Da giocatore minore a Major League: andare oltre lo stoccaggio energetico di 4 ore

Lo stoccaggio di energia con una durata superiore a quattro ore potrebbe svolgere un ruolo importante nell’integrazione di grandi quantità di energia rinnovabile nella rete elettrica statunitense, ma costituisce meno del 10% dello stoccaggio distribuito dal 2010. Ciò potrebbe cambiare con un potenziale passaggio alla rete la domanda invernale raggiunge i picchi, secondo una nuova pubblicazione del National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Questo lavoro si basa sullo Storage Futures Study (SFS) pluriennale di NREL che ha analizzato il ruolo fondamentale dello stoccaggio di energia nel mantenere una rete elettrica statunitense resiliente, flessibile e a basse emissioni di carbonio fino al 2050. Lo Storage Futures Study ha identificato opportunità economiche per centinaia di gigawatt di stoccaggio da 6 a 10 ore anche senza nuove politiche mirate a ridurre le emissioni di carbonio.

“Lo stoccaggio di energia per una durata più lunga può portare a una migliore resilienza della rete”, ha affermato Paul Denholm, ricercatore senior di ingegneria dei modelli NREL e autore principale. “C’è un vantaggio nello sviluppare e implementare un maggiore stoccaggio, sia che tale valore risieda nella capacità di immagazzinare più energia rinnovabile o nel soddisfare la domanda di energia invernale”.

Perché lo stoccaggio di 4 ore è stata la scelta giusta

Storicamente, lo stoccaggio di energia per quattro ore è stato particolarmente adatto per le calde giornate estive negli Stati Uniti, quando i picchi di domanda sono più brevi e lo stoccaggio di energia è integrato da molta energia solare a basso costo. Ciò ha portato i mercati a incentivare la durata di quattro ore e a disincentivare durate più lunghe. Diverse regioni del mercato all’ingrosso hanno adottato una “regola della capacità di quattro ore” fissa che compensa completamente lo stoccaggio con una durata di almeno quattro ore. Ciò significa che una batteria da sei ore non riceve più entrate di una batteria da quattro ore. Di conseguenza, circa il 40% della nuova capacità di stoccaggio nel 2021 e nel 2022 durerà esattamente quattro ore.

Oltre alla regola della capacità fissa, mentre i mercati valutano la capacità dello stoccaggio energetico di immagazzinare energia a basso costo nelle ore non di punta e di vendere l’energia immagazzinata durante periodi di prezzi più elevati (chiamati anche time-shifting o valore di arbitraggio), c’è un valore incrementale inferiore per questo servizio per durata superiore alle quattro ore. L’elevato valore aggiunto e i bassi costi di stoccaggio delle batterie agli ioni di litio hanno fornito scarsi incentivi economici per lo sviluppo di sistemi di stoccaggio dell’energia superiori a quattro ore, soprattutto in estate.

Valore crescente con l’aumento dei picchi invernali

Con l’aumento delle condizioni meteorologiche estreme e l’elettrificazione di un numero maggiore di sistemi di riscaldamento degli edifici, i picchi di domanda stanno diventando più significativi in ​​inverno che in estate. Anche i picchi della domanda in inverno tendono ad essere più lunghi. Ciò è particolarmente vero di notte, quando l’energia solare non è disponibile. L’implementazione del solare accelererà il passaggio ai picchi invernali netti in gran parte del paese, aggiungendo un incentivo per lo sviluppo di sistemi di stoccaggio di più lunga durata. Alcune regioni degli Stati Uniti stanno già sperimentando il picco invernale.

“Lo stoccaggio energetico potrebbe aiutare a soddisfare la crescente domanda invernale”, ha affermato Denholm. “Un maggiore stoccaggio può anche supportare la trasmissione e la resilienza, aumentando ulteriormente il valore dello sviluppo di uno stoccaggio di energia con più di quattro ore di capacità”.

Cambiare la proposta di valore dello storage di lunga durata significa anche far avanzare le tecnologie di storage ed evidenziare il valore della capacità di storage aggiuntiva. Varie tecnologie, come lo stoccaggio termico o lo stoccaggio dell’energia tramite aria compressa di prossima generazione, hanno il potenziale per raggiungere la parità di costi con le batterie agli ioni di litio e una durata di servizio più lunga. Le nuove tecnologie di stoccaggio delle batterie rappresentano un’altra strada per lo sviluppo. Le tecnologie emergenti devono competere con il mercato della tecnologia agli ioni di litio, che sta crescendo a causa della popolarità dei veicoli elettrici, il che significa che tali nuove tecnologie richiederanno un’implementazione su larga scala.

“Disponiamo di tecnologie promettenti che, con lo sviluppo, possono soddisfare i picchi di domanda invernale e competere con la tecnologia agli ioni di litio”, ha affermato Denholm. “L’affidabilità della rete è l’obiettivo: un maggiore stoccaggio può aiutarci ad arrivarci”.

Leggi il rapporto tecnico completo e scopri di più sullo studio sui futuri dello storage di NREL. Ulteriori informazioni sugli NREL analisi energetica ricerca e iscriviti alla newsletter sull’analisi energetica di NREL.

Articolo da NREL. Di Justin Daugherty e Madeline Geocaris.