Efficienza energetica e innovazione

Ecco lo “sporco” segreto delle batterie per l’accumulo di energia

Da tutti viene considerata una tecnologia “verde” ma in realtà non è così. Cosa dicono gli studi

Le batterie o più in generale i sistemi di accumulo dell’energia sono sempre stati considerati come tecnologie “verdi” in grado di assicurare più energia rinnovabile e di ridurre le emissioni di gas a effetto serra. In realtà, dietro di esse si nasconde quello che possiamo definire – con un taglio cinematografico – uno “sporco segreto”. Un esempio è dato dal modo in cui viene utilizzato questo sistema negli Stati Uniti che ottiene l’effetto, contrario, di aumentare la quantità di energia prodotta da fossili e conseguentemente di avere maggiori emissioni di Co2. In sostanza, le emissioni sono superiori a quelle che si sarebbero avute se gli Usa non avessero installato nessun sistema di stoccaggio dell’energia. Ma perché questo?

IN SÉ E PER SÉ L’ACCUMULO DI ENERGIA NON È NÉ PULITO NÉ SPORCO MA NEUTRALE

elettricitàInnanzitutto non dipende dalla tecnologia. In sé e per sé l’accumulo di energia non è né pulito né sporco ma neutrale, in quanto può aumentare le emissioni degli impianti a combustibili fossili come contribuire all’energia pulita. Se i responsabili politici vogliono usarlo come strumento per rendere possibile l’energia pulita, devono essere consapevoli delle loro caratteristiche e di una sua diffusione più intelligente. Occorre infatti che venga attuato in modo “strategico” cioè i modo tale da rendere la rete più flessibile, liberare le rinnovabili e ridurre le emissioni.

PERCHÉ L’ACCUMULO DI ENERGIA AUMENTA LE EMISSIONI

La ricerca scientifica sullo stoccaggio dell’energia è in crescita; il documento chiave sui suoi effetti sulle emissioni è di Eric Hittinger del Rochester Institute of Technology e di Inês Azevedo del Environmental Science & Technology della Carnegie Mellon University.  Modellando i mix energetici e i prezzi dell’energia in tutto il paese, Hittinger e Azevedo hanno concluso che l’implementazione dello stoccaggio di energia aumenta le emissioni quasi ovunque negli Stati Uniti di oggi. In sostanza se è vero che l’accumulo di energia può fornire una vasta gamma di servizi alla rete (smart grid), oggi viene utilizzato principalmente per il bilanciamento energetico – immagazzinare energia quando è a buon mercato (di solito di notte) e rilasciala quando è più costosa (di solito durante il giorno).

Vi sono due motivi per cui l’accumulo di energia utilizzato a fini di bilanciamento aumenta le emissioni: in primis lo stoccaggio aumenta il valore delle fonti di energia da cui attinge e diminuisce il valore delle fonti di energia con cui compete quando viene rilasciato. Se le fonti di energia da cui attinge sono a maggiore intensità di carbonio rispetto alle fonti di energia con cui compete, allora avrà l’effetto di aumentare l’intensità di carbonio del mix energetico complessivo e viceversa. In secondo luogo ogni porzione di energia immagazzinata rappresenta anche un po’ di energia persa. L’efficienza dell’accumulo di energia varia, a seconda della tecnologia, dal 40 al 90 per cento.

UN ESEMPIO SU TUTTI

Prendiamo una batteria agli ioni di litio con un’efficienza dell’80%: per ogni 1 megawattora immagazzinato, ne vengono rilasciati 0,80. Ciò significa che, se stoccata lungo il percorso, la fornitura di 1 MWh al cliente richiede la produzione di 1,25 MWh. Più energia viene immagazzinata, più la generazione deve aumentare per compensare le perdite di andata e ritorno. Se la generazione che aumenta per compensare le perdite è a maggiore intensità di carbonio rispetto all’energia che lo stoccaggio sposta, le emissioni nette aumentano vertiginosamente. Anche quando una batteria immagazzina energia rinnovabile a zero emissioni, non aumenta o diminuisce la produzione totale, ma la sta semplicemente spostando.

In sostanza, dunque, è difficile per lo stoccaggio di energia non aumentare le emissioni a meno che la fonte di ricarica sia più pulita rispetto a quella verso cui si sta scaricando dopo lo stoccaggio. Questo accade ad esempio se si usano degli impianti a gas a ciclo combinato che sono più puliti del 20% rispetto alle centrali a gas normali e del 50% rispetto al carbone. In teoria, gli effetti di aumento delle emissioni dell’accumulo di energia diminuiranno man mano che le reti diventeranno più verdi. Ma dovranno diventare parecchio più verdi. In un documento a parte, Hittinger e colleghi hanno effettuato dei modelli sugli effetti delle emissione nel caso di accumulo di energia su una rete con fonti rinnovabili in aumento. Scoprendo che per esempio, nel mercato energetico regionale del Midwest degli Stati Uniti, dominato dal carbone, eolico e solare dovrebbero raggiungere in media il 18% della capacità di produzione totale prima che lo stoccaggio inizi a ridurre le emissioni. E questo è possibile grazie ai bassi prezzi attuali del gas naturale. Se i prezzi del gas naturale aumentassero, ci vorrebbe ancora più tempo.

ALCUNI SUGGERIMENTI PER IL FUTURO DEGLI ACCUMULATORI

L’institute for Policy Integrity statunitense ha appena pubblicato un libro bianco su come gestire il futuro dell’accumulo di energia partendo proprio dall’assunto che se mal gestito, il sistema delle batterie può aumentare le emissioni. Tre gli obiettivi di riforma che valgono principalmente per il mercato statunitense, ben diverso strutturalmente da quello europeo ma di cui occorre comunque tenere conto. Il primo aspetto riguarda la necessità di internalizzare le esternalità: i proprietari di impianti di stoccaggio dell’energia che cercano di massimizzare i loro profitti immagazzineranno l’energia più economica e la sostituiranno con quella più costosa, senza preoccuparsi delle emissioni di carbonio. Questo perché non c’è nessun valore nell’evitare le emissioni di carbonio, vale a dire che non c’è prezzo per il carbonio. La soluzione migliore, in questo caso, sarebbe quella di introdurre un mercato della Co2 come fatto in Europa o un’analisti costi-benefici nelle politiche statali di approvvigionamento energetico che tenga conto delle emissioni di carbonio. In secondo luogo è necessario eliminare le barriere all’ingresso nel mercato per gli accumulatori. Il discorso, che vale naturalmente anche per l’Europa, discende dal fatto che norme e regimi di compensazione che disciplinano i mercati regionali dell’energia sono stati concepiti con caratteristiche diverse rispetto all’accumulo dell’energia. Esistono quindi delle barriere artificiali allo stoccaggio. In terzo luogo, occorre consentire all’accumulo di energia di giocare un ruolo vantaggioso. Lo stoccaggio può svolgere molto di più di un ruolo di semplice bilanciamento. Può alleviare la congestione della rete, fungere da capacità e contribuire a evitare la necessità di aggiornamenti del sistema di distribuzione. Lo stoccaggio, unico nel suo genere tra le tecnologie energetiche, è in grado di fornire contemporaneamente, infatti, una vasta gamma di servizi su differenti scale per clienti diversi. Infine, Hittinger e Azevedo suggeriscono di rivedere il credito d’imposta o comunque i bonus legati alle batterie per favorire lo stoccaggio situato vicino alle energie rinnovabili.