Domande degli investitori su elettrificazione e rete

Un paio di settimane fa ho presentato il progetto a un gruppo di investitori istituzionali, clienti della banca d’investimento Jefferies Group. Una delle grandi domande riguardava cosa avrebbero dovuto considerare in termini di preoccupazioni regionali, nazionali e normative per gli investimenti nella rete. Valeva la pena di scrivere un articolo intero, ma c’erano un paio di altre domande.

Diapositiva introduttiva per la sessione degli investitori globali per il cliente della Jefferies Bank di Michael Barnard, Chief Strategist, TFIE Strategy Inc

Servizi ausiliari e altri mercati

Il primo riguardava i mercati dei servizi di dispacciamento. L’investitore aveva sentito resistenze su cose come l’inerzia, secondo cui elettrificare tutto e passare alle energie rinnovabili avrebbe ostacolato questi elementi necessari. Mi ero occupato dei requisiti per il controllo della frequenza e della tensione e della crescita dei mercati dei servizi ausiliari. Sono stati richiesti maggiori dettagli su questo tipo di cose.

Una delle cose interessanti negli anni 2010 era che eravamo in grado di collegare i parchi solari ed eolici alla rete senza preoccuparci. Li collegavamo e basta, non avevamo alcuna soluzione di gestione dell’energia, non dovevamo comportarci particolarmente bene perché la quantità di generazione era così piccola che il resto della rete se ne occupava e basta. .

Poi, col passare del tempo, la gente ha detto: “Beh, quanta energia stai costruendo? Bene, mettici un po’ di gestione energetica. Altrimenti non ti permetteremo di collegarti.” Ora, abbiamo questa tecnologia di gestione dell’energia associata a questi parchi eolici e solari su larga scala, che sta facendo molte di queste cose per adattarsi a ciò che sta facendo la rete. Corrisponde alla frequenza, corrisponde alla tensione.

Gli studi hanno iniziato ad emergere nel 2014 dimostrando queste capacità. Ne ho sentito parlare per la prima volta al WindPower 2014 a Las Vegas. Sono stati condotti numerosi studi sull’utilizzo dei parchi eolici per il backup, il controllo della tensione e il controllo della frequenza, incluso uno studio della National Resources Canada condotto dal mio amico Tom Levy.

In realtà, il backup con parchi eolici o solari è banale. Sono controllati da remoto con interfacce SCADA. È possibile abbassare un po’ le pale delle turbine eoliche o spegnere le stringhe di pannelli solari in modo che generino un po’ meno energia, cosa normale in periodi di domanda molto elevata, ma hanno comunque la capacità di essere attivati ​​rapidamente quando necessario se qualcosa interrompe il potere altrove.

Sia i parchi solari che quelli eolici stanno vedendo l’aggiunta di sistemi di stoccaggio per i modelli di fattorie ibride, che ovviamente consentono un backup con risposta ancora più rapida.

Una volta che il modello ovvio è il mercato delle riserve del giorno prima negli Stati Uniti. Jesse Jenkins ha condotto un ottimo studio che ha dimostrato che la flotta di reattori nucleari ad acqua pressurizzata degli Stati Uniti aveva una certa capacità di offrire energia di riserva in alcuni punti del ciclo di rifornimento e della durata di vita se veniva loro consentito di operare in modo flessibile. I vincoli normativi lo hanno impedito. Ma i vincoli normativi in ​​genere non impediscono ai parchi eolici o solari di riservare energia nei giorni con previsioni di vento e sole elevati per fornire energia di riserva a risposta rapida.

Le risorse di gestione dell’energia dei parchi eolici e solari già fanno sì che l’elettricità si comporti bene quando entra nella rete di trasmissione o distribuzione e possono essere configurati per fornire in larga misura il bilanciamento di tensione e frequenza. Ciò in genere trae energia ausiliaria dalle energie rinnovabili, quindi ancora una volta significa rinunciare ad alcune entrate di generazione per alcuni

Prevedo che la maggior parte dell’inerzia e di altri tipi di cose sfrutteranno quelle risorse di gestione dell’energia in modo più efficiente, ma valuteremo anche quei grandi pezzi rotanti di acciaio in modo diverso e saranno in grado di fare offerte anche su di loro. Ciò garantirà alle dighe idroelettriche e alle centrali nucleari entrate aggiuntive, poiché le loro caratteristiche saranno premiate anziché date per scontate. Ciò contribuirebbe a portare le centrali nucleari alla dismissione, proprio come farebbe l’accesso al mercato delle riserve il giorno prima, ma non renderebbe il nuovo nucleare particolarmente competitivo dal punto di vista economico.

Il nuovo mercato inerziale del Regno Unito è un buon esempio. È un mercato nuovo e stanno già organizzando aste per inerzia. Il primo è stato vinto dalla tecnologia ABB, che fa girare un grosso pezzo di metallo fino alla velocità di rete con l’elettricità della rete, lo mantiene lì e lo collega a un condensatore. Sono rimasto sorpreso dal fatto che la tecnologia di gestione dell’energia collegata alle energie rinnovabili non abbia vinto, ma non sarò sorpreso di vederla vincere in futuro. Il Regno Unito ha implementato l’innovazione del mercato e ora si diffonderà.

Una delle sfide che mi aspetto di vedere superata è una maggiore pianificazione della rete e della trasmissione su scala regionale e continentale nei paesi sviluppati. Negli Stati Uniti, storicamente è stato stato per stato, il che significa che imprenditori come Michael Skelly incontrano ostacoli significativi nel tentativo di portare l’elettricità rinnovabile in più stati, come è documentato nel grande libro Superpotenza.

Sono necessarie organizzazioni geografiche più grandi che svolgano questo lavoro per le griglie su scala continentale. La Cina è all’avanguardia in questo senso con l’esempio dell’Organizzazione globale per lo sviluppo e la cooperazione dell’interconnessione energetica (GEIDCO). Ha 141 Stati membri che ovviamente si sovrappongono fortemente ai paesi della Belt & Road Initiative. Un importante studio pubblicato quest’anno è stato condotto da ricercatori cinesi e africani che hanno utilizzato un software di simulazione sviluppato in Europa per valutare il mix ottimale per una linea di trasmissione HVDC dell’Africa sub-sahariana di 12 paesi, 10.000 km, che collega insieme energie rinnovabili e paesi.

Abbiamo bisogno di qualcosa del genere nei paesi sviluppati. Sta cominciando ad emergere negli Stati Uniti, con le principali società di servizi pubblici nel nord-est densamente popolato che lavorano insieme più strettamente, ma è solo agli inizi.

Solare e stoccaggio sul tetto

I modelli californiani e australiani di grande penetrazione dell’energia solare sui tetti erano tra le priorità di almeno uno degli investitori, così come lo stoccaggio domestico. Un investitore si chiedeva se quegli esempi fossero replicabili e scalabili.

Il mio colloquio più recente con i clienti di Jefferies riguardava la generazione distribuita. Ci sono proposte di valore, ma anche aspetti negativi. Rimane un modo molto costoso per costruire la produzione rispetto al solare su scala industriale, ma è finanziato dalle tasche dei proprietari degli edifici. Secondo uno studio di McKinsey di alcuni anni fa, l’energia solare sui tetti era circa 15 volte più costosa per tonnellata di anidride carbonica evitata, ma meno preoccupante per i servizi pubblici.

Sebbene consenta una certa riduzione degli investimenti su scala industriale, crea anche la famigerata curva della papera che non è necessariamente facile da gestire con la generazione dietro il contatore. I parchi solari su scala industriale, come quelli eolici, hanno contratti e controlli che ne consentono la chiusura quando superano i requisiti, ma ciò non esiste altrettanto per i pannelli sul tetto di Joe Median.

È necessario che siano in vigore regolamenti sulla misurazione della rete, ma il problema successivo è che richiede ancora tutti i cavi e i servizi ausiliari. Può cannibalizzare le entrate dei servizi pubblici mantenendo le sue spese. Ecco perché tendono ad esserci molti cambiamenti nella fatturazione e le società di servizi pubblici non sono necessariamente desiderose di impegnarsi in approcci di misurazione della rete. I costi dei cavi e dei servizi ausiliari devono essere separati dai costi per kWh, e ciò è profondamente disomogeneo tra le aree geografiche.

La Cina ha aggiunto 55 gigawatt di energia solare sui tetti solo nel 2022, rendendola una strategia esplicita. Ciò si confronta con la capacità solare totale degli Stati Uniti di 73,5 GW all’inizio di quest’anno.

Mark Z. Jacobson e io ne abbiamo discusso. Pensa che il 15% della domanda totale di energia proverrà dal solare dietro il contatore, principalmente sui tetti, penso che dal 5% all’8% dell’energia proverrà dal solare distribuito, ma è comunque molto. Si tratta di una differenza di grado nelle nostre prospettive, non di un disaccordo sul merito.

Non sono così ottimista riguardo allo stoccaggio residenziale dietro il contatore come lo sono molte persone. Non penso che questo si adatti particolarmente alle risorse della griglia. Non sono così ottimista riguardo al Vehicle-to-Grid come lo è la maggior parte delle persone, ma penso che ci saranno molte batterie in movimento. Penso che forniscano enormi opportunità di gestione della domanda. La teoria della prospettiva di Kahneman e Tversky ci dice che le persone temono la perdita più di quanto valutino il potenziale guadagno. Quella psicologia gioca direttamente nella capacità di sfruttare il potere presente nello spazio di archiviazione distribuito e risucchiarlo.

Ci sono alcune iniziative commerciali da fare lì dove le aziende con flotte potrebbero farlo, ma per la maggior parte, con le auto si creerebbe la paura di non riuscire ad andare al lavoro o ad arrivare al lodge o al campo da golf per poter un po’ di soldi da guadagnare. Penso che la psicologia non funzioni bene, ma se garantisci con un accordo sul livello di servizio che le persone saranno in grado di svegliarsi la mattina con una batteria carica, e poi puoi gestire quella batteria durante la notte quando avrai hai spazio di archiviazione, non è necessario creare altrettanto spazio di archiviazione. La gestione della domanda aggregata è un fattore importante per i veicoli, ma non fa altro che immettere l’elettricità nelle auto più lentamente.

Prendiamo il mio condominio, con i suoi 330 parcheggi, mentre procediamo verso l’elettrificazione. Un intero quarto della nostra bolletta elettrica è costituito dai costi di picco del surplus di energia elettrica, 5,65 dollari per kilowatt, non per kilowattora. Man mano che aggiungiamo le auto, aggiungeremo contatori intelligenti che distribuiscono la domanda per l’edificio e le auto durante la notte. La misurazione intelligente della gestione automatica della domanda sarà una delle cose che salverà i servizi pubblici mentre andiamo avanti. Quindi ciò che inizieremo a vedere è l’aggregazione di punti di ricarica attraverso i principali fornitori come Electrify America o Tesla, per bilanciare ancora una volta la ricarica intelligente e la ricarica della flotta durante la notte per ridurre i picchi di domanda.

C’è una forte proposta di valore in termini di gestione della rete, ma sta prendendo ciò che veniva applicato alle segherie e agli impianti di alluminio, dove avrebbero stipulato accordi per la gestione della domanda in blocchi da cinque megawatt, e facendoli passare attraverso i principali caricabatterie come struttura di aggregazione della gestione della domanda. Direbbero a Electrify America: “Ehi, abbiamo bisogno di 100 megawatt di riduzione di potenza nella prossima ora”. Electrify America direbbe: “Sì, qui, fai clic”. Questo è il modello che vedo più dominante lì, ed è un modello prezioso.