Perché installare i sistemi di accumulo: le ragioni del nascente mercato dei sistemi di storage, la curva di discesa dei costi, il posizionamento competitivo dell industria italiana Marco Pigni Membro gruppo Sistemi di Accumulo ANIE Energia Catania 17 Aprile 2015
ANIE Energia chi siamo Aderisce a Confindustria ANIE. Rappresenta le aziende con sede in Italia che producono, distribuiscono ed installano apparecchiature, componenti e sistemi per la generazione, trasmissione, accumulo e distribuzione di energia elettrica per il suo utilizzo nelle applicazioni industriali e civili. Statistiche: 214 aziende associate oltre 18.000 posti di lavoro Fatturato 201: 8.8 mld Export 201: 4. mld
Storage Cambio di paradigma
Storage Prospettive di mercato Prospettive per la domanda e offerta di energia in Europa per il 200 e il 2050 La crescita della domanda di elettricità nell'ue entro il 2050 è di poco inferiore a quella a livello globale, ma la produzione di energia aumenta ancora di circa il 50% rispetto ai livelli attuali. Nello scenario 2DS, il mix energetico europeo sarà sempre più decarbonizzato. Eolico, solare, bioenergie e idroelettrico: tutti svolgono un ruolo importante nel percorso di decarbonizzazione. L'energia nucleare avrà ancora una parte significativa del mix energetico europeo, cosi come il gas. Il carbone invece perderà terreno inesorabilmente. Nel sistema energetico del futuro saranno necessarie tutte le fonti pulite e tutte le tecnologie abilitanti in grado di offrire flessibilità: o Le centrali "distribuite"; o Demand-side response tramite una rete intelligente; o Stoccaggi di energia; o Interconnessioni con i mercati vicini. Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 200
Storage Prospettive di mercato Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 200
Storage Prospettive di mercato
Storage Prospettive di mercato Citigroup stima che una riduzione dei costi dei sistemi di accumulo elettrochimico fino a $20/kWh, possibile entro 7-8 anni, combinata sempre più spesso con la produzione di energia solare, possa rendere sia le applicazioni utility scale che quelle distribuite per la massimizzazione dell autoconsumo di energia finanziariamente attraenti in numerose economie sviluppate. Sempre Citigroup prevede un mercato globale fino a 240 GW per le battery energy storage solutions entro il 200 (> 400 miliardi dollari) (da questa previsione sono escluse le batterie per mobilità elettrica). Source: Citigroup 2015
Storage Prospettive di mercato Altre centri di ricerca (IRENA-IEA e BCG) sono leggermente più prudenti, ma anch essi collocano entro il 2020 il definitivo decollo dei sistemi di accumulo elettrochimici Source: HSBC 2014
Storage Industria e Ricerca Anche se la posizione europea è forte per le batterie al piombo, al NaNiCl e al Ni-Cd, la situazione è diversa per la tecnologia agli ioni di litio, che attualmente è dominata da attori asiatici (Giappone, Corea, Cina) a causa del suo uso in numerosi prodotti ITC di largo consumo (ad esempio; smartphone, tablet, notebook). Inoltre nel recente passato la debolezza della rete elettrica giapponese ha contribuito molto al fatto che nelle applicazione di sostegno rete AT vi sia stato un largo ricorso ad un solo fornitore di batterie (le NaS energy intensive) in Giappone. Tuttavia, lo sviluppo congiunto nel mercato europeo delle batterie per la mobilità elettrica e di quelle per le applicazioni stazionarie rappresenta una grande opportunità per i fornitori industriali europei supportati da una forte rete europea di R&S per essere in grado di competere con i produttori asiatici in un settore in cui le competenze europee sono già notevoli ed in rapido incremento (bandi Horizon 2020). Nello sviluppo di tecnologie innovative per le batterie si sta assistendo ad un sempre più stretto collegamento tra le attività di ricerca di base e quelle di ricerca applicata con diretti sbocchi industriali (frontiera delle batterie ibride: supercapacitor + varie tecnologie di sistemi di accumulo per sommare e bilanciare caratteristiche prestazionali power intensive a caratteristiche energy intensive) Un recente sondaggio promosso da EASE, mostra come l'europa mantenga posizioni predominanti nella ricerca sui sistemi di accumulo elettrochimici, in termini di materiali innovativi, chimica e il design della batteria. Ma occorre fare molto di più, farlo presto e farlo bene, Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 200
Storage Stato dell'arte tecnologico Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 200
Storage Applicazioni Source: Joint EASE/EERA recommendations ES Technology Development Roadmap 200
Storage Applicazioni Confronto tra le prestazioni di otto tipologie di accumulo elettrochimico: Litio-ioni con catodo in nichel-cobalto-alluminio (NCA) Litio-ioni con catodo in litio-ferro-fosfato (LFP) Redox a circolazione di elettrolita al vanadio (VRB) Piombo/acido (Pb VRLA) Sodio/Cloruri metallici (SoNICK Na/NiCl2) Sodio/Zolfo (NaS) Nichel/Cadmio (NiCd) Nichel/Idruri metallici (NiMH) Fonte: «Contributo degli accumuli di energia e potenza al miglioramento dell esercizio delle reti elettriche» rivista dell AEIT di febbraio 201 - AAVV Politecnico di Milano / RSE
Storage Applicazioni Time Shift NiCd NiMH 5 Na/S 2 Li (NCA) 6 5 4 2 1 0 4 4 Na/NiCl 2 4 Li (LFP) VRB Pb VRLA NiCd NiMH Na/S Power Balancing 4 4 2 1 0 6 Li (NCA) 6 5 2 5 Li (LFP) VRB Pb VRLA NiCd NiMH Servizi Ancillari 6 Li (NCA) 6 5 4 2 1 0 2 1 2 5 Li (LFP) VRB Na/NiCl Na/S Pb VRLA Na/NiCl Fonte: «Contributo degli accumuli di energia e potenza al miglioramento dell esercizio delle reti elettriche» rivista dell AEIT di febbraio 201 - AAVV Politecnico di Milano / RSE
Storage Applicazioni Ranking delle tecnologie basato sui seguenti indicatori: Energia specifica Potenza specifica Rendimento energetico Tempo di vita Temperatura di lavoro Sicurezza Costo/ciclo Time shift Power balancing Servizi anciliari NiCd NiMH,0 4,2 Na/S, Li (NCA) 5 4,2 4 2 1 0,5 Na/NiCl 2, Li (LFP),8,1 VRB Pb VRLA Fonte: «Contributo degli accumuli di energia e potenza al miglioramento dell esercizio delle reti elettriche» rivista dell AEIT di febbraio 201 - AAVV Politecnico di Milano / RSE
Storage Proiezione dei costi
Storage Abbinamento con FV (con riferimento al mercato tedesco) Valori In $/kwh
Storage Abbinamento con FV e EV (con riferimento al mercato tedesco)
Storage Conclusioni L'Italia è fra i paesi maggiormente all'avanguardia nell'implementazione di reti intelligenti (smart grids), sistemi per l efficienza energetica (SDC-SEU) e sistemi di accumulo dell energia. Il driver principale del cambiamento: la massiccia connessione di impianti FER negli ultimi anni (e FRNP in particolare: 18,4 GW fotovoltaici e 8,6 GW eolici al 1/12/201, +85 MW FV e +85 MW wind nel 2014). Evoluzione delle infrastrutture: la rete di trasmissione ma ancor più le reti di distribuzione. Valorizzare i servizi di rete per la flessibilità erogati dai SdA (da soli o in accoppiamento con vari tipi di generatori) in funzione dei benefici che portano a tutto il Sistema Elettrico. Il futuro dell industria elettrica: dalla sola CONNESSIONE delle FER (e della GD più in generale) alla loro piena INTEGRAZIONE nel nuovo mercato elettrico.
Storage Conclusioni Progressiva riduzione della quota di domanda coperta dalle unità convenzionali discacciabili, le uniche per ora abilitate alla fornitura di servizi di dispacciamento Crescente domanda di servizi di dispacciamento per far fronte all aleatorietà delle fonti rinnovabili Necessario un progressivo coinvolgimento delle fonti rinnovabili stesse (anche accoppiate a sistemi di accumulo) nella fornitura di servizi di dispacciamento (cfr DCO 557/201/R/EEL) Evitare, per quanto possibile, la riduzione della produzione rinnovabile in conseguenza della fornitura di servizi di dispacciamento
Storage Libro Bianco Il Libro Bianco: una base di discussione per la corretta evoluzione normativa e regolatoria a sostegno dello sviluppo dei SdA Attività avviata ad inizio 2014 sulla base dell esigenza, maturata all interno del gruppo SdA di ANIE Energia, di meglio comprendere la sostenibilità tecnico-economica dell impiego dei SdA in varie situazioni impiantistiche per: La gestione dei flussi energetici (arbitraggio, autoconsumo, ecc) Valutare l applicazione di sistemi di accumulo elettrochimici (SdA) alla fornitura di servizi di dispacciamento Considerare sia applicazioni di SdA in configurazione stand-alone, sia accoppiati con impianti a fonti rinnovabili non programmabili (obbligo di fornitura servizi) Coinvolgimento di RSE, approvato formalmente da MSE Definizione e messa a punto di vari casi d uso attraverso un intensa attività di simulazione e discussione dei risultati.
Grazie per l attenzione www.anienergia.it ANIE Energia - viale Lancetti, 4-20158 Milano, Italy - energia@anie.it