Fotovoltaico più conveniente con l accumulo?

Transcript

1 ENERGIA Fotovoltaico più conveniente con l accumulo? Analisi di convenienza delle batterie di accumulo abbinate ad impianti fotovoltaici residenziali su impianti esistenti o di nuova installazione u DARIO FUSCO* 34

2 Fino al 2008, in Italia si contavano 330 MW di potenza fotovoltaica installata su tutto il territorio. Poi, con l avvento del Conto Energia, il mercato del fotovoltaico è esploso, arrivando a coprire il 17% della produzione nazionale (fonte: GME) grazie a 18 GW di nuova potenza installata. Come noto, gli incentivi si sono dimostrati insostenibili nel lungo periodo e, quando si sono esauriti, il mercato ha subito un tracollo: secondo il Renewable Energy Report dell Energy & Strategy Group, nel 2014 sono stati installati nel nostro paese soltanto 380 MW. Attualmente, l unico incentivo economico disponibile è rappresentato della detrazione fiscale al 50% per gli impianti residenziali applicati sui tetti degli edifici, misura che scadrà se non prorogata a fine dicembre. Conviene l autoconsumo Con la fine del Conto Energia, che ad eccezione della Quinta versione promuoveva la sola produzione elettrica, un impianto fotovoltaico diventa conveniente solo nel caso di massimizzazione dell autoconsumo, cosa non sempre di facile implementazione a causa della probabile non-contemporaneità tra produzione e utilizzo. Senza incentivi, infatti, la vendita dell energia prodotta in eccesso da un impianto è pari al prezzo medio zonale della sola quota di energia elettrica, che mediamente si attesta intorno ai 0,05 /kwh. D altra parte, l acquisto di energia per un tipico cliente residenziale prevede il pagamento in bolletta, oltre che della quota energia, anche di accise, tasse e oneri di distribuzione, con un costo al kwh pari a circa a 0,20 : ciò significa che auto-consumare energia elettrica rende quattro volte più che venderla al gestore. Le batterie d accumulo dell energia elettrica diventano quindi una tecnologia fondamentale non solo per gli impianti che non possono collegarsi alla rete nazionale, ma anche per quelli che si collegano alla rete e che devono necessariamente aumentare la propria quota parte di autoconsumo. Energy Storage a Tokyo, con tre unità CellCube FB Foto: Gildemeister energy solutions SOLAREXPO. Le ultime edizioni di SolarExpo a Milano erano incentrate sui sistemi di accumulo per fotovoltaico 35

3 INTEGRAZIONE. Schema di edificio con fotovoltaico, inverter e accumulo, tutto controllato da un unica centralina Analisi di un impianto esistente Secondo il Rapporto Statistico 2013 del GSE il solare fotovoltaico in Italia conta circa impianti di potenza inferiore ai 20 kw, per una potenza media pari a 6 kw. Di questi, la stragrande maggioranza è incentivata in accordo ad uno dei Conti Energia erogati dal GSE. Consideriamo un abitazione con impianto fotovoltaico da 6 kw, incentivato secondo il V Conto energia, l unico che premia l autoconsumo e che può quindi avere convenienza ad adottare batterie. Tipico Impianto da 6 kw 5 conto energia Produzione Media Annua kwh/anno Autoconsumo Attuale % 40% Autoconsumo Atteso % 80% Incremento autoconsumo % 40% Incremento autoconsumo kwh/anno Autoconsumo totale kwh/anno Ricarica Batteria kwh/giorno 6,8 C è accumulo e accumulo Il mercato delle batterie è attualmente dominato dalle batterie al piombo, tutto sommato economiche, ma caratterizzate da un rendimento e da una vita utile relativamente bassi, che ne limitano fortemente l adozione a prescindere dalla loro convenienza. D altra parte, le batterie al litio sono molto più performanti sotto tutti i punti di vista e per questo sono da lungo tempo indicate come la tecnologia emergente. Tuttavia, esse presentano un costo decisamente più alto, sebbene in continua diminuzione da anni: secondo un recente rapporto Deutsche Bank, batterie al litio si trovano oggi sul mercato ad un prezzo pari a circa 550 /kwh, un livello che solo un paio di anni fa si pensava di raggiungere nel Le potenziali applicazioni delle batterie fotovoltaiche possono essere genericamente classificate in due macro-categorie: impianti fotovoltaici esistenti, per i quali si vuole aumentare la quota di autoconsumo; impianti fotovoltaici nuovi. Esaminiamo in dettagli i due casi, calcolando il tempo di ritorno di un un investimento in sistemi di accumulo per autoconsumo. Energia Immessa in rete kwh/anno Costo batteria Inverter nuovo Montaggio Costo totale Costo elettricità /kwh 0,20 Premio Autoconsumo /kwh 0,114 Prezzo vendita (tariffa Omnicomprensiva) /kwh 0,1996 Guadagno Autoconsumo /kwh 0,115 Aumento costo energia all anno % 3% Inflazione % 1% 36

4 In accordo con la mappa solare redatta dalla Joint European Research Center, ipotizziamo una produzione annua per un impianto fotovoltaico installato a Roma di kwh/kwp. Per un impianto da 6 kwp, si ha quindi una produzione media annua pari a kwh. Per stimare la quota parte di autoconsumo, possiamo riferirici ad un interessante articolo pubblicato su Casa&Clima (n. 55, giugno-luglio 2015, pag. 19) in cui Cerne et al. hanno studiato l autoconsumo di alcuni edifici in determinate condizioni. In particolare, grazie ad una serie di simulazioni, hanno ricavato che, mediamente, un abitazione con impianto da 6 kwp a Roma riesce ad auto-consumare circa il 35% dell energia prodotta, che potrebbe arrivare a circa il 40% in caso di utilizzo di un impianto di raffrescamento in estate. Per quanto riguarda l accumulo, si ipotizzi l adozione di una batteria da 7 kwh con potenza di picco pari a 3 kw, ad un costo di circa euro. Questo tipo di sistema non permette all utente di staccarsi completamente dalla rete, ma potrebbe migliorare considerevolmente la quota di autoconsumo. Facciamo due conti Ipotizziamo quindi di passare da un autoconsumo del 40% all 80%. Ciò implica che circa un 40% della produzione fotovoltaica, invece di essere venduta, verrebbe auto-consumata in un momento differente da quello della produzione; in accordo quindi con il quinto conto energia, il guadagno in questo caso risulterebbe nella mancata spesa di acquisto di energia elettrica, il cui prezzo in Italia si aggira su 0,20 /kwh, a cui va aggiunto il premio di autoconsumo pari a 0,114 /kwh erogato dal GSE. Dal conto bisogna però sottrarre 0,1996 /kwh dovuti alla mancata vendita dell energia prodotta, per un guadagno di 0,1144 /kwh. Moltiplicando tale risultato per il 40% di kwh, ovvero per l aumento della quota incrementale auto-consumata, si ottiene un guadagno annuo di circa 356 euro l anno. Sommando al prezzo della batteria anche i euro necessari all acquisto Impianto fotovoltaico da 6 kw Nuovo Consumo medio annuo kwh/anno Produttività Impianto kwh/kwp Potenza di Picco kwp 6 Produzione Media Annua kwh/anno Autoconsumo diretto % 40% Incremento Autoconsumo grazie a batteria % 40% Autoconsumo totale % 80% Autoconsumo kwh/anno Vendita in rete % 20% Vendita in rete kwh/anno Costo batteria Inverter nuovo /kw Numero Pannelli (250 W) n 24 Prezzo Unitario Pannelli 200 Pannelli Costo Materiale Montaggio Costo totale Costo elettricità /kwh 0,21 Prezzo vendita /kwh 0,05 Guadagno autoconsumo /kwh 0,16 Costo Manutenzione % Costo 2% Aumento costo energia all anno % 3% Inflazione % 1% 37

5 TESLA POWERWALL. Sistema di accumulo con batterie agli ioni di litio per applicazioni residenziali sviluppato dal costruttore di auto elettriche Tesla. Disponibile in versione da 7 o 10 kwh, quest ultima indicata per funzioni di backup di un inverter in grado di gestirne la logica di funzionamento un impianto pre-esistente in cui non erano previste batterie è difficile che ne sia già provvisto e sommando i costi di installazione, che stimiamo essere pari al 25% del costo del materiale, l intero intervento arriverebbe a costare euro. Si considerino, inoltre, spese di manutenzione nell ordine del 2% annuo sul costo dell impianto, ovvero 120 /anno. Ipotizzando un tasso di inflazione pari all 1% e un aumento del costo dell energia pari al 3%, si ottiene così un tempo di ritorno pari a circa 16 anni, probabilmente maggiore della vita utile della batteria stessa. Se l impianto è nuovo Passiamo ora al caso di un nuovo impianto fotovoltaico con potenza di picco, come nel caso precedente, di 6 kw. Il sistema dovrebbe costare mediamente euro per la quota parte di pannelli, con l aggiunta di euro per l inverter e per la batteria. Il costo di installazione viene ipotizzato anche in questo caso pari al 25% del costo del materiale, ottenendo un costo complessivo di quasi euro. Considerando un costo dell elettricità mediamente pari a 0,20 /kwh e un autoconsumo pari all 80%, si ottiene un guadagno derivante dall auto-produzione di elettricità pari a /anno, destinato ad aumentare in caso di incremento dei costi energetici. Ipotizzando inoltre una valorizzazione per la vendita dell energia in eccesso pari a una media di 0,05 /kwh, in accordo con i prezzi minimi garantiti dal GSE, si possono aggiungere ai ricavi 117 /anno derivanti dalla vendita del restante 20% di energia prodotta. Considerando, infine, i costi di manutenzione, l inflazione e l aumento dell energia come al caso precedente, si ottiene un tempo di ritorno dell investimento pari a circa 10 anni, che si ridurrebbero a soli cinque anni in caso di detrazioni fiscali al 50%. Tiriamo le somme L analisi economica evidenzia che, da un lato, l ottimizzazione di un impianto fotovoltaico esistente attraverso l installazione di batterie di accumulo presenta ancora costi troppo elevati, soprattutto se si considerano gli incentivi sull immissione in rete di cui, ad oggi, godono la maggior parte degli impianti residenziali in Italia. L investimento appare invece più interessante per chi volesse investire oggi in un impianto fotovoltaico completo, con tempi di rientro senza incentivi pari a circa 10 anni. In accordo con il trend evidenziato da Deutsche Bank, presupponendo una vita utile delle batterie tra i 10 e i 15 anni e una riduzione significativa dei prezzi delle stesse nel prossimo decennio, il re-dumping dell impianto ovvero la sola sostituzione della batteria avverrebbe con un tempo di ritorno decisamente inferiore a quello attuale e, quindi, sicuramente conveniente. Inoltre, la profittabilità dell investimento raddoppierebbe, considerando le detrazioni fiscali al 50%, le quali tuttavia, a meno di proroghe, dovrebbero terminare il 31 dicembre di quest anno. Tempi di ritorno ancora lunghi Tempi di ritorno tra i 7 e i 10 anni possono essere ritenuti accettabili in campo residenziale, ma non costituiscono certamente una soluzione dirompente o disruptive per dirla all americana su larga scala. Ciò appare ancora più evidente considerando che questo tipo di investimento risulta maggiormente conveniente in paesi cui l energia elettrica costa molto (come in Italia) o in paesi dove vi è una scarsa accessibilità (come in Africa o nelle isole): rimane quindi difficile immaginare, ad oggi, una diffusione di massa di questa soluzione in paesi come l America, dove l elettricità costa mediamente 0,12 $/kwh. Come avviene per ogni nuova tecnologia (vedi smartphone, tablet, tv al plasma, ecc.), ci sarà quindi bisogno di early adopters, i quali adotteranno appunto questa soluzione non solamente per ottenere un guadagno economico, ma perché affascinati dalla filosofia che la accompagnano, in attesa che le economie di scala renderanno tali tecnologie chiaramente convenienti anche senza la necessità di incentivi. D altro canto, sono attualmente oggetto di studio anche l adozione di modelli di consumo differenti da quelli tradizionali, che prevedono la messa in comune tra diverse utenze di impianti di produzione e stoccaggio dell energia, con l obiettivo di ottimizzarne i costi di investimento e lo sfruttamento. Siamo infatti noi individui e i modelli di comunità in cui viviamo a doversi per primi rinnovare, in accordo con la necessità di favorire lo sviluppo di tecnologie efficienti e rispettose delle risorse naturali di cui si dispone. Che poi, alla fine, quando si parla di Smart Grid e Sharing Economy non si parla d altro che di questo. t * Dario Fusco, Strutture & Energia 38