La Smart Grid: tecnologie abilitanti e potenziale di mercato in Italia

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1 La Grid: tecnologie abilitanti e potenziale di mercato in Italia Federico Frattini 26 Febbraio 2014

2 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 Generation Network Metering & Active Demand Ottimizzare l esercizio delle diverse fonti di generazione in funzione delle condizioni della rete e delle caratteristiche dei consumi Garantire l affidabilità, la qualità e la sicurezza della rete attraverso meccanismi di azione-reazione che coinvolgano sia la generazione che il consumo Rendere il consumatore finale un soggetto attivo del sistema, attraverso forme di monitoraggio e interazione con i «punti» di consumo 2

3 12% 9% 6% % produzione EOLICA su domanda nazionale e.e. % produzione FV su domanda nazionale e.e. 3% 0%

4 Generation Network Metering & Active Demand inverter Sistemi di ottimizzazione degli asset Sistemi di controllo, automazione e sensoristica Demand Response Management System Advanced Metering Infrastructure Home Management System Sistemi di storage 4

5 Esiste un potenziale di investimento in soluzioni per la Grid in Italia da qui al 2020 che varia da un minimo di 15 mld a un massimo di quasi 60 mld, così suddivisi nelle diverse soluzioni Generation Network Metering & Active Demand inverter Sistemi di ottimizzazione degli asset Transmission Layer System Sistemi di controllo, automazione e sensoristica Distribution Layer System Demand Response Management System Advanced Metering Infrastructure Home Management System 1, Sistemi di storage

6 Generation Network Metering & Active Demand inverter Sistemi di ottimizzazione degli asset Transmission Layer System Sistemi di controllo, automazione e sensoristica Distribution Layer System Demand Response Management System Advanced Metering Infrastructure Home Management System 1, Interrompibilità mln Penalità su qualità servizio trasmissione 90 mln Mancata Produzione Eolica 360 mln Penalità su qualità servizio distribuzione 81 mln Sistemi di storage

7 Generation Network Metering & Active Demand inverter Sistemi di ottimizzazione degli asset Transmission Layer System Sistemi di controllo, automazione e sensoristica Distribution Layer System Demand Response Advanced Home Management Metering Management System Infrastructure System 1, Manutenzione asset generazione mln Manutenzione rete trasmissione 600 mln Dispacciamento mln Manutenzione rete distribuzione mln Utenze elettriche mln Sistemi di storage

8 Soluzione Sistemi di ottimizzazione degli asset ( mln ) I sistemi di ottimizzazione degli asset potranno portare a 3-5% di risparmio sui costi di manutenzione? Voce di costo Costo di manutenzione asset produttivi delle utility di generazione: ( mln ) Soluzione Advanced Metering Infrastructure «evoluti» ( mln ) Le Advanced Metering Infrastructure potranno portare all annullamento delle penalità sulla qualità del servizio ed al risparmio del 2-3% sul costo complessivo delle utenze? Voci di costo Penalità sulla qualità del servizio di distribuzione (81 mln ) Costo complessivo utenze elettriche: ( mln ) 8 Soluzione Distribution Layer System ( mln ) Quanto sarà l impatto dei Distribution Layer System sulle penalità sulla qualità del servizio e sui costi di manutenzione della rete di distribuzione? Voci di costo Penalità sulla qualità del servizio di distribuzione (81 mln ) Costo di manutenzione rete distribuzione: (4.000 mln ) 8

9 TECNOLOGIE STORAGE 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 9

10 È possibile valutare la convenienza economica dell adozione dei sistemi di storage da parte di diversi soggetti interessati del sistema elettrico, in diversi scenari d uso: Attore / Scenario Impianto FRNP Gestore rete di trasmissione Gestore rete di distribuzione Micro-grid Funzionalità offerte dai sistemi di storage Prosumer 1 Arbitraggio Riduzione sbilanciamento Fornitura servizi di rete Power quality (continuità) Massimizzazione autoconsumo Riduzione sbilanciamento Massimizzazione autoconsumo 2 Riduzione investimenti di rete Integrazione impianti FRNP Massimizzazione autoconsumo Riduzione sbilanciamento Power quality Massimizzazione autoconsumo Riduzione sbilanciamento Power quality 10

11 8% 4% IRR «soglia» 0% -4% Impianto FRNP Gestore rete trasmissione Gestore rete distribuzione Micro-grid Prosumer -8% -12% -16% -20% -24% 11

12 In tutti i casi analizzati (tranne uno) si riscontra un ritorno sull investimento ampiamente negativo. Le «distanze» dall IRR target sono piuttosto diverse per i diversi soggetti, passando da quasi il 30% nel caso dell Impianto FRNP a meno del 15% nel caso del Gestore di rete di trasmissione. Solo in un caso, che fa riferimento alla micro-grid, si riscontra un IRR positivo, anche se inferiore alla soglia di redditività ritenuta accettabile per questo soggetto (pari al 6%), grazie all insieme dei benefici derivanti da massimizzazione autoconsumo, riduzione sbilanciamento e miglioramento qualità e continuità del servizio («power quality»). 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 Impianto FRNP % Gestore rete di trasmissione Gestore rete di distribuzione % % Micro-grid % Prosumer % 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 divenendo più «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 costi di sviluppo rete costi di interrompibilità costi di MSD Valore [mln /anno] costi derivanti da bassa qualità del servizio di trasmissione 10 costi derivanti da bassa qualità del servizio di distribuzione 40 TOTALE

16 Considerando queste voci di costo, appare evidente come, nella prospettiva del sistema elettrico nella sua globalità, lo sviluppo dello storage abbia un razionale economico complessivamente solido In secondo luogo, un ulteriore beneficio «sistemico» derivante dalla diffusione dei sistemi di storage fa riferimento al possibile sviluppo di una filiera nazionale dello storage, con annesse ricadute occupazionali, che in virtù dell ampio potenziale di mercato si stimano nell ordine delle unità a regime al Vale la pena definire un regime incentivante a supporto? 16

17 Il 1 Maggio 2013 è entrato in vigore in Germania un programma incentivante l adozione di sistemi di accumulo distribuito accoppiato ad impianti fotovoltaici di dimensioni ridotte La KfW, Banca del Governo federale e dei Lander concede prestiti a tasso agevolato (1,5-7%) per la realizzazione di impianti FV con sistemi di accumulo A valle dell entrata in funzione, potrà essere richiesta, sotto forma di contributo a fondo perduto, la restituzione di fino al 30% dell ammontare del finanziamento per la quota-parte riferibile all'acquisto delle batterie Complessivamente l ammontare delle risorse finanziarie stanziate è pari a 50 mln, da erogare in due tranche da 25 mln rispettivamente nel 2013 e PRINCIPALI REQUISITI taglia impianto FV: 30 kwp Immissione energia elettrica in rete: 60 % potenza nominale impianto FV Caratteristiche inverter: dotato di interfaccia che consenta di telecomandare l impianto FV in funzione delle condizioni di esercizio della rete elettrica. 17

18 La Grid: tecnologie abilitanti e potenziale di mercato in Italia Federico Frattini 26 Febbraio 2014

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