG indica nel 2025 almeno 5 volte lo STORAGE attuale

8 Ma se lo STORAGE deve crescere e non si possono prevedere stazioni di pompaggio, occorrono nuove soluzioni.: le nuove tecnologie di accumulo (HDB High Density Batteries e CAES Compressed Air Electrical System) rendono possibile questo accumulo.

9 In particolare presentiamo la soluzione elettrica delle batterie ad alta densità con tecnologia NaS al Solfuro di Sodio della quale esistono diverse applicazioni worldwide. (circa 300 MW) E che ha secondo noi dei particolari pregi sia in termini di applicazioni di potenza che in termini di applicazioni di energia Applicazioni di Potenza Stabilità di rete Power Quality Applicazioni di Energia affidabilità disponibilità Energy Management System

10 Le NaS Batteries hanno performances molto interessanti Moduli 50 kw-360 kwh Dimensioni 2,3x1,8x0,7m Volume 29m 3 Peso 3,5 t Elevata Densità di energia Elevata Energia Potenza Rapido tempo di risposta Fattore 3 rispetto alle batterie convenzionali ms

11 Perchè permettono di realizzare tutte le funzioni di supporto, sia quelle veloci di power quality che quelle di bilanciamento ciclico (giornaliero) di energia. 24 h Livellamento Carico Livellamento carico Compensazione nel corso del giorno dei carichi ciclici 10 s Assorbimento di picco Assorbimento di picco Erogazione di potenza per alcuni sec. per compensare il sovraccarico 1 s Power Quality Regolazione Frequenza Potenza Regolazione Potenza frequenza Partecipazione alla regolazione primaria se > 10 MW 0,1 s 0,1 MW 1 MW 10 MW 100 MW Power Quality Compensazione dei buchi di tensione istantanei (0,1s), e interruzioni (2 s)

12 I vantaggi sono evidenti sul tariffe.. Livellamento Carico Consente di compensare accumulando quando non c è richiesta (notte) vendendo quando la richiesta è alta (giorno) $ Assorbimento di picco Consente di diminuire la Potenza Impegnata con vantaggio sulla TARIFFA Regolazione f-p Consente dei vantaggi contrattuali nel REGOLAMENTO DI ESERCIZIO Power Quality Consente di evitare le eventuali penali per i buchi di tensione

13 Ma c è un altro enorme vantaggio : CON LO STORAGE SI PUÒ EVITARE IL DISTACCO (tipico per campi eolici), quando in condizioni particolari l offerta è in eccesso, oppure la congestione su linee deboli obbliga il gestore a staccare. In Italia nel ,5 GW di mancata produzione eolica In Spagna nel GW di mancata produzione eolica!!! E questo potrebbe essere il criterio per un incentivo...

14 Moduli da NAS 1 MW di dimensioni contenute

15 NAS per supporto WIND ( 34MW Storage per 51MW Wind

16 NAS per supporto SOLAR ( 1,5MW Storage per 5MW Solar

17 NAS supporto alle RES NAS supporto agli utenti Industriali e domestici

18 Analizziamo infine la regolazione dello STORAGE WIND MEASURES (real time) BATTERY SCADA POWER FREQUENCY REGULATION per ottenere questi vantaggi deve essere SMART. RTN Data Base Monitoring Regulating STORAGE.

19 Il BATTERY SCADA deve avere una STRATEGIA DI REGOLAZIONE nei tempi lunghi, regole e prestazioni dinamiche per la compensazione nei tempi brevi Misure on line (intensità e direzione del vento) per le previsioni Un collegamento web con le previsioni del tempo e del vento Gli input di regolazione dalla regolazione primaria di rete Una regolazione su 4 quadranti per il controllo della batteria Potrebbe poi esserci anche l informazione della borsa dell energia, è quindi un vero e prprio STORAGE MANAGEMENT SYSTEM

20 Sfruttando le nuove tecnologie l utente non sarà più passivo consumatore di energia, ma interagirà con il mercato in tempo reale con l acquisto e la vendita di energia tramite apposite interfacce di tipo web divenendo quindi PRO-ACTIVE CONSUMER PROSUMER.

21 SAET RENEWABLES & SMART GRID Perchè è cresciuta l energia intermittente, non modulabile, non predittibile Perchè la compravendita anche internazionale di energia ha portato a scambi intensi e molto variabili sulle reti interconnesse Perchè a fronte della crescente GENERAZIONE DIFFUSA spesso la rete non è cresciuta adeguatamente e viene gestita al limite

22 Il concetto di Smart Grids non significa solo sviluppo di nuove tecnologie, ma significa anche soluzione funzionale per: Bilanciare generatori e carichi (BALANCE) Favorire nuove forme di generazione (RES) Rendere flessibile la rete AT (Smart REG) Rendere attivo la domanda (Demande-Response) Favorire nuovi usi dell elettricità (E-mobility & Storage)

23 Perchè per gli obiettivi della rete del futuro : 1.sicurezza della fornitura 2.sostenibilità ambientale 3. economicità occorre una rete SMART (che veicola energia e informazione) con ENERGY STORAGE (fattori chiave per la modernizzazione della rete)

24 Domandiamoci infine chi dovrebbe gestire l ENERGY STORAGE (chi ha benefici economici dall Energy Storage) l utility TSO? il produttore RES? La risposta al di la della controversia tra Terna ed Enel passa attraverso la regolamentazione e gli incentivi. Possiamo solo dire che il miglioamento della qualità del servizio è da suggerire al TSO del profilo di prevedibilità delle RES è da suggerire al produttore Infine il mancato distacco delle RES è un vantaggio della green economy che andrebbe premiato

25 Concludiamo ipotizzando Solar+Wind + Storage per la rete a 150 kv Residential Load Distribution Distribution Substation Sub-transmission Commercial Load Industrial Load Transmission Substation Overhead Transmission Big Power Plants Conn. at 380 kv at 150 kv Grazie per l attenzione