Il costo dello stoccaggio dell'energia sarà fondamentale nel determinare quanta energia rinnovabile può contribuire alla decarbonizzazione dell'elettricità. Ma fino a che punto devono scendere i costi di stoccaggio dell'energia? In uno studio pubblicato il 7 agosto sulla rivista Joule , I ricercatori del MIT rispondono a questa domanda. Quantificano gli obiettivi di costo per le tecnologie di stoccaggio per consentire all'energia solare ed eolica con lo stoccaggio di raggiungere la competitività con altre fonti di energia su richiesta. Esaminano anche quali tipi di batterie e altre tecnologie potrebbero raggiungere questi obiettivi.

"Una delle principali fonti di incertezza nel dibattito su quanto l'energia rinnovabile possa contribuire alla profonda decarbonizzazione dell'elettricità è la questione di quanto sia possibile migliorare lo stoccaggio di energia", afferma l'autore senior Jessika Trancik, professore associato di studi sull'energia presso il Massachusetts Institute of Technology. "Diverse ipotesi sul costo dello stoccaggio di energia sono alla base di significativi disaccordi tra una serie di valutazioni, ma si sapeva poco di quali costi sarebbero stati effettivamente competitivi e di come questi costi si confrontassero con le tecnologie di storage attualmente in fase di sviluppo. Così, abbiamo deciso di affrontare questo problema a testa alta".

"La quantificazione degli obiettivi di costo per lo stoccaggio dell'energia ha richiesto un nuovo pezzo di intuizione, "Trancik dice, 'su come i modelli della fornitura di energia rinnovabile, e le fluttuazioni di questa offerta, confrontare con i profili di domanda di energia elettrica. Eventi di carenza di energia solare ed eolica grandi ma rari sono fondamentali nel determinare la quantità di stoccaggio necessaria affinché le energie rinnovabili soddisfino in modo affidabile la domanda, ed è importante capire le caratteristiche di questi eventi".

Nella carta, Trancik e i suoi colleghi hanno stimato i costi dell'utilizzo dell'immagazzinamento insieme all'energia eolica e solare per fornire vari profili di output in modo affidabile nell'arco di vent'anni. Hanno quindi stimato gli obiettivi di costo per lo stoccaggio dell'energia che consentirebbero agli impianti di raggiungere la competitività dei costi con le fonti di elettricità tradizionali. Hanno anche valutato le tecnologie di stoccaggio dell'energia attuali e future rispetto all'obiettivo di costo stimato.

Il modello dei ricercatori ottimizza i costi di stoccaggio utilizzando qualsiasi combinazione di stoccaggio e solare ed eolico che dia il minor costo dell'elettricità. Questo spesso significa sovradimensionare la capacità solare ed eolica rispetto a una potenza prevista, per ridurre la quantità di spazio di archiviazione necessaria.

L'analisi ha anche esplorato le caratteristiche che contraddistinguono le varie opzioni di archiviazione. Alcune tecnologie sono più adatte per immagazzinare in modo economico grandi quantità di energie ma emetterle lentamente, a potenza inferiore, mentre altri possono immagazzinare in modo conveniente quantità più piccole che possono essere scaricate rapidamente ad alta potenza. Quindi il modello aveva bisogno di catturare queste differenze, dice Trancik.

La ricerca ha scoperto che le tecnologie con costi di capacità di accumulo dell'energia inferiori a $ 20/kWh potrebbero consentire una potenza di carico di base competitiva in termini di costi che è sempre disponibile per un periodo di vent'anni, sebbene questa destinazione vari con il profilo di destinazione e la posizione di destinazione. Hanno scoperto che i costi dell'elettricità rispondono più ai costi della capacità energetica di accumulo rispetto alla capacità energetica.

La ricerca ha mostrato che "è fondamentale ridurre i costi dei materiali e della produzione che contribuiscono al costo della capacità di stoccaggio dell'energia, " Dice Trancik. "Il target numerico che stimiamo, che varia con la posizione, potrebbe significare un calo del 90% dei costi di archiviazione rispetto alle tecnologie odierne. È un grande calo, ma alcune tecnologie tendono a migliorare molto, come abbiamo visto nel caso dei pannelli solari, Per esempio."

"Però, e soprattutto, c'è un altro fattore che potrebbe aumentare considerevolmente questo obiettivo e consentire a tecnologie più costose di immagazzinare energia rinnovabile in modo competitivo in termini di costi, ovvero utilizzare tecnologie supplementari per una piccola percentuale del tempo, " Dice Trancik. Consentire al sistema di energia rinnovabile di non soddisfare la domanda solo per il cinque percento delle ore in un periodo di vent'anni può dimezzare il costo dell'elettricità rinnovabile, riferiscono i ricercatori.

"Il trucco sta nel capire come fornire elettricità per il restante 5% di ore. È qui che dobbiamo concentrare i nostri sforzi. Ciò potrebbe essere potenzialmente realizzato con tecnologie di generazione supplementari, o forse gestione della domanda, " Dice Trancik. L'espansione della rete di trasmissione dell'elettricità potrebbe anche aiutare a mitigare le fluttuazioni dell'approvvigionamento di energia rinnovabile, lei dice.

Il team sta esplorando opzioni per tecnologie supplementari a basso costo ea basse emissioni di carbonio. Stanno anche lavorando per modellare come determinate direzioni di ricerca ed economie di scala possono aiutare a ridurre i costi delle tecnologie delle batterie.