Sistemi di accumulo: enabling technologies per la gestione energetica del futuro - Silvia Soricetti
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
Sistemi di accumulo: enabling technologies per la gestione energetica del futuro Silvia Soricetti ENEL Ingegneria & Innovazione
Agenda Lo scenario al 2020 Le problematiche Gli strumenti Le prospettive Il progetto ENEL
Lo scenario di sviluppo delle rinnovabili
Driver Barriere
Crescente attenzione per l’ambiente Assenza di uniformità e
stabilità nella
Obiettivi EU “20-20-20” regolamentazione
Generazione da Accettazione politica e sociale
Aumento prezzi combustibili rinnovabili
Costi ancora non competitivi
Non dipendenza
dall’approvvigionamento di Impatto sulla stabilità e
combustibili affidabilità della rete
Catalizzatori Inibitori
Energia Rinnovabile: una industria in crescita
Crescita mondiale attesa
Per tecnologia Per aree geografiche
Potenza Potenza Presenza
Delta- Crescita Investi- Area 2020 2020 Crescita
Tecnologia installata installata della tecn. 2010
capacità attesa menti Geografica Min Max Attesa
globale globale in ENEL
2009 (GW) 2010 (GW) 2009-10 (GW) % CAGR 2009-2020(1) 2010 (€bn) (GW) (GW) (GW) CAGR 2009-2020(1)
Nord
Idro ~980 ~1,006 +26 3% 2% ~ 65 251 364 550 8%
America
Eolico ~159 ~194 +35 +22% 16% ~ 50 Europa 432 616 1,030 9%
~54 ~60 +6 11% 22% ~ 15 America
Biomasse 172 198 330 7%
Latina
Solare ~23 ~38 +15 67% 32% ~ 50 Africa 37 57 110 11%
Geotermico ~11 ~11 +0.3 3% 9% ~1 Asia 416 819 1,000 9%
TOTALE ~1,227 GW ~1,309 GW +82 GW 6.7% 8.5% ~ €180mld TOTALE 1,309 2,054 3,020 8.5%
Forte crescita in tutte le tecnologie e in tutte le aree
Fonte: stime Enel basate su EPIA, GWEC, EER (2010); WEO 2010 New Policies scenario (2020 min); industry reports/McKinsey (2020 max); Ren21
“Rapporto Renewables Global Status” 2010 (2009), stime EGP basate sul mercato capex (investimenti), Bloomberg New Energy Finance (R&D).
(1) Calcolato su cifre massime del 2020.
Le problematiche
Rinnovabili
Variabilità intrinseca
Tipologie di fluttuazione Compensazione
Notte - giorno
(PV)
• Schemi ricorsivi specifici di
variazioni regionali
Cicliche,
predicibili • Bilanciamento del carico
residuo con la generazione
flessibile
Stagionali
(clima)
• Possibile miglioramento
Giornaliere all’aumentare della precisione
Irregolari, non delle previsioni
predicibili • Necessità di bilanciare le
fluttuazioni per assicurare la
stabilità del sistema elettrico
Orarie
Capacità di accumulo mediante pompaggio al 2009 [%] Il bisogno di compensazione
Dimensione delle bolle proporzionale
alla capacità di rinnovabili aggiuntiva
tra il 2010 e il 2025
Paesi con più stringente bisogno di
accumulo e bassa capacità di
pompaggio ed esportazione rispetto
alla crescita attesa di rinnovabile
Capacità di Esportazione al 2009 [MW]
*Courtesy of IHS Emerging Energy Research
7
Gli strumenti
Integrazione delle rinnovabili
Strumenti di flessibilità
Potenziamento della magliatura di rete
Gestione attiva della domanda
Forecast produzione
Accumulo
Tutti gli strumenti parteciperanno alla
sostenibilità del nuovo assetto!
Approcci convenzionali alla compensazione
Limiti
Potenziamento rete Gestione attiva domanda Forecast produzione
Non riesce a mitigare tutti i tipi di La maggior parte dei carichi può essere Errore di predizione non eliminabile
fluttuazioni(e.g. giorno - notte) posticipata per un breve periodo di tempo completamente
Vincoli amministrativi all’ampliamento Richiede cambiamenti comportamentali da Nessuna garanzia di un margine di
(pubblica accettazione, iter parte dei clienti e un’adeguata flessibilità produzione sufficiente a coprire il
autorizzativi) dei prezzi carico specifico
Perdite di trasmissione La potenziale riduzione della domanda è
solo una piccola percentuale del picco di
caricoSistemi di accumulo: strumenti chiave
Pro Contro
Soluzione self-sustaining Costi di investimento ancora elevati
Modularità adattabilità alle differenti esigenze di Necessità di sviluppi normativi per valorizzare i servizi
rete alla rete
Collegabili direttamente agli impianti di Non ancora testata l’affidabilità per applicazioni di
generazione che diventano programmabili grande taglia (eccetto idro)
Tecnologie più promettenti per applicazioni di grande taglia
Convenzionali Innovative
Pompaggio A-CAES
CAES Batterie
Batterie UC
convenzionali
IdrogenoLe prospettive
I nuovi obiettivi degli attori del mercato elettrico
Garanzia di sicurezza della rete elettrica
Gestore Minimizzazione delle congestioni nei nodi nevralgici della rete
rete Garanzia della qualità della potenza
elettrica Gestione di flussi bidirezionali
Gestione in tempo reale dei carichi
Massimizzazione della dispacciabilità della potenza generata
Produttore
fonte Minimizzazione del tempo di ritorno dell’investimento
rinnovabile Rispetto del programma di produzione
Entrata nel mercato dei servizi ancillari
Produttore Minimizzazione dell’esercizio off design degli impianti
impianti Massimizzazione delle ore di esercizio a pieno carico
convenzionali Riduzione delle ore di esercizio per assolvere ai servizi non retribuiti
I sistemi di accumulo: strumento abilitante
13Applicazioni dei sistemi di accumulo vs. Modalità
operative
errore medio %
il giorno il giorno 2 giorni
stesso precedente prima
previsioni
Applicazioni dei sistemi di accumulo Esercizio dei sistemi di accumulo
Assicurare la programmabilità della Coprire l’errore di previsione della
generazione da rinnovabile produzione
Garantire la dispacciabilità della
Assicurare la flessibilità di esercizio
generazione da rinnovabili
Time shifting (sul carico e/o sul Massimizzare il flusso di cassa della
prezzo) vendita di energia sul mercato
Supportare l’affidabilità e la qualità
Servizi ausiliari
del servizio elettricoIl progetto ENEL
L’approccio di ENEL
Sviluppo modelli, analisi tecnica di
Identificazione possibili fattibilità
applicazioni per i sistemi Validazione sperimentale
Valutazione aspetti economici,
di accumulo ambientali, organizzativi
• Evitare le limitazioni di • Ritorni economici • Esigenze di installazione e
produzione imposte dalla rete
• Maturità industriale gestione operativa
• Vendita energia nelle fasce di
punta • Vincoli operativi • Effettivi costi di esercizio e
• Rispetto delle previsioni di • Impatto ambientale manutenzione
produzione
• Accettabilità pubblica • Key Performance Factors (KPI)
• Servizi alla rete
• Vita Utile
• Controllo della frequenza
• Best practices per la gestione e la
• Controllo del voltaggio
massimizzazione dei profitti
• Riserva
La funzione di accumulo energetico può essere svolta da una vasta
ed eterogenea gamma di sistemi in grado di soddisfare svariate
applicazioni all’interno dello scenario elettricoIl progetto Accumulo Energetico Enel
Inquadramento
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Progetto Accumulo
Caratterizzazione tecnologie innovative
Livorno
in tutte le possibili condizioni operative
Analisi modellistiche e Valutazione tecnico-
caratterizzazioni economica integrazione con
sperimentali impianti rinnovabili Dimostrazione in campo sistema di accumulo
integrato in wind farm
Progettazione sistema Realizzazione Commissioning e
integrato installazione monitoraggio
Dimostrazione in campo di tecnologie
Progetto STORE
commerciali integrate in rete
Canarie
Ingegneria e Acquisto sistemi e Esercizio
autorizzazioni predisposizione siti dimostrativo
17Laboratorio di test di sistemi di accumulo Livorno
Operativa da dicembre
Strumento di competitività 2010
Obiettivi :
Quantificazione delle performance effettive e delle
necessità per l’installazione, l’esercizio e la
manutenzione dei sistemi di accumulo più
promettenti per applicazioni stazionarie
Valutazione dei principali KPI e quantificazione
Sistemi installati:
dell’affidabilità dei sistemi testati
Batterie:
Valutazione delle metodologie di gestione per a flusso VRB da 10kW-100kWh
ad alta temperatura ZEBRA da 20kW-
l’integrazione di e-mobility nella rete elettrica
20kWh
al litio ferro fosfato da 15kW-15kWh
Sviluppo di guideline per la selezione,
Emulatore di generazione da 50kW
l’installazione e l’utilizzo sicuro ed economicamente
Emulatore di carico da 50kW
conveniente dei sistemi di accumulo in parchi di
Impianto FV 20 kW (mag 2011)
generazione da rinnovabile
Nuove tecnologie di accumulo (2011-
2012)Laboratorio di test di sistemi di accumulo Livorno
Strumenti di valutazione
KPI Operativi
Tempo necessario al sistema per raggiungere
Tempo di risposta il setpoint operativo
Tempo di inversione (carica/scarica) Tempo necessario al sistema per invertire il
suo stato operativo
Tempo Reale/Tempo Nominale @ Rapporto tra il tempo reale e il tempo nominale
Pnominale in cui il sistema mantiene costante la potenza
nominale
KPI Economici
Efficienza del sistema calcolata durante un ciclo
Efficienza di ciclo@ ΔSOC=0 completo di carica/scarica con variazione nulla
dello stato di carica (ΔSOC=0)
Capacità Reale/Capacità Nominale Rapporto tra la capacità reale e la capacità
nominale
Decadimento prestazioni Decadimento delle prestazioni dovuto
all’invecchiamento del sistemaProgetto STORE”
Integrazione dell’accumulo in reti di distribuzione
Dimostrazione della capacità dell’accumulo di evitare congestioni di rete e di
diminuire la variabilità del carico.
Sistemi in fase di installazione
Batteria NaS – 1MW, 6MWh
Installazione a Gran Canaria per soddisfare picchi di
richiesta, stabilizzare la tensione di rete, livellare il
carico, etc.
Batteria ZnBr 500kW, 2.8MWh
Installazione mobile a La Gomera per soddisfare picchi
di richiesta
Ultra Capacitore– 4MW, 5-6sec
Integrazione con generatore Diesel di La Palma per
aumentare la capacità di risposta (risposta veloce)Grazie per l’attenzione!
21Puoi anche leggere
