Come immagazzinare energia - terna

Il problema dell’accumulo elettrochimico.

Sorge subito qualche perplessità circa le dimensioni del parco di batterie, necessarie per accumulare una così grande quantità di
energia, e le relative preoccupazioni per l’impatto ambientale.

Infatti, tenendo presente che la densità d’energia degli accumulatori è circa 40 Wh/kg per quelli a piombo-acido e 140 Wh/kg per quelli a litiopolimeri,
accumulare un solo GWh significa ricorrere ad un parco di batterie del peso rispettivo di 25 000 e
7140 tonnellate.

Tenendo presente che, per valorizzare appieno i kWh fotovoltaici, dovremmo accumulare
qualche decina di GWh, si capisce immediatamente l’insorgere di preoccupazioni circa la quantità di
materiali messa in gioco e la loro disponibilità (soprattutto se l’opzione d’accumulo venisse adottata in tutto
il mondo).

Esiste, inoltre, qualche perplessità sul piano logistico per la collocazione in sicurezza di una così
grande massa di impianti, che hanno caratteristiche di tipo chimico (piombo, cadmio, acido solforico, ecc.).
Tuttavia, la considerazione che i sistemi di batterie sono destinati ad un uso stazionario trasferisce queste
preoccupazioni alla disponibilità di suolo e di edifici adeguati per il loro alloggiamento.

Trattandosi di tecnologia ormai nota e consolidata nell’uso, ciò non dovrebbe costituire un problema insormontabile.

Non dobbiamo, però, ignorare che un impiego così massivo di accumulatori elettrochimici pone indubbiamente
un problema ambientale circa la dismissione degli impianti ed il riciclaggio dei materiali, cosa per altro già
in atto per le batterie delle automobili.
Messa da parte questa preoccupazione, osserviamo che, sul piano tecnico, non esistono impedimenti per il
progetto, perché l’accumulo elettrochimico è una tecnica già consolidata e ampiamente collaudata.
Per ciò che concerne l’aspetto economico, invece, esistono molti dubbi.

Costo delle batterie

Da una piccola ricerca effettuata sul web, emerge la seguente situazione dei costi all’ingrosso delle batterie:

• da 1 a 2 €/Wh per gli accumulatori litio-polimeri;
• da 0,05 a 0,1 €/Wh per quelli a piombo-acido.
• Le batterieal nichel-cadmio hanno un costo intermedio.

La vita operativa, stimata nel numero di cicli per cui la capacità iniziale si riduce al 50%, si aggira intorno ai

• 3000 cicli di carica e scarica per il litio-polimeri e
• 2000 cicli per il piombo-acido.

Pertanto, ogni Wh dicapacità della batteria accumula in tutta la vita operativa una quantità d’energia di 2250 Wh per il litiopolimeri
e 1500 Wh per il piombo-acido.

L’efficienza per la carica è in entrambi i casi del 90% e quella di scarica dell’80%, per cui il rendimento dell’intero ciclo è pari al 72%.

Di conseguenza, ogni Wh fornito in entrata alla batteria è reso al carico come 0,72 Wh, per cui avremo, nell’intera vita operativa, energia utile in misura rispettivamente pari a 1,62 kWh e 1,08 kWh per ogni Wh di capacità nei due casi.

Consideriamo un prezzo intermedio (rispetto all’intervallo sopra riportato) di

• 1,5 €/Wh per gli accumulatori a litio-polimeri e
• 0,07 €/Wh per quelli al piombo-acido.

Approssimativamente, ciascun kWh che transita per il sistema d’accumulo verso il carico è gravato da un’aggiunta di costo di circa 0,92 € nel caso delle batterie al
litio e 0,065 € per quelle al piombo.
Teniamo conto che questi costi si vanno ad aggiungere a quello di produzione del kWh PV e che il tutto si
deve poi confrontare con il prezzo medio di vendita in rete del kWh, (al presente circa 0,08 €).

Ne deriva che la stima dei costi d’accumulo ci porta immediatamente a considerare come difficilmente sostenibile il costo
dei sistemi a batterie litio-polimeri, mentre l’opzione degli accumulatori al piombo può essere discussa
sostanzialmente per due motivi.
Il primo è che il costo di 0,065 €/kWh è commensurabile con il prezzo medio di vendita del kWh; il secondo
è che la grande dimensione del sistema d’accumulo potrebbe permettere di spuntare rilevanti sconti sul
prezzo delle batterie, cosa che ne potrebbe far diminuire sensibilmente il costo.
Ad esempio, uno sconto di quantità del 30% produrrebbe un costo delle batterie di 0,049 €/Wh e quindi un
costo per il kWh accumulato di circa 0,045 €/kWh, confrontabile con il costo di generazione nella fascia di
base e vantaggioso rispetto al prezzo delle punte.
Supponiamo che questa situazione sia realizzabile e mettiamoci dal punto di vista del gestore della rete.
Il costo di produzione del kWh PV è recuperato attraverso le incentivazioni, che sono pagate dagli utenti
sulla componente A3 della bolletta e quindi non dal gestore. Infatti, egli spende per l’acquisto dell’energia 6
fotovoltaica un prezzo pari alla media giornaliera del PUN (Prezzo Unico Nazionale), cioè circa 0,08 €/kWh
nel 2011. Facendo passare i kWh PV per l’accumulo si aggiungono 0,045 €/kWh, per un costo totale di
0,125 €/kWh, cioè 125 €/MWh. Teniamo in memoria questa cifra e confrontiamola con l’andamento del
PUN degli ultimi 7 anni.

 Andamento del Prezzo d’acquisto Unico Nazionale negli
ultimi anni nei suoi valori medi e massimi (Fonte: Gestore Mercato
Elettrico, www.mercatoelettrico.org/It/Statistiche/ME/DatiSintesi.aspx )

A fronte di un comportamento abbastanza regolare del PUN medio, che ha oscillato tra circa 52 e 87
€/MWh, il valore massimo del prezzo, riscontrato durante le punte del carico, è salito ad un record di circa
378 €/MWh nel 2006 per poi calare gradualmente fino al valore di 151 €/MWh nel 2011 (ottobre scorso).
Pertanto, l’energia fotovoltaica, accumulata al costo totale di 125 €/MWh potrebbe essere rivenduta durante
la punta serale con un margine di guadagno lordo, che, nel caso più favorevole per la TERNA, potrebbe
essere di 26 €/MWh.