Risposta breve: sì, assolutamente. Ma non è certo questa la parte interessante.
La vera domanda non lo èsei sistemi di accumulo dell'energia hanno delle opzioni-ecco perché così tante persone pensano ancora di non averle. Entra nella maggior parte delle conversazioni sullo stoccaggio dell'energia e sentirai "batteria" lanciata in giro come se fosse l'unico gioco in città. Non lo è. Nemmeno vicino.
Le batterie ricevono tutta l'attenzione (per una buona ragione, soprattutto)
Senti, non farò finta che le batterie non siano importanti. Dominano il mercato. Gli ioni di litio, in particolare, sono diventati una sorta di celebrità nel mondo dell'energia, apparendo ovunque, dal telefono alle installazioni su larga scala che si estendono su più acri. La tecnologia è maturata più velocemente di quanto chiunque avesse previsto nel 2010.
Ma è qui che la cosa diventa interessante.
Gli ioni di litio-non sono una cosa. È una famiglia. Hai il litio ferro fosfato (LFP), che scambia una certa densità di energia con un ciclo di vita più lungo e una migliore stabilità termica. C'è l'NMC (nichel manganese cobalto), che ha una maggiore potenza per chilogrammo ma costa di più e solleva preoccupazioni nella catena di approvvigionamento riguardo all'approvvigionamento di cobalto. Poi ci sono NCA, LTO... gli acronimi si accumulano.
La maggior parte degli installatori non ti guiderà attraverso tutto questo. Hanno i loro fornitori preferiti ed è quello che ti verranno quotati.
Batterie a flusso: lo strano cugino
Le batterie a flusso funzionano in modo completamente diverso. Invece di elettrodi solidi, hai due serbatoi di elettroliti liquidi che pompano oltre una membrana. Sembra complicato perché lo è.
Il vantaggio? Durata. Un sistema agli ioni di litio-potrebbe darti 2-4 ore in modo economico. Le batterie a flusso possono durare fino a 8, 10, persino 12+ ore senza che i costi aumentino in modo lineare come accade con le batterie convenzionali. Per le applicazioni in cui è necessario immagazzinare l'energia solare di martedì per mercoledì sera, questo è importante.
Lo svantaggio è l'ingombro. Questi sistemi sono grandi. Pesante. Non qualcosa da appendere al muro del garage.
Le batterie a flusso redox al vanadio esistono dagli anni ’80 (sì, davvero), ma la fattibilità commerciale è arrivata solo di recente. La chimica del ferro-aria è più recente e potenzialmente più economica, anche se il giudizio sulle prestazioni-reali su larga scala è ancora incerto.
Completamente oltre le batterie: accumulo termico e accumulo meccanico
Qui si ferma la maggior parte degli articoli. "Le batterie hanno opzioni, la termica esiste, fine."
È pigro.
I sistemi termici non immagazzinano elettricità-immagazzinano calore o freddo. Sembra una limitazione finché non ti rendi conto di quanta energia sprechiamo per l'HVAC. Negli edifici commerciali, il riscaldamento e il raffreddamento possono rappresentare il 40% del consumo energetico. A volte di più.
Lo stoccaggio del ghiaccio è l’approccio più comune. In sostanza: congelare l’acqua di notte quando le tariffe elettriche sono basse, lasciarla sciogliere durante il giorno per rinfrescarla. La fisica è semplice. L'ingegneria è matura. L’economia funziona nelle giuste strutture tariffarie.
Si parla costantemente del sale fuso nel contesto dell’energia solare concentrata, ma la sua diffusione rimane limitata. Le temperature coinvolte (stiamo parlando di oltre 500 gradi) creano sfide materiali a cui gli ingegneri degli ioni di litio- non devono mai pensare.
Esistono anche sistemi di acqua refrigerata. Meno drammatico, più pratico, ampiamente utilizzato negli ospedali e nei data center che non possono permettersi interruzioni del sistema HVAC.
Stoccaggio meccanico
L'idropompaggio è il nonno dello stoccaggio in rete. Rappresenta oltre il 90% della capacità globale di stoccaggio dell’energia. Non batterie. Idropompato. Questo non viene menzionato abbastanza.
Il principio è semplice: pompare l’acqua in salita quando c’è elettricità in eccesso, lasciarla scorrere indietro attraverso le turbine quando serve energia. L'efficienza si aggira intorno al 70-85%, il che non è spettacolare ma non è nemmeno male.
Il problema è la geografia. Hai bisogno di dislivelli. Hai bisogno di acqua. Hai bisogno di permessi (buona fortuna). I nuovi progetti idroelettrici di pompaggio impiegano anni per svilupparsi e devono affrontare una significativa opposizione da parte della comunità in molte regioni.
I volani occupano una nicchia completamente diversa. Sono rapidi-tempi di risposta nell'ordine dei millisecondi-ma di durata limitata, in genere inferiore a 15 minuti. Utile per la regolazione della frequenza e della qualità dell'energia, meno utile per spostare la produzione solare dal pomeriggio alla sera.
Lo stoccaggio dell’energia tramite aria compressa (CAES) esiste dagli anni ’70. Esistono due grandi strutture a livello globale. Questo ti dice qualcosa sulle sfide della commercializzazione.
Ciò di cui nessuno parla
Idrogeno.
Aspetta, torna indietro.
Lo so. L’idrogeno è stato per decenni “il futuro” senza diventare il presente. Ma come mezzo di stoccaggio dell'energia-specifico per lo stoccaggio stagionale-nient'altro si avvicina alle possibilità di densità di energia e durata.
Le perdite di efficienza sono brutali. Elettrolizza l'acqua, comprimi o liquefa l'idrogeno, immagazzinalo, fallo passare attraverso una cella a combustibile o una turbina... potresti ritrovarti con un'efficienza di andata e ritorno del 30-40%. È terribile rispetto alle batterie.
Ma le batterie non possono immagazzinare economicamente il vento primaverile per la domanda di riscaldamento invernale. L’idrogeno potenzialmente può farlo.
L'infrastruttura non esiste. I costi restano alti. Gli elettrolizzatori si stanno espandendo, ma non abbastanza velocemente. Si tratta di una tecnologia decennale-per la maggior parte delle applicazioni. Forse due decenni.
Ne parlo perché ignorare l'idrogeno travisa completamente la direzione in cui si sta dirigendo lo stoccaggio dell'energia.
La questione dell'integrazione
Ecco un aspetto che spesso si perde nei confronti tecnologici: la maggior parte dei progetti-del mondo reale combinano più approcci.
Un data center potrebbe utilizzare gli ioni di litio- per il backup immediato, l'accumulo termico per lo spostamento quotidiano del carico e i generatori diesel (sì, lo stesso) per le interruzioni prolungate. Un'utenza potrebbe accoppiare un sistema di batterie da 4 ore con un sistema idroelettrico pompato per esigenze di maggiore durata.
I sistemi ibridi sono più difficili da progettare, più difficili da gestire e più difficili da descrivere. Ma spesso superano economicamente gli approcci basati su-tecnologia singola.
Software: lo strato invisibile
Tutte queste opzioni hardware richiedono sistemi di controllo. Questo è più importante di quanto la maggior parte delle persone creda.
Un sistema di batterie scarsamente ottimizzato potrebbe funzionare inutilmente, degradandosi più velocemente del previsto. Un sistema ben-ottimizzato apprende le strutture tariffarie, i modelli meteorologici e i profili di carico per massimizzare il valore. La differenza nelle entrate o nei risparmi annuali può essere del 20-30%.
La maggior parte dei fornitori afferma che il proprio software è "intelligente" o "basato sull'intelligenza artificiale" (questi termini hanno perso significato a causa dell'uso eccessivo). Ciò che realmente conta è se il sistema può:
Rispondi ai segnali di prezzo in tempo reale-
Prevedere la domanda futura con ragionevole precisione
Coordinarsi con altri DER (risorse energetiche distribuite)
Adattarsi al degrado nel tempo
Pochi sistemi riescono a farli bene tutti e quattro.
Dare un senso alle opzioni
Quindi sì, i sistemi di accumulo dell’energia includono opzioni. Molte opzioni. Forse troppi perché un singolo acquirente possa valutarli a fondo.
L'approccio pratico:
Per residenziale:gli ioni di litio- abbinati all'energia solare dominano per una buona ragione. Le alternative non si adattano bene (batterie a flusso, aria compressa) o soddisfano esigenze diverse (l'accumulo termico ha senso per alcune case ma richiede sistemi HVAC canalizzati).
Per commerciale:il calcolo diventa più complesso. Costi della domanda, tassi di tempo-di-utilizzo, partecipazione a programmi di servizi pubblici, requisiti di resilienza... tutti questi fattori contribuiscono. A volte lo stoccaggio del ghiaccio batte le batterie in termini puramente economici. A volte no. Ottieni più preventivi.
Per la scala di utilità-:tutto è sul tavolo. Impianto idroelettrico con pompaggio, se la geografia lo consente. Batterie di lunga-durata per 8+ ore di fabbisogno. Ioni di litio-di breve durata-per la regolazione della frequenza e l'arbitraggio di 4 ore. Sempre più combinazioni.
Cosa sta arrivando
Le batterie agli ioni di sodio-stanno finalmente raggiungendo la produzione commerciale. Non batteranno gli ioni di litio- in termini di densità energetica, ma potrebbero vincere in termini di costi e stabilità della catena di fornitura. Diversi produttori cinesi stanno rapidamente ridimensionando la produzione.
Le batterie ferro-aria (Form Energy è l'azienda di-profilo più elevato) promettono una durata di 100-ore a costi notevolmente inferiori rispetto alle tecnologie attuali. Se la tecnologia dovesse garantire le prestazioni del progetto pilota, potrebbe rimodellare completamente il mercato dello stoccaggio di lunga durata.
Lo stoccaggio per gravità-utilizzando blocchi pesanti sollevati e abbassati nei pozzi-sembra qualcosa tratto da un romanzo steampunk, ma diverse aziende lo stanno perseguendo seriamente. I blocchi di cemento di Energy Vault hanno attirato l'attenzione; altri stanno sviluppando approcci sotterranei.
Lo stoccaggio di energia ad aria liquida (LAES) dispone di un grande impianto dimostrativo operativo nel Regno Unito. Il concetto prevede la liquefazione dell’aria durante la carica, per poi consentirle di espandersi e azionare le turbine durante lo scarico. L'efficienza è modesta ma la tecnologia utilizza componenti industriali collaudati.
Nessuno di questi eliminerà la dominanza degli ioni di litio-nei prossimi cinque anni. Alcuni potrebbero non raggiungere mai una rilevanza commerciale. Ma la riserva di opzioni è più profonda di quanto lo sia mai stata.
La domanda non è se i sistemi di accumulo dell’energia abbiano delle opzioni. Lo hanno sempre fatto.
La domanda è se stiamo valutando queste opzioni onestamente o se ci atteniamo a ciò che ci è più familiare. La risposta, troppo spesso, è la seconda.
Le cose stanno lentamente cambiando. I mercati premiano l’ottimizzazione. E l'ottimizzazione richiede di sapere cosa è disponibile-conoscere realmente, non semplicemente di annuire quando qualcuno menziona le batterie.