Batterie dei veicoli elettrici: uso per lo stoccaggio

A causa dell’elevato costo dello stoccaggio dedicato delle batterie, l’uso delle batterie dei veicoli elettrici sia per la ricarica nei veicoli sia nei sistemi di accumulo di energia stazionaria – come riutilizzo a fine vita una volta che non hanno più una capacità di carica sufficiente per l’uso stradale – è diventato un possibile modo di “inseguimento del carico”, se non si vogliono avere centrali elettriche dedicate. Questi sistemi fissi che impiegano batterie altrimenti gettate via agiscono infatti come un vera centrale elettrica inseguitrice di carico e il loro impiego può migliorare la convenienza dell’acquisto di tali veicoli.

Le batterie che raggiungono la fine della loro vita utile nell’industria automobilistica possono infatti ancora essere considerate utili per altre applicazioni come quella descritta, quando rimane ancora il 20-70% della loro capacità originale. D’altra parte, con i progressi dell’industria delle batterie agli ioni di litio, la densità energetica delle batterie è riuscita a triplicarsi rispetto al livello del 2008.

Tali batterie sono anche spesso riutilizzate nei sistemi di casa che servono principalmente come backup, quindi possono partecipare molto più facilmente nella stabilizzazione della rete. Il numero di tali batterie che non servono altrimenti quasi a nulla sta aumentando rapidamente, ad es. in Australia, dove la richiesta delle Powerwall di Tesla è aumentata di 30 volte dopo alcuni blackout.

Le batterie di casa e dei veicoli sono sempre e necessariamente caricate in modo reattivo quando l’offerta è disponibile, il che significa che partecipano tutte necessariamente a una rete intelligente (smart grid), perché il carico elevato non può essere gestito da una rete analogica, per timore che la ricarica non coordinata possa comportare la creazione di un nuovo picco di carico.

Dato che la ricarica deve essere gestita, non vi è alcun costo incrementale per ritardare la ricarica o scaricare queste batterie come richiesto per il carico successivo, semplicemente occorre una modifica del software e in alcuni casi un pagamento per l’inconveniente di una ricarica inferiore o completa. Tali reti distribuite di batterie possono quindi contribuire al mercato all’ingrosso dell’energia.

Le batterie possono fornire alcuni servizi – come regolazione della frequenza di rete, inseguitore di carico, supporto della tensione, riavvio del sistema, etc. – in modo più affidabile e ad un costo inferiore rispetto alla tecnologia attuale, che ricorre nella maggior parte dei casi alle centrali termoelettriche. Inoltre, permettono di posporre l’aggiornamento del sistema trasmissione e distribuzione.

L’impiego delle batterie delle auto elettriche ferme nelle stazioni di ricarica per il livellamento del carico durante i picchi di domanda in una rete elettrica.

Quando le previsioni di carico indicano che i nodi di trasmissione o distribuzione supereranno la capacità di carico nominale, è possibile utilizzare investimenti incrementali nella conservazione dell’energia per aumentare efficacemente la capacità del nodo ed evitare aggiornamenti costosi e sovradimensionati ai nodi stessi, come pure di utilizzare o investire nelle inquinanti turbine a combustione.

Attualmente i veicoli elettrici rappresentano solo l’1% circa di tutti i veicoli a livello mondiale, ma i Paesi e le utility si stanno preparando a un punto critico. Le auto elettriche potrebbero rappresentare il 20% della flotta di auto entro il 2030. Alcuni rapporti rilevano che i veicoli elettrici plug-in saranno alla fine la “più comune e diffusa” risorsa energetica distribuita sulla rete.

Le auto plug-in è previsto che superino le vendite delle auto con motori a combustione interna prima del 2040. Ciò potrebbe accadere prima, se i consumatori hanno dai veicoli elettrici la stessa semplicità dei veicoli convenzionali, cioè una ricarica più economica e più facile. Ciò crea sia stress che opportunità per le utility, che dovrebbero essere al centro di questo nuovo ecosistema energetico.

Trasportare i clienti dall’energia on-demand e dal rifornimento rapido alle realtà di un sistema di trasporto più legato alla rete richiederà non solo la creazione di infrastrutture, che molti Paesi e aziende di servizi pubblici stanno affrontando, ma anche innovazione. Quest’ultima potrebbe venire sotto forma dell’ultimo tesoro dell’industria energetica: l’accumulo nelle batterie delle auto plug-in.

Un veicolo elettrico plug-in, ad esempio, può essere utilizzato per risolvere i problemi di sovra-generazione caricando la sua batteria quando c’è energia in eccesso e può anche fungere da fornitore alla rete quando la domanda è elevata nelle ore di punta. L’uso delle batteria dei veicoli elettrici e di altri dispositivi di stoccaggio domestico accelererà anche l’affidabilità della rete elettrica.

C’è però ancora un piccolo problema. In questo momento, spremere un’auto elettrica non è come riempire un serbatoio di benzina. Il tipo più comune di caricabatterie può richiedere fino a 10 ore per caricare completamente una batteria per auto da 60 chilowattora vuota. I caricabatterie veloci possono fare lo stesso in meno di un’ora, ma costano almeno qualche decina di migliaia di euro.

D’altra parte, i mercati all’ingrosso potrebbero vedere un forte calo dei prezzi dell’energia quando l’energia pulita supererà il 40% della generazione. Se il solare e l’eolico fornissero il 50% della generazione, i prezzi dell’energia all’ingrosso potrebbero diminuire del 25% o più. Inoltre, i continui progressi nella tecnologia di stoccaggio dell’energia possono rendere più competitivo lo stoccaggio di energia.

Sebbene le tecnologie di immagazzinamento dell’energia possano attualmente avere difficoltà a competere economicamente con le convenzionali fonti di flessibilità – rappresentate, ad esempio, dai “mercati” e dalla cosiddetta “generazione flessibile”, che comprende in particolare le centrali elettriche a gas naturale – lo stoccaggio potrebbe rivelarsi utile come fornitore di flessibilità della rete elettrica.

La  possibile “seconda vita” delle batterie delle auto elettriche plug-in. (fonte: Vattenfall)

Le batterie potrebbero ridurre gli oneri di domanda del 70%, livellando i picchi di carico nel processo e rendendo le stazioni di ricarica più accessibili. Man mano che più macchine vanno sulle strade, però, le batterie non avrebbero il tempo di caricarsi completamente e alimentare tutte le auto, mentre le economie di scala renderebbero necessario che più automobili utilizzino le stazioni di ricarica.

D’altra parte, le batterie potrebbero essere utilizzate per la risposta alla domanda o altri servizi di rete. Inoltre, il valore dello stoccaggio di energia potrebbe rivelarsi utile nel bilanciamento del carico creato da un’impennata dei veicoli elettrici. Se tutti i veicoli attuali di colpo diventassero elettrici in un dato Paese, per funzionare richiederebbero circa un terzo del consumo elettrico di quel Paese.

Lo stoccaggio di energia, sia come fonte di generazione che come sorgente di carico, aggiunge la flessibilità necessaria a breve termine. Le batterie potrebbero fornire un ponte importante per i caricabatterie esistenti fino a quando l’adozione e le infrastrutture diffuse non prenderanno piede, o gli scienziati miglioreranno le prospettive per i supercondensatori a ricarica rapida.

Lo stoccaggio delle batterie potrebbe essere il punto di svolta per accelerare la realizzazione di reti di ricarica rapida. Senza soluzioni innovative come l’accumulo, la capacità delle utility e della rete di gestire l’espansione dei veicoli elettrici verrebbe probabilmente arrestata. Al tempo stesso, le aziende che non gestiscono questa transizione saranno prima o poi in uno svantaggio competitivo.

Le autorità di alcuni Paesi hanno introdotto incentivi negli investimenti per lo stoccaggio nelle batterie, anche se con un’attenzione diversa agli accumuli per la casa rispetto ai progetti di rete su larga scala. Tuttavia, ciò su cui concordano è che il costo dello stoccaggio tramite batterie ha raggiunto un punto che è ormai economico, e ciò dovrebbe fare una grande differenza negli anni a venire.

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