Il mercato dello stoccaggio dell'energia nella rete elettrica sta crescendo rapidamente, guidato dal calo dei prezzi e dalle politiche di sostegno del governo.

Sulla base delle nostre ricerche sul funzionamento e sui costi delle reti elettriche, soprattutto i vantaggi delle nuove tecnologie, siamo fiduciosi che lo stoccaggio di energia potrebbe trasformare il modo in cui i proprietari di case americani, le imprese e i servizi pubblici producono e utilizzano energia.

Atti di bilanciamento

L'accumulo di energia in questo contesto significa semplicemente risparmiare elettricità per un uso successivo. È come avere un mucchio di batterie ricaricabili, ma molto più grandi di quelli del tuo cellulare e probabilmente collegati alla rete.

Dopo una crescita media annua di circa il 50 per cento per cinque anni, l'industria elettrica degli Stati Uniti ha installato un totale di 1 gigawattora di nuova capacità di stoccaggio tra il 2013 e il 2017, secondo la ditta GTM Research. È sufficiente per alimentare 16 milioni di laptop per diverse ore. Sebbene questa quantità di stoccaggio sia inferiore allo 0,2 percento della quantità media di elettricità consumata dagli Stati Uniti, gli analisti prevedono che le installazioni raddoppieranno tra il 2017 e il 2018 per poi continuare a espandersi rapidamente negli Stati Uniti e nel mondo.

Per capire perché questa tendenza è un grosso problema, considerare come funziona l'elettricità.

Ci vuole un mondo nascosto di complessità e una serie di delicati atti di bilanciamento per alimentare case e luoghi di lavoro perché la rete ha avuto storicamente poca capacità di stoccaggio. Dopo essere stato generato nelle centrali elettriche, l'elettricità di solito viaggia lungo le linee elettriche alla velocità della luce e la maggior parte di essa viene consumata immediatamente.

Senza i mezzi per immagazzinare elettricità, le utility devono produrre quanto basta per soddisfare la domanda 24 ore su 24, comprese le ore di punta.

Ciò rende l'elettricità diversa dalla maggior parte delle industrie. Immagina cosa accadrebbe se le case automobilistiche dovessero farlo. Nel momento in cui hai comprato una macchina, un lavoratore dovrebbe cacciarlo fuori dal cancello della fabbrica. Le catene di montaggio accelereranno e rallenteranno costantemente in base ai capricci dei consumatori.

Sembra esasperante e ridicolo, Giusto? Ma gli operatori della rete elettrica fondamentalmente riescono a farlo, bilanciare domanda e offerta ogni pochi secondi accendendo e spegnendo le centrali elettriche.

Ecco perché un boom dello storage farebbe una grande differenza. Lo stoccaggio crea l'equivalente di un magazzino per stivare l'elettricità quando è abbondante per altre volte in cui è necessaria.

Potere di allungamento

L'accumulo di energia può aiutare in vari modi, serve essenzialmente come un coltellino svizzero per le reti elettriche. Può aiutare a bilanciare le fluttuazioni di potenza a breve termine, gestire i picchi di domanda o agire come backup per prevenire o ripristinare le interruzioni di corrente.

E può essere implementato su qualsiasi scala e in qualsiasi punto della griglia, da un piccolo sistema di stoccaggio domestico a un serbatoio idroelettrico pompato abbastanza grande da alimentare una piccola città. Mentre lo stoccaggio in realtà consuma un po' di elettricità invece di produrne, rende il business elettrico più efficiente dal punto di vista economico. All'aumentare del volume di stoccaggio, ci aspettiamo che le reti diventino più stabili e flessibili.

Lo stoccaggio può anche fare una grande differenza con l'elettricità generata attraverso l'energia solare o eolica, che può essere sfruttata solo quando splende il sole e soffia il vento.

Ma, generalmente, non è ancora necessario per quello scopo. Mentre queste industrie stanno crescendo rapidamente, l'energia eolica genera solo il 6% circa dell'elettricità degli Stati Uniti e quella solare meno del 2%. Le reti elettriche possono attualmente utilizzare quasi tutta quella potenza mentre viene prodotta.

Operatori di rete, abituato a gestire la variabile domanda e offerta di energia, ora possono gestire l'imprevedibilità extra che ottengono dall'energia eolica e solare. Ma come utilità, le imprese e i consumatori portano più energia rinnovabile online, la griglia potrebbe diventare più difficile da bilanciare senza spazio di archiviazione aggiuntivo.

Per essere sicuro, I gestori di impianti idroelettrici immagazzinano energia da molto tempo. Gli Stati Uniti hanno la capacità di immagazzinare circa 22 gigawatt di energia idroelettrica pompata, circa il 2% della capacità di generazione degli Stati Uniti. Eppure la sua dipendenza da grandi serbatoi d'acqua, che non può essere facilmente costruito vicino ai mercati dell'energia, limita il potenziale di crescita di questa opzione energetica.

Competere con il gas naturale

Una volta che l'accumulo di energia aumenta, le utility soddisferanno più facilmente la domanda di picco con una capacità totale inferiore e un numero inferiore di centrali elettriche. Se possono fare affidamento sullo stoccaggio per fornire energia durante le ore di forte richiesta invece di costruire nuove centrali elettriche, può risparmiare denaro tutto intorno.

Ma lo storage non è l'unico gioco in città:altre tecnologie offrono vantaggi simili. Le utility possono installare nuove linee di trasmissione o fare affidamento sul gas naturale flessibile, che è essenzialmente il più grande concorrente per lo stoccaggio di energia.

La generazione di gas naturale produce oggi circa un terzo dell'elettricità nazionale e offre molti degli stessi vantaggi dello stoccaggio poiché queste centrali elettriche sono facili da accendere e spegnere. I prezzi relativamente bassi del gas naturale, meno della metà di quello che erano dieci anni fa a causa del diffuso hydrofracking, hanno probabilmente rallentato la crescita dell'accumulo di energia fino ad ora.

Il gas naturale è diventato sempre più popolare per la produzione di energia, soppiantando la domanda di carbone dal 2000. Ma se lo stoccaggio diventa abbastanza economico, questa equazione potrebbe capovolgersi e lo stoccaggio potrebbe minacciare l'economia della generazione di gas naturale.

Aiuto dal governo e batterie migliori

Uno dei motivi per cui questo settore sta crescendo è che sta ricevendo una spinta dal governo.

California, Maryland, Il New Jersey e il Nevada stanno sovvenzionando lo stoccaggio, ordinandone l'adozione o entrambi. Una misura simile è in attesa nella legislatura delle Hawaii.

E nonostante gli sforzi dell'amministrazione Trump per massimizzare l'estrazione di combustibili fossili, il governo federale sta ora ponendo le basi normative affinché l'industria dello stoccaggio possa competere direttamente nei mercati energetici all'ingrosso aperti per la prima volta.

I miglioramenti nella tecnologia hanno fatto la differenza, pure. Tecnologia della batteria, guidato dallo stesso design agli ioni di litio che alimenta i telefoni cellulari, sta facendo grandi passi avanti e sta diventando molto più economico.

Le batterie agli ioni di litio sono entrambe responsabili della maggior parte di questa nuova ondata di accumulo di energia connesso alla rete e il componente critico all'interno del numero in rapida crescita di veicoli elettrici americani. Per esempio, la batteria agli ioni di litio utilizzata nel Tesla Powerwall, un sistema di batterie domestiche, è lo stesso che l'azienda utilizza nei suoi veicoli.

Le batterie al litio a griglia spesso differiscono da quelle delle auto ma utilizzano la stessa tecnologia di base. Il prezzo dei sistemi di batterie agli ioni di litio su larga scala è sceso del 40% in soli cinque anni a circa 1 dollaro USA. 200 per kilowattora nel 2015 da circa $ 2, 100 nel 2010 e si prevede che continueranno a diminuire.

Il futuro

La rete ha attualmente relativamente poco spazio di archiviazione per lo stesso motivo per cui solo circa 200, 000 dei 17,2 milioni di veicoli acquistati dagli americani nel 2017 erano elettrici:oggi è costoso.

I veicoli elettrici non fanno ancora risparmiare denaro per la maggior parte dei conducenti statunitensi. Ma gli esperti di mercato prevedono che la proprietà dei veicoli elettrici costerà meno dei veicoli standard alimentati a benzina entro un decennio e continuerà a diventare più economico dopo.

Allo stesso modo, per la rete elettrica, se lo spazio di archiviazione diventa abbastanza economico, il suo mercato potenziale potrebbe espandersi da 1 gigawattora a dozzine o addirittura centinaia di gigawattora.

Se o quando ciò accadrà, l'energia eolica e solare diventerebbero più competitive, spostando sempre più sia il carbone che il gas naturale, ora le due principali fonti di energia elettrica della nazione. E questo deposito più economico renderebbe anche i veicoli elettrici più convenienti, riducendo la quantità di benzina e diesel consumati dagli americani. Le industrie elettriche e automobilistiche funzionano quasi allo stesso modo di 50 anni fa. Ma un mondo di batterie a basso costo le cambierebbe in modi entusiasmanti e senza precedenti.

Qualunque cosa accada, crediamo che lo storage sia "a prova di futuro" perché funziona bene sulla rete attuale e con un'ampia varietà di altre tecnologie. Se le industrie eolica e solare manterranno il loro slancio attuale (e probabilmente lo faranno), l'archiviazione diventerà ancora più prezioso. Ma se la rete va in un'altra direzione, affidandosi maggiormente a grandi e costosi impianti di generazione, ad esempio, lo stoccaggio semplificherebbe la gestione dei picchi di domanda senza capacità in eccesso. Anche se non possiamo dire esattamente come sarà la griglia del futuro, siamo abbastanza fiduciosi che lo storage lo manterrà in movimento in nuovi modi.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.