Una delle principali sfide cui devono far fronte le aziende elettriche nel gestire le moderne reti elettriche è quella di riuscire a bilanciare la produzione e il consumo di energia. Ci sono diversi fattori che introducono variabilità sia nell’offerta che nella domanda. Qualcosa di simile, però, succede al singolo consumatore che intende sfruttare fonti rinnovabili variabili, quali ad es. il fotovoltaico e l’eolico. L’energia solare ed eolica sono ora fonti energetiche economicamente vantaggiose, in grado di fornire energia elettrica a prezzi vantaggiosi rispetto alle tariffe pagate in bolletta, ma non è facile sfruttarle al meglio.
Infatti, queste fonti di energia rinnovabile hanno una limitazione: non possono fornire energia elettrica su richiesta, ovvero quando ne abbiamo più bisogno. I generatori eolici dipendono direttamente dalla velocità del vento per la produzione di energia. Gli impianti fotovoltaici, invece, soffrono di una produzione ridotta con tempo nuvoloso e la loro produzione scende a zero durante la notte. I sistemi di accumulo permettono però a qualsiasi utente di aumentare il risparmio ottenibile con le rinnovabili.
Per abbattere la bolletta elettrica, le famiglie devono – in linea di principio – mantenere una capacità di generazione sufficiente a soddisfare il più alto picco della domanda durante il giorno, anche se dura solo poche ore. Ad esempio, supponiamo che una famiglia abbia una richiesta media di 1 chilowatt, ma ci sono due volte il giorno in cui raggiunge i 2,5 chilowatt. È costretta a mantenere 1,5 chilowatt di capacità aggiuntiva solo per queste occasioni, che possono durare solo poche ore.
Mantenere una capacità di generazione aggiuntiva è costoso, perché significa installare un impianto fotovoltaico (o eolico) più grande, il che comporta maggiori spese in conto capitale e manutenzione, ammesso che si disponga della superficie necessaria. L’approccio normale per compensare questo divario fra il nostro profilo di consumo e quello del proprio impianto a fonti rinnovabili è usare la rete come una enorme batteria. Ma ciò è spesso più costoso dell’avere un sistema di accumulo.
Con il fotovoltaico usare la rete come batteria con lo “scambio sul posto” è in genere meno vantaggioso dell’usare un sistema di accumulo opportunamente dimensionato.
Infatti, con l’aumento dei prezzi dell’elettricità al dettaglio e il decremento del costo della tecnologia fotovoltaica, la cosiddetta “parità di rete” con l’elettricità commerciale è ormai una realtà in molte parti d’Europa. Questo fatto, unitamente ai vantaggi economici derivanti dal promuovere l’autoconsumo, suggeriscono che un sistema di accumulo e un software che consente all’utente di monitorare e gestire l’energia elettrica utilizzata siano la soluzione migliore verso cui tendere.
Nel corso del tempo, infatti, gli incentivi per i clienti privati sono diminuiti e i costi per l’elettricità per kWh sono aumentati continuamente. Di conseguenza, in particolare i sistemi fotovoltaici connessi alla rete sono aumentati notevolmente negli ultimi anni, determinando vendite di energia alla rete di distribuzione in caso di surplus di energia fotovoltaica. Per rendere questi sistemi economicamente redditizi senza finanziamenti, è necessario utilizzare il più possibile l’elettricità auto-generata.
Un sistema di accumulo elettrico è utilizzato principalmente per aumentare l’autoconsumo dell’energia prodotta, alleggerire la rete elettrica pubblica e ridurre la dipendenza dalla rete. Il corretto dimensionamento dello stoccaggio è cruciale per il funzionamento economicamente efficiente. In questo contesto è importante non sovradimensionare il sistema di accumulo, perché i costi di investimento sarebbero enormi e successivamente il sistema non sarebbe redditizio.
L’energia è fornita dall’impianto fotovoltaico e, se c’è una richiesta di energia nella famiglia, l’energia prodotta è usata dalla famiglia stessa. Se l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico è superiore alla domanda attuale della famiglia, l’eccedenza è immagazzinata. Se è necessaria più energia di quella fornita dall’impianto fotovoltaico al momento, l’energia viene prelevata dalle batterie. L’energia viene prelevata dalla rete pubblica solo se il sistema di stoccaggio non soddisfa la domanda.
Questo modello per caricare e scaricare la batteria non è una strategia nel senso più proprio del termine. Le strategie di accumulo, infatti, ad esempio tengono conto delle previsioni meteorologiche e dei carichi prevedibili per gestire correttamente la capacità disponibile nello stoccaggio. Inoltre, l’aggiunta di un controllo di carica, di una protezione da sovraccarico e di una protezione da scarica profonda è importante per aumentare la durata del proprio sistema di accumulo elettrico.
Uno dei motivi per cui sarà necessario implementare una strategia di accumulo è mostrato in figura. La distribuzione di frequenza dello stato di accumulo (vuoto o pieno) viene registrata per ogni mese con la percentuale associata dello stato di carica medio. A gennaio, la batteria è scarica per l’81% delle volte. Ciò significa che la capacità scende fino alla massima profondità di scarica e che la batteria funziona solo per il 10% del tempo nel primo mese dell’anno, che invece sale al 40% d’estate.
Lo stato del sistema di accumulo nel corso dell’anno: a gennaio la batteria è quasi sempre vuota, mentre d’estate il numero delle volte in cui la batteria è scarica è simile al numero delle volte in cui è carica, e pari a circa il 40% del totale.
Altri risparmi in bolletta possibili con l’accumulo
Dunque, il potenziale economico dei sistemi di stoccaggio non è limitato solo alle utility che operano sui mercati dell’elettricità. Prendiamo, ad esempio, il caso di una famiglia. Essa può beneficiare di un sistema di accumulo se ha un impianto fotovoltaico e vuole aumentare la percentuale di energia auto-consumata. Ma i meccanismi del mercato, nei Paesi dell’Unione Europea, non sono ancora sviluppati per valutare molti degli altri ruoli benefici che l’accumulo di energia può soddisfare per il consumatore.
Ai clienti dei fornitori di elettricità il consumo di energia viene in genere addebitato in due modi per il loro consumo di energia: uno è per il volume di elettricità consumata, il quale viene misurato in chilowattora (kWh). L’altro è per il più alto livello di richiesta di energia durante un periodo di fatturazione. Ciò è chiamato “picco di domanda” e viene misurato in chilowatt (kW). I clienti devono sostenere gli oneri della domanda in base alla loro domanda di picco per ciascun periodo.
Pertanto, lo stoccaggio di energia può ridurre la domanda di picco di questi clienti (ed i relativi oneri), un processo noto come “rasatura del picco” (peak shaving). Come mostrato in figura, quando l’uso di energia raggiunge una certa soglia, entra in gioco il sistema di accumulo di energia, in modo che la domanda aggiuntiva sia servita dalle batterie anziché dalla rete. Ciò blocca efficacemente la domanda di picco a un livello specificato e successivamente riduce la bolletta elettrica.
Attraverso un sistema di stoccaggio dell’energia la domanda di picco può essere mantenuta a un livello prefissato, riducendo in maniera significativa i costi.
Inoltre, sia i clienti residenziali che quelli commerciali con le strutture tariffarie biorarie o multi-orarie hanno, in linea di principio, la capacità di ridurre le bollette usando l’accumulo di energia per cambiare l’orario in cui attingono energia dalla rete. Le utility, infatti, hanno tariffe diverse per l’elettricità a orari diversi: prezzi più alti vengono addebitati durante i periodi di forte domanda (periodi di picco) e prezzi più bassi durante i periodi di bassa domanda (periodi fuori picco, o off-peak).
Per incoraggiare i clienti a limitare l’uso di energia durante i periodi di picco, le tariffe durante i periodi di picco sono significativamente più alte di quelle durante i periodi non di picco. Con un sistema di accumulo di energia sul posto, un cliente può compensare la propria domanda di energia elettrica nei periodi di picco attingendo all’energia immagazzinata nelle batterie. Durante i periodi fuori picco in cui i prezzi sono inferiori, le batterie possono essere ricaricate tramite la rete o un impianto FV.
Infine, se vuoi risparmiare sulle tue bollette di luce e di gas con una scelta “intelligente” e informata dei rispettivi fornitori, ti suggerisco la guida più completa e aggiornata sull’argomento (accompagnata da un comparatore di prezzi), che puoi trovare qui. Perché continuare a pagare l’energia, infatti, ben più della media?
