LO STORAGE DI ELETTRICITÀ E L INTEGRAZIONE DELLE RINNOVABILI NEL SISTEMA ELETTRICO. I BATTERY INVERTERS Fiera Milano 8 maggio 2014 Valutazioni costi-benefici dell accumulo integrato con le rinnovabili Renato Urban RSE Ricerca sul Sistema Energetico Obiettivi dello studio e metodologia applicata Obiettivo: valutare la fattibilità economica dell installazione di un sistema di accumulo da parte di un utente domestico dotato di impianto fotovoltaico da 3kWp. Metodologia: Definizione del guadagno differenziale lordo dato dalla differenza tra: il guadagno lordo di un utente dotato di impianto FV e di sistema di accumulo; Il guadagno lordo di un utente dotato di impianto FV ma in assenza di sistema di accumulo Sistema di accumulo conveniente se guadagno differenziale lordo annuo > costo SdA annuo 2
Ipotesi Utente già in possesso di un tetto fotovoltaico Nessuna presenza di incentivi per la produzione fotovoltaica Assenza di scambio sul posto Tariffe di acquisto dell energia elettrica riferite al 1 Aprile 2014 (fonte AEEG) Prezzo di vendita dell energia elettrica pari al minimo garantito della modalità ritiro dedicato (fonte GSE) Non si è tenuto conto del costo del denaro Costo_SdA = Costo_potenza + Costo_capacità (1000 250) /3kW (700 300) /kwh 3 Dati utilizzati: consumi Consumi: monitoraggio dei consumi di energia elettrica su base oraria nell anno 2011 di circa 1000 utenti residenziali sparsi sul territorio italiano. Identificati utenti con monitoraggio annuale completo > 399 utenti residenziali individuati Profilo di carico Zona geografica di appartenenza (Nord, Centro, Sud, Sicilia, Sardegna) % Utenti Consumi [kwh/anno] N utenti 1800 84 1800 < C 2640 143 2640 < C 4440 147 > 4440 25 Consumi [kwh] 4
Dati utilizzati: produzione FV Produzione FV: monitoraggio su base oraria della produzione italiana nell anno 2010. Produzione aggregata per area geografica Potenza installata per mese e per area geografica 5 Algoritmo di gestione dell accumulo kwp impianto FV DOD accumulo Rendimento accumulo Tipo di tariffa (flat/bioraria) Costo dell accumulo /kwh Orizzonte di funzionamento accumulo (anni) Tariffe di acquisto e prezzo di vendita dell energia elettrica Profili di carico degli utenti Area geografica di appartenenza degli utenti Profili di produzione PARAMETRI IN Algoritmo OUT Profilo giornaliero di scambio con la rete e andamento dell energia accumulata/autoconsumata Dimensione minima dell accumulo in grado di minimizzare l assorbimento dalla rete Accumulo ottimo economico (massimizzazione dei profitti tenendo conto del costo dell accumulo)
Risultati simulazione (1) 22% 7 Risultati simulazione (2) costo annuo attuale 345 /anno Consumi annui > 4440kWh > 2640kWh <= 4440kWh 50% 172 /anno > 1800kWh <= 2640kWh <= 1800kWh Maggiore è il consumo annuo Minore è il costo SdA Maggiore è la possibilità di business 8
2013 Confronto 2013 2014 Prezzo di vendita 2013 2014 Fino a 0,10508 /kwh 0,0389 /kwh 2014 Aumento del guadagno differenziale lordo => Aumento numero di utenti con convenienza ad installare un SdA 9 Un differente scenario Uso dell accumulo per aumentare la massima potenza disponibile evitando il passaggio ad una potenza contrattuale maggiore Ipotesi: L utente ha bisogno di una potenza maggiore di quella contrattuale per brevi periodi di tempo (< 1h) Tutti gli utenti considerati sono interessati ad aumentare la propria potenza contrattuale ATTENZIONE: Diverso funzionamento del SdA NON sempre applicabile SENZA AUMENTO POTENZA CON AUMENTO POTENZA 10
Ritiro dedicato Vs Scambio sul posto Guadagno lordo costante => no effetto SdA + 50 /anno Guadagno lordo crescente => effetto SdA => No SdA in regime di scambio sul posto 11 Un caso industriale (1) Industria di processo di tipo batch Allacciato in MT Potenza contrattuale: 3,45 MW Consumo annuo stimato: 10 GWh Posizione geografica: Nord Italia Tetto da 20000 m 2 (10000 m 2 utilizzabili per installazione FV) FV simulato = 1,3 MWp (autoconsumo = 95%) => SdA NON necessario SENZA FV CON FV = 1.3 MWp DIFFERENZA tipo consumo prezzo unitario [ /kwh] quantità [kwh] totale quantità [kwh] totale consumo F1 0.0671 323300 21,693.43 252770 16,960.87 4,732.56 consumo F2 0.0681 288620 19,655.02 270550 18,424.46 1,230.57 consumo F3 0.0503 396840 19,961.05 381930 19,211.08 749.97 Dispacciamento 0.011719 1008760 11,821.66 905250 10,608.62 1,213.03 quota energia 0.058662 1008760 59,175.88 905250 53,103.78 6,072.10 proventi da vendita FV 0.0389 0 0.00 4890.7 190.25 190.25 quota potenza 2.365342 [ /kwp] 3788 [kw] 8,959.92 3788 [kw] 8,959.92 0.00 quota fissa 21.821292 [ /anno] 1 21.82 1 21.82 0.00 TOTALE 141,288.78 127,480.79 13,807.99 Tabella riferita al mese di Marzo 2014 12
Un caso industriale (2) FV: aumento da 1,3 MWp a 3MWp Autoconsumo: riduzione da 95% a 85,5% => Installazione SdA = 1MWh (autoconsumo = 89.5%) CON FV = 3 MWp CON SdA = 1 MWh DIFFERENZA tipo consumo prezzo unitario [ /kwh] quantità [kwh] totale quantità [kwh] totale consumo F1 0.0671 175340 11,765.31 172520 11,576.09 189.22 consumo F2 0.0681 252030 17,163.24 247730 16,870.41 292.83 consumo F3 0.0503 367150 18,467.65 364060 18,312.22 155.43 Dispacciamento 0.011719 794520 9,310.98 784310 9,191.33 119.65 quota energia 0.058662 794520 46,608.13 784310 46,009.19 598.94 proventi da vendita FV 0.0389 35917 1,397.17 26401 1,027.00 370.17 quota potenza 2.365342 [ /kwp] 3788 [kw] 8,959.92 3788 [kw] 8,959.92 0.00 quota fissa 21.821292 [ /anno] 1 21.82 1 21.82 0.00 TOTALE 113,694.22 111,967.98 1,726.24 => Benefici troppo bassi in relazione ai costi Tabella riferita al mese di Marzo 2014 13 Accumulo Conclusioni Utenti domestici PRO: Aumenta il guadagno differenziale lordo (ritiro dedicato) Minimizza gli scambi con la rete Permette di disporre per brevi periodi di tempo di una potenza superiore a quella contrattuale Risparmio sul passaggio ad una potenza contrattuale maggiore CONTRO: Il costo elevato con le tecnologie attuali annulla parte dei possibili benefici economici 14
Fotovoltaico Conclusioni Utente industriale FV permette un tangibile risparmio sulla bolletta: 1,3 MWp => 142k /anno 3 MWp => 300k /anno Payback di circa 15 anni (CAPEX 900 /kwp, OPEX 30k /anno, tasso di interesse 6%)* *dati presi da Solar Energy Report, Aprile 2014 Accumulo Non necessario per impianti con consumi nelle ore di sole >> produzione FV (rapporto 10:1) I candidati ideali sono industrie con ampi tetti e consumi relativamente contenuti (es: settore logistico) 15 GRAZIE PER L ATTENZIONE renato.urban@rse-web.it 16