Towards the large scale integration of RES: Smart grid & storage solutions

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1 Towards the large scale integration of RES: Smart grid & storage solutions Simone Franzò Energy & Strategy Group Rome, July 18th 2013

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3 Sistema elettrico «integrato» ove le azioni di tutti gli utenti connessi alla rete sono fra di loro coordinate al fine di permettere una fruizione efficiente, sostenibile e sicura dell energia elettrica. Passaggio dal «tradizionale» sistema «mono-direzionale» GENERAZIONE TRASMISSIONE DISTRIBUZIONE UTENZA ad un «nuovo» sistema «bi-direzionale» e ad «obiettivi condivisi». GENERAZIONE TRASMISSIONE DISTRIBUZIONE UTENZA Smart Generation Smart Network Smart Metering & Active Demand Sistemi di storage 3

4 I sistemi di storage sono una soluzione tecnologica «trasversale» per il sistema elettrico: si prestano ad essere adottati da diversi attori del sistema, al fine di assolvere le (medesime o diverse) funzionalità che essi sono in grado di erogare. Generazione Trasmissione Distribuzione Utenza Impianto FRNP Micro-grid Gestore rete di Trasmissione Gestore rete di distribuzione Impianto «tradizionale» Prosumer 4

5 Le funzionalità più interessanti che i sistemi di storage sono in grado di offrire possono essere classificate, in base ai «requisiti» che le caratterizzano, in: funzionalità/prestazioni «in energia»: caratterizzate da uno scambio di potenza relativamente costante con autonomia di alcune ore; Classe Tipologia Funzionalità Arbitraggio prezzo energia [storage] Arbitraggio prezzo energia [storage+ FRNP] Time-shift Aumento quota autoconsumo energia prodotta da FRNP «in energia» Integrazione impianti FRNP Riduzione potenza impegnata Flessibilizzazione curva di carico [«load following» o «peak shaving»] Risoluzione congestioni di rete [riduzione MP-FRNP] Regolarità/prevedibilità profilo di immissione [sbilanciamento] Regolazione profilo di scambio interfaccia AT/MT - Differimento [riduzione] investimenti di rete Sicurezza sistema elettrico Partecipazione alla rialimentazione del sistema elettrico Integrazione con i sistemi di difesa 5

6 Le funzionalità più interessanti che i sistemi di storage sono in grado di offrire possono essere classificate, in base ai «requisiti» che le caratterizzano, in: funzionalità/prestazioni «in potenza»: caratterizzate dallo scambio di elevate potenze per tempi brevi (qualche minuto, decine di minuti) e tempi di risposta molto rapidi (da frazioni di secondo a qualche decina di secondi) Classe Tipologia Funzionalità «in potenza» Servizi di rete (*) «Power quality» Risorse per la risoluzione delle congestioni in fase di programmazione Inerzia sintetica Regolazione Primaria [frequenza] Regolazione Secondaria e Terziaria [frequenza-potenza] Bilanciamento in tempo reale Regolazione tensione Qualità della tensione [Backup in CS o in CP] Continuità del servizio [Backup in CS o in CP] (*) A seconda dei casi, alcune funzionalità afferenti a questa classe potrebbero essere classificate anche come «in energia» 6

7 Sistemi di accumulo Elettro - chimico Meccanico Elettrico Chimico Termico Batterie con elettrolita acquoso Batterie ad alta tempera tura Pompaggio idroelettrico CAES Volano SMES Supercon densatore Idrogeno Syngas Sali fusi Calore Batterie al litio Batterie a circolazione di elettrolita Diverso grado di «trasversalità» delle tecnologie rispetto alle possibili applicazioni: Tecnologie «specifiche» per applicazioni energy intensive (es. CAES e batterie sodio/zolfo) o power intensive (es: supercondensatori, volani) Tecnologie «trasversali», che possono erogare entrambe le tipologie di prestazioni (es: batterie al litio e al sodio/cloruro di nickel) Diverso grado di «maturità» tecnologica: per applicazioni power intensive, non sono presenti ad oggi sul mercato tecnologie mature, per applicazioni energy intensive, sono presenti tecnologie in stadio di sviluppo avanzato. 7

8 IRR La criticità principale che ad oggi riguarda i sistemi di storage fa riferimento alla scarsa sostenibilità economica dell investimento ad essi associato. 8% 4% IRR «soglia» 0% -4% Impianto FRNP Gestore rete trasmissione Gestore rete distribuzione Micro-grid Prosumer -8% -12% -16% -20% -24% 8

9 MWh Mln Il potenziale «teorico» associato ai sistemi di accumulo in Italia al 2020 è stimabile in circa 10 mld (7 GWh) Affinché il potenziale «teorico» si traduca in installazioni effettive, è necessario uno «sforzo congiunto» da parte dei principali player che giocano un ruolo principale nella partita dello storage: MWh mln Il Legislatore, il quale agendo sull attuale «disegno» del sistema elettrico potrebbe (in una logica di coerenza sistemica) dare impulso alla diffusione dei sistemi di storage; I produttori dei dispositivi di storage, i quali potrebbero ridurre i prezzi sul mercato, migliorando in tal modo la convenienza economica dell adozione dei sistemi di storage; Gli altri attori della filiera dello storage, i quali potrebbero abilitare la nascita di nuovi modelli di business che rendano sostenibile l adozione dei sistemi di storage. 9

10 L attuale quadro normativo regolatorio nazionale è stato clusterizzato in: Linee-guida: provvedimenti rivolti per ora esclusivamente ai soggetti regolati che definiscono il ruolo dello storage nel sistema elettrico, e più in particolare nelle reti di trasmissione, sancendo i principi cardine del relativo impiego Meccanismi incentivanti: provvedimenti diretti esplicitamente a supportare l adozione dei sistemi di storage Provvedimenti correlati: principali iniziative intraprese dal Legislatore che, pur non essendo direttamente rivolte ai sistemi di storage, possono avere comunque un influenza sull adozione degli stessi Linee-guida Meccanismi incentivanti Altri provvedimenti D.lgs. 3 marzo 2011, n. 28 Delibera ARG/elt 199/11 (Allegato A TIT) Regole Tecniche di Connessione AT, MT e BT (A.17, A.68, CEI 0-16, CEI 0-21) D.lgs. 1 giugno 2011, n. 93 Delibera ARG/elt 39/10 Delibera ARG/elt 160/11 Delibera ARG/elt 199/11 Delibera 288/2012/R/EEL Delibera ARG/elt 198/11 (TIQE) Determina AEEG 8/2012 Delibera 84/2012/R/eel e s.m.i. Delibera 43/2013/R/EEL: D.min. 5 Luglio 2012 Delibera 66/2013/R/EEL Delibera 281/2012/R/efr e s.m.i. 10

11 Guardando alle funzionalità che i sistemi di storage possono erogare, emerge che: Quasi tutte le funzionalità che i sistemi di storage sono in grado di erogare ricadono potenzialmente all interno del perimetro normativo-regolatorio che governa il sistema elettrico Per quasi la metà di esse, l attuale quadro normativo-regolatorio non esplicita la possibilità di implementare in pratica tali funzionalità, soprattutto quelle relative ai servizi di rete; Per circa 1/4 di esse, i sistemi di storage sono solo incidentalmente ammessi dal quadro normativo-regolatorio generale. Guardando invece ai potenziali adottatori di un sistema di storage, emerge che l attuale disegno di mercato: Si focalizza principalmente sui «soggetti regolati», ossia i gestori di rete; Responsabilizza solo parzialmente i titolari di impianti FRNP, nel senso che non richiede l obbligo di fornire servizi di rete; Non prevede la possibilità per il DSO di erogare servizi di rete, eventualmente mediante l adozione di sistemi di accumulo. 11

12 I principali provvedimenti attraverso i quali il Legislatore potrebbe dare impulso alla diffusione dei sistemi di storage, fanno riferimento a: evoluzione della disciplina del dispacciamento abilitazione/obbligazione degli impianti FRNP (accoppiati o meno a sistemi di accumulo o ad un carico locale) a fornire servizi di regolazione I gestori di rete diventano responsabili del bilanciamento e del controllo in tempo reale delle risorse connesse alla propria rete, impiegando anche le risorse fornite dagli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili connessi sulle reti di trasmissione e (in seconda battuta) distribuzione. Gli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili sono coinvolti maggiormente all interno del sistema elettrico, quali risorse a supporto del governo del sistema stesso 12

13 I produttori dei dispositivi di storage sono chiamati ad un importante «sforzo», sia in termini di riduzione del costo di produzione (e relativo prezzo di vendita) sia di miglioramento delle performance dei dispositivi stessi. Soggetto Prezzo attuale [ /kwh «utile»] Riduzione di prezzo necessaria a normativa vigente con evoluzione normativa Impianto FRNP % 66-74% Gestore rete di trasmissione Gestore rete di distribuzione % 13-28% % 0% Micro-grid % 0-6% L evoluzione normativaregolatoria contribuirebbe in maniera forte ( 30%) a ridurre lo «sforzo» richesto ai produttori di tecnologie Prosumer % 41-55% La riduzione di prezzo necessaria è decisamente «sfidante» (mediamente superiore al 50% dei prezzi attuali), tuttavia gli operatori ritengono di poter raggiungere questi target nel medio periodo (3-5 anni). 13

14 Il segmento di mercato cui afferiscono i gestori di rete si configura come un mercato «regolato»; Possibilità, specialmente per la rete di distribuzione, che i sistemi di storage possano essere installati ed eserciti da soggetti terzi («storage manager») Il segmento di mercato cui afferiscono i produttori ed utilizzatori di energia è guidato primariamente dalle leggi di mercato, nell ambito delle quali il Legislatore può intervenire con l attribuzione dell obbligo di erogare una o più specifiche funzionalità a beneficio del sistema elettrico. Possibilità di sviluppo di un soggetto «aggregatore», che si ponga attraverso la gestione di un sistema di storage come intermediario tra le utility ed i produttori/consumatori di energia elettrica («storage manager») 14

15 I benefici per il sistema elettrico derivanti dall adozione dei sistemi di storage fanno riferimento ai costi che il sistema potrebbe non sostenere più divenendo maggiormente «smart»: costi eliminabili a seguito della diffusione dei sistemi di storage; Voce di costo Valore [mln /anno] costi da mancata produzione FRNP 20 perdite di rete 70 TOTALE 90 costi riducibili (ma non eliminabili) a seguito della diffusione dei sistemi di storage. Voce di costo Valore [mln /anno] costi di sviluppo rete costi di interrompibilità 600 costi di MSD (ed MGP) costi derivanti da bassa qualità del servizio di trasmissione 10 costi derivanti da bassa qualità del servizio di distribuzione 40 TOTALE Un ulteriore beneficio «sistemico» fa riferimento al possibile sviluppo di una filiera nazionale dello storage, con annesse ricadute occupazionali, che si stimano nell ordine delle unità a regime al

16 Grazie per l attenzione. Simone Franzò Energy & Strategy Group Rome, July 18th 2013

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