Un impianto fotovoltaico utilizza il sistema di accumulo per “stabilizzare” l’energia che produce e massimizzarne la redditività.
Per dimensionare correttamente un sistema di accumulo – noto anche come BESS (Battery Energy Storage System) – vanno considerate:
- la potenza,espressa in MW (megawatt), che indica quanta energia la batteria può caricare o scaricare istantaneamente e
- l’energia, espressa in MWh (megawattora), che può essere caricata/scaricata.
Una batteria da 5 MW / 20 MWh può erogare 5 MW per 4 ore; una batteria da 10 MW / 40 MWh può erogare 10 MW per 4 ore.
Il BESS può essere utilizzato per:
1) Lo smoothing (o smussamento) che serve solamente a compensare le variazioni rapide derivanti per es. dal passaggio di nuvole, quindi una batteria capace di reagire rapidamente. Per un impianto da 10 MWp può bastare un accumulo dell’ordine di 2 – 5 MW.
2) Il peak shifting. La scomposta crescita del FV si evince dalla “duck curve” che rappresenta la produzione elettrica durante la giornata. Nelle ore centrali il FV produce grandi quantità di energia riducendo la richiesta alle centrali termiche. La curva scende formando la “pancia” dell’anatra. Al calar del sole, la produzione FV cala rapidamente e la domanda aumenta.
La rete deve compensare rapidamente la domanda, generando il cosiddetto “collo” dell’anatra, cioè una rampa di crescita molto ripida.
Nelle ore centrali della giornata, con l’impianto FV che produce molto più di quanto convenga riversare in rete – e in un futuro non lontano, la rete non potrà più assorbirla completamente – la batteria carica e nelle ore serali scarica, restituendo alla rete l’energia accumulata.
In questo modo l’energia non viene più utilizzata nel momento in cui viene prodotta, ma viene “traslata” nel tempo. Il risultato è una“pancia” dell’anatra meno profonda e un “collo” serale meno ripido che si traducono in variazioni di carico più graduali e stabili.
Quindi il “peak shifting” migliora la stabilità della rete elettrica, riduce le rampe e diminuisce il rischio di sovra disponibilità dell’impianto FV, che verrebbe forzatamente tagliata dal TSO.
Nel caso di un impianto fotovoltaico da 10 MWp, un sistema di accumulo dell’ordine di 20 – 40 MWh può modificare in modo significativo il profilo dell’anatra.
Tuttavia, con l’obbiettivo di ottenere un profilo di produzione stabile e costante, durante tutta la giornata, il BESS dovrebbe essere in grado di “seguire” costantemente l’impianto FV.
Per un fotovoltaico da 10 MWp bisognerebbe disporre di una capacità di accumulo base compresa tra 40–80 MWh .
Per esempio, se si vuole garantire una potenza stabile di 5 MW per 4 ore, occorrono 40 MWh.
Tenendo conto di un 10–20% in più, per compensare le perdite di conversione, il rendimento delle batterie, il degrado nel tempo e le riserve operative di sicurezza, il fabbisogno sale tra i 44 e 48 MWh.
Un caso pratico
La potenza di una batteria per un impianto FV in Sicilia da 10 MW con una produttività media attesa di 1380 kWh/kWp, in peak shifting.
Considerando una produzione media giornaliera di 37,8 MWh con il “peak shifting” non serve accumulare tutta la produzione giornaliera ma solo una parte, ipotizzando tre scenari:
- Soluzione minima 5MW / 20 MWh che è buona per spostare una parte dell’energia verso sera, senza modificare il profilo.
- Soluzione equilibrata: 7,5 MW / 30 MWh che consente circa 4 ore di scarica a 7,5 MW
- Soluzione robusta 10 MW / 40 MWh una batteria da 4 ore alla piena potenza dell’impianto che consente di assorbire e restituire una quota molto importante della produzione giornaliera.
Valutazione Economica
FV di 10 MWp abbinato a un BESS da 10MW / 40 MWh con un costo stimato dai 12,5 a 17,5 milioni di €.
Un FV da 10 MWp in Sicilia opera in una delle zone italiane con maggiore volatilità dei prezzi e quindi spread giornalieri atti all’arbitraggio:
- Si carica la batteria nelle ore a basso prezzo, anche notturne e indipendentemente dalla produzione FV reale che tra l’altro , può ridursi sensibilmente nei periodi invernali;
- Si scarica nelle ore serali quando il PUN zonale è molto più alto.
Con un BESS da 10 MW / 40 MWh, si può traslare circa il 25–40% della produzione verso ore più remunerative.
Quindi circa: 3,5–5,5 GWh/anno.
Oggi al sud e sulle isole gli spread, tra ore FV e ore serali, possono variare tra i 40 e i 90 €/MWh.
Un’energia “ritardata” di 4.500 MWh/anno con valore medio di 60 €/MWh porta ad un beneficio lordo annuo di 270.000,00 € di solo shifting.
Inoltre un BESS “utility scale” oggi genera valore anche tramite servizi ancillari Terna, regolazione di frequenza, balancing, capacity market, MACSE, riduzione del curtailment FV, così quantificabili:
Fonte ricavo Ordine di grandezza annuo
Peak shifting / arbitraggio 0,25 – 0,50 M€
Servizi rete / balancing 0,20 – 0,60 M€
Capacity market / MACSE 0,15 – 0,50 M€
Riduzione curtailment e ottimizzazione FV 0,05 – 0,15 M€
Totale potenziale 0,7 – 1,7 M €/anno
Si può quindi ritenere verosimile un rendimento compreso tra circa 0,8–1,0 M€/anno sino a un massimo di 1,7 M€/anno
Questo fa capire come il BESS aumenti direttamente il valore dell’energia prodotta con il FV collegato.
Ed è proprio per questa ragione che oggi, in Sicilia, Sardegna e Sud Italia,i grandi FV vengono progettati direttamente in configurazione composta.
Avendo dimostrato che i BESS stanno in piedi da soli, ci stanno molto bene e possono essere altamente speculativi, non si capisce perché i consumatori, o i cittadini ( non è chiaro se con le bollette o con il PNRR) debbano incentivarne l’installazione.
Il blog di Edoardo Beltrame 