Stoccaggio di energia per più giorni aumenta la capacità della rete di un fattore 10

La startup Form Energy, con sede a Boston, ha recentemente annunciato di aver ottenuto una sovvenzione di 12 milioni di dollari dalla New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) per la realizzazione di un progetto pilota di batterie da 10 MW/1000 MWh a New York entro il 2026. Questo sarà il primo progetto grid-scale di Form Energy nello Stato, dopo annunci simili in Colorado e Minnesota.

La tecnologia delle batterie ferro-aria di Form Energy può fornire 100 ore di scarica a costi di sistema competitivi con le centrali elettriche convenzionali. La durata di più giorni la posiziona bene per aiutare New York a raggiungere i suoi ambiziosi obiettivi di energia pulita – una rete pulita entro il 2040.

La NYSERDA ha concesso la sovvenzione nell’ambito del suo programma di stoccaggio dell’energia a lunga durata da 17 milioni di dollari, volto ad accelerare la commercializzazione di promettenti tecnologie a lunga durata. New York ha fissato l’obiettivo di un’elettricità al 100% priva di emissioni di carbonio entro il 2040 e avrà bisogno di tecnologie come l’accumulo di energia per più giorni per garantire l’affidabilità durante le lunghe pause della produzione eolica e solare.

“La nostra analisi indica che lo stoccaggio multigiornaliero ha un potenziale significativo per aiutare New York a raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione e di affidabilità della rete”, ha dichiarato Mateo Jaramillo, CEO di Form Energy. “Questa sovvenzione ci permette di accelerare l’installazione del nostro primo sistema di batterie multigiornaliere a New York e ci consente di realizzare altri progetti di stoccaggio multigiornaliero nello Stato in futuro”.

Un’analisi recentemente pubblicata da Form Energy fornisce un’ulteriore prova che l’accumulo di energia per più giorni, come la sua tecnologia ferro-aria, può ridurre sostanzialmente i costi che New York deve sostenere per raggiungere i suoi ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione.

L’analisi si è avvalsa di tecniche di modellazione avanzate per confrontare più scenari con diverse durate di disponibilità di stoccaggio dell’energia. È emerso che l’inclusione dello stoccaggio di lunga durata (da 10 a 24 ore) e di più giorni (>24 ore) nel mix di risorse disponibili per raggiungere gli obiettivi di New York riduce i costi totali del sistema nel 2040 del 29% rispetto all’utilizzo esclusivo di batterie agli ioni di litio di breve durata.

Nei modelli in cui sono disponibili solo batterie agli ioni di litio a breve durata, entro il 2040 vengono costruiti oltre 60 GW di capacità di batterie per spostare la generazione rinnovabile e soddisfare i picchi di domanda. Tuttavia, questa capacità fornisce solo 538 GWh di accumulo di energia.

Quando invece sono disponibili accumulatori di lunga durata e per più giorni, il fabbisogno totale di capacità di stoccaggio scende a circa 40 GW. Ma soprattutto, la capacità totale di stoccaggio dell’energia cresce di quasi 10 volte, superando i 5.000 GWh. Queste grandi riserve di energia consentono alla rete di attenuare la variabilità plurigiornaliera della generazione rinnovabile. L’enfasi sull’accumulo ferro-aria evita anche il potenziale rischio di incendio delle batterie al litio. Secondo Julian Spector di Canary Media, tre diversi incendi in impianti di batterie al litio a New York, di proprietà di Nextera e Convergent Energy, hanno fatto sì che il governatore Hochul si affannasse a garantire ai residenti locali che la transizione verso una rete pulita sia sicura e sana.

I modelli mostrano che 35 GW di capacità di stoccaggio multigiornaliero sono ottimali entro il 2040. Questo include 19 GW di batterie ferro-aria (o equivalenti) più 16 GW di stoccaggio di idrogeno. Insieme a 4 GW di batterie agli ioni di litio e di stoccaggio idroelettrico con pompaggio, questo portafoglio diversificato di durata di stoccaggio offre la flessibilità necessaria per spostare l’energia rinnovabile su più scale temporali.

Lo stoccaggio plurigiornaliero si carica durante i periodi di eccesso di generazione rinnovabile e poi si scarica costantemente per giorni o settimane durante le pause prolungate, rassodando di fatto la produzione variabile. Ad esempio, durante un periodo di calma per l’eolico offshore, la generazione eolica è stata solo il 33% della media per un’intera settimana. Lo stoccaggio per più giorni ha fornito il 16% della domanda totale di quella settimana, attingendo alle sue vaste riserve energetiche.

Questa capacità di bloccare la generazione rinnovabile si traduce in un notevole risparmio economico. Con lo stoccaggio multigiornaliero disponibile, i modelli mostrano che il sistema elettrico di New York del 2040 può essere decarbonizzato con il 22% in meno di capacità di stoccaggio agli ioni di litio, il 36% in meno di generazione nucleare e il 6% in meno di capacità solare. La riduzione cumulativa dei costi del 29% sottolinea il valore fornito dallo stoccaggio di lunga durata e di più giorni.

Inoltre, l’evitata costruzione di batterie solari, nucleari e di breve durata riduce le esigenze di utilizzo del territorio e gli investimenti per la trasmissione. Pertanto, lo stoccaggio di durata pluriennale conferisce benefici ambientali oltre a risparmi economici diretti.

L’analisi mostra che lo stoccaggio a lunga durata inizia a fornire un valore significativo già nel 2030. L’inclusione di 4,8 GW di stoccaggio multigiornaliero nei piani delle risorse per il 2030 riduce i costi del 6% annuo, evitando al contempo la necessità di 5 GW di batterie <10 ore e di 5 GW di generazione solare. Questo dimostra che il sostegno politico a breve termine sarà fondamentale per accelerare la diffusione delle tecnologie emergenti di stoccaggio a lunga durata nei prossimi 5-7 anni.

Nel complesso, il libro bianco fornisce prove convincenti del fatto che lo stoccaggio di energia a lunga durata e per più giorni può sostenere in modo economicamente vantaggioso la crescente generazione rinnovabile di New York, garantendo una rete affidabile durante la transizione verso un’elettricità al 100% priva di carbonio. La batteria ferro-aria di Form Energy è adatta a questa applicazione e la sovvenzione di NYSERDA faciliterà la dimostrazione di un sistema pilota entro il 2026.

In prospettiva, Form Energy prevede che New York avrà bisogno di almeno 3 GW all’anno di nuova capacità di stoccaggio multigiornaliero tra il 2030 e il 2040. Un’azione politica a breve termine per stabilire incentivi, meccanismi di mercato e strutture contrattuali darà al settore privato i segnali di mercato necessari per investire nella produzione e nello sviluppo di progetti per tecnologie emergenti come le batterie ferro-aria. Queste risorse potranno poi essere distribuite su scala per massimizzare i risparmi sui costi e l’affidabilità della rete, mentre New York persegue il suo ambizioso calendario di decarbonizzazione.

Tim Montague dirige il Clean Power Consulting Group e conduce il podcast Clean Power Hour. È uno sviluppatore di progetti solari, coach e consulente esecutivo nel settore cleantech, leader di gruppi mastermind, imprenditore e appassionato di tecnologia.