L’intermittenza delle energie rinnovabili sta spingendo i gestori delle reti elettriche e le famiglie a risolvere il rompicapo rappresentato da una produzione e da un consumo di elettricità che variano costantemente durante il giorno e nell’arco dell’anno. Ma come si può immagazzinare elettricità?

Mentre l’Europa è entrata nel periodo invernale 2021/22 con livelli di stoccaggio del gas naturale (grafico 1) e serbatoi d’acqua nei paesi nordici ai livelli più bassi da oltre un decennio, la Germania sta facendo progressi sul fronte della chiusura definitiva delle proprie centrali nucleari, mentre la Francia sta sperimentando chiusure temporanee delle sue centrali nucleari per manutenzione. Si tratta del contesto ideale affinché il prezzo dell’elettricità raggiunga livelli record e il tema della capacità di immagazzinamento dell’energia sia riportato al centro dell’attenzione, tanto più che la diffusione delle energie rinnovabili accentua questa necessità e crea nuovi paradigmi.

Se, da un lato, la massiccia diffusione delle rinnovabili comporta la riduzione delle emissioni di CO2, dall’altro, modifica anche i periodi di picco della produzione elettrica, che non coincidono più con quelli del consumo.

Questo perché l’energia solare non è “dispacciabile”, come il gas, l’idroelettrico e il nucleare, e viene prodotta maggiormente tra le 8:00 e le 18:00 (grafico 2). Dato che l’elettricità prodotta deve essere utilizzata subito per evitare di andare persa, la grande questione dell’immagazzinamento dell’energia per un uso nell’arco della giornata è al centro dei lavori di ricerca.

La soluzione per gestire questo surplus di elettricità verrà quindi dall’installazione di un sistema di immagazzinamento che possa assumere diverse forme:

idraulica, pompando acqua nelle dighe per soddisfare la domanda invernale e/o notturna;
batterie installate presso i privati e grandi impianti di stoccaggio presso i produttori di elettricità;
produzione di idrogeno per elettrolisi, che verrà immagazzinata e riconvertita in elettricità oppure utilizzata come tale.

La soluzione del pompaggio idraulico è stata utilizzata a lungo, ma non sarà più sufficiente, visti i vincoli in termini di aree disponibili per la costruzione di nuove dighe e il ritmo di diffusione delle energie rinnovabili. Le batterie installate nelle case, di capacità compresa tra 3 e 14 kWh, permettono di immagazzinare l’energia prodotta durante il giorno per consumarla la sera.

I grandi impianti di stoccaggio, come l’emblematico Hornsdale Power Reserve in Australia co-sviluppato da Tesla e Neoen, avente una capacità di 150 Mwh, permettono un rapido bilanciamento del carico sulla rete, immagazzinando energia durante i picchi di produzione e subentrando in caso di guasti alla rete. Più recentemente, nel febbraio 2021, a seguito di molteplici guasti, il Texas ha registrato un blackout di più giorni, che ha lasciato oltre 4,5 milioni di case e di aziende senza elettricità, ricordando l’importanza della resilienza della rete.

Infine, l’elettrolisi dell’acqua con l’elettricità prodotta durante i periodi di eccedenza permette di ottenere idrogeno verde a costi molto bassi, dato che l’elettricità sarebbe andata persa. L’idrogeno verrebbe poi immagazzinato ad alta pressione e potrebbe essere immesso nelle reti del gas, dove si mescolerà al gas naturale (fino al 20% nelle infrastrutture esistenti, secondo gli studi più recenti) o riconvertito in elettricità, grazie alle pile a combustibile per sostenere una fortissima domanda, generalmente durante i picchi di consumo in inverno.

Quale futuro per lo stoccaggio dell’elettricità?

Il prezzo di acquisto delle batterie si è dimezzato negli ultimi quattro anni, passando da 220 $/kWh nel 2017 a 123 $/kWh nel 2021 (grafico 3), a seguito dell’aumento dei veicoli elettrici. La capacità di produzione delle batterie è infatti aumentata dell’84% tra il 2019 e il 2021 e se ne prevede un ulteriore aumento di 4,5x tra il 2021 e il 2025, lasciando presagire ulteriori abbassamenti di costi e, di conseguenza, una più ampia diffusione, sia a livello dei gestori di rete che dei privati.

Per quanto riguarda l’idrogeno, anche il costo degli elettrolizzatori è in forte calo, passato da 2,2 $/W nel 2018 a 1,1 $/W nel 2021 (grafico 4), per effetto di numerosi programmi di finanziamento governativi. L’idrogeno verde sta quindi diventando competitivo sul mercato e ha addirittura toccato prezzi bassi come quelli dell’idrogeno grigio quando, nella seconda metà del 2021, i prezzi del gas naturale sono saliti. Grazie a queste nuove tecnologie di immagazzinamento dell’elettricità a lungo termine, l’idrogeno verde può quindi oggi essere prodotto durante i picchi di produzione a costi estremamente bassi, promettendoci un futuro radioso.

Se per le rinnovabili si è riusciti a ridurre i costi di diffusione a un livello tale da competere con i combustibili fossili (grafico 5), possiamo aspettarci che per lo stoccaggio accadrà lo stesso.

Infatti, dato che i costi di produzione dell’energia elettrica rinnovabile offrono già un risparmio sostanziale per le famiglie (grafico 6), l’installazione di batterie di accumulo permetterà a queste ultime di ottimizzare i propri impianti, il che dovrebbe accelerarne ulteriormente la diffusione.

L’immagazzinamento dell’energia sarà essenziale per la transizione del mix energetico verso le rinnovabili e dovrebbe quindi rappresentare un ambito di crescita molto dinamico.

L’immagazzinamento dell’energia, uno step essenziale per la diffusione delle energie rinnovabili

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