Gli obiettivi comunitari di decarbonizzazione implicano una crescente penetrazione di fonti rinnovabili non programmabili (FRNP) e un incremento dell’elettrificazione nei trasporti. Questi obiettivi portano a una serie di sfide relative alla stabilità e flessibilità del sistema elettrico. Gli operatori di rete dovranno mettere in campo adeguate misure per assicurare qualità e continuità del servizio, come ad esempio l’utilizzo “forzato” di impianti programmabili altrimenti non necessari, la rinuncia a una frazione dell’energia producibile da FRNP, la modulazione di alcuni carichi. Tra queste soluzioni è auspicato il ricorso allo storage, in grado di accumulare l’eccesso di energia rinnovabile per utilizzarla successivamente, dove e quando è necessaria, e in grado di fornire ulteriori servizi al sistema elettrico decentralizzato.

La scelta su quale soluzione adottare è sicuramente di natura tecnica, ma non può prescindere dalla valutazione dell’opzione più vantaggiosa in termini economici. Tenendo conto delle barriere di natura territoriale e di accettabilità pubblica che limitano la realizzazione di nuovi impianti di pompaggio idroelettrico tradizionale, appare corretto ipotizzare che una frazione importante della capacità di accumulo sarà soddisfatta da sistemi che rispetto alle tecnologie attuali siano più efficienti, di maggior vita utile e disponibili a un costo inferiore.

Esistono diverse soluzioni di accumulo, distinte in base alla forma in cui è immagazzinata l’energia: gli impianti di pompaggio idroelettrico, i volani e i sistemi ad aria compressa (CAES) sono soluzioni di natura meccanica; le batterie sono accumulatori di tipo elettrochimico; esistono anche soluzioni definite multi-energy, ossia dispositivi di conversione dell’energia elettrica in altre forme, quali l’energia termica dei sistemi power-to-heat (P2H), come le pompe di calore, e l’energia chimica dei sistemi power-to-fuel (P2F), come gli elettrolizzatori per la produzione di combustibili, quali l’idrogeno (ad esempio dall’elettrolisi dell’acqua).

I diversi sistemi d’accumulo, ognuno con proprie caratteristiche di capacità, tempo d’intervento, disponibilità e costo, giocheranno un ruolo strategico nel fornire al sistema elettrico del futuro adeguati servizi di flessibilità, per garantirne sicurezza e affidabilità.

Una rassegna di tutti questi sistemi d’accumulo, dei loro costi e prestazioni è riportata nelle pubblicazioni periodiche dell’International Renewable Energy Agency (IRENA).. Sono, inoltre, di riferimento i documenti programmatici della piattaforma tecnologica ETIP-SNET che raccoglie gli interessi dei principali operatori di rete, tra cui il documento di vision al 2050  e la roadmap al 2030, che definiscono gli scenari di un possibile sistema energetico del futuro e i passi da seguire per realizzarlo.

Rappresentazione grafica del Sistema elettrico del futuro come descritto nel documento di vision al 2050 di ETIP-SNE

Fonte:ETIP-SNET

È chiaro che questi scenari non sono facilmente raggiungibili. Occorrono sviluppi tecnologici e di sistema, includendo in quest’ultimo termine il ricorso sempre maggiore alla digitalizzazione, ma anche il presupposto di sostenibilità ambientale ed economica.

Le sfide per i dispositivi di accumulo sono, dunque, non solo di natura tecnologica, ma richiedono sforzi sull’intera catena del valore. Sono diverse le iniziative messe in atto dalla Commissione Europea per garantire la competitività sul mercato globale all’industria degli Stati Membri nel settore dell’accumulo.

Con la spinta dell’industria automobilistica, sempre più orientata verso soluzioni elettriche, l’Europa ha deciso di puntare principalmente sullo sviluppo delle batterie. L’iniziativa di politica industriale European Battery Alliance (EBA), lanciata nel 2017, punta a far crescere in modo esponenziale nei territori dell’Unione la capacità produttiva di batterie per impieghi nei trasporti e in applicazioni stazionarie.

Per imporsi in un mercato in rapida evoluzione, stimato da EBA in 250 miliardi di euro all’anno dal 2025 in avanti, dominato attualmente da produttori asiatici e americani, l’Europa con EBA ha deciso di rafforzare tutte le fasi della filiera: estrazione sostenibile di materie prime, realizzazione di innovativi materiali attivi, celle e batterie, sviluppo di efficienti sistemi di controllo, miglioramento dei dispositivi di accoppiamento ai veicoli elettrici e di interfaccia con la rete, definizione di nuovi strumenti di mercato e modelli di business, riciclaggio e uso in second-life.

Con EBA sono nate altre iniziative di sviluppo della filiera dello storage, non solo di tipo elettrochimico, e sono stati orientati i piani di sviluppo energetico sia comunitari che di ciascun Paese dell’Unione. Anche l’Italia crede nello sviluppo dei sistemi d’accumulo. Con il nuovo Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC), pubblicato a Gennaio 2020, il nostro paese quantifica i fabbisogni di accumulo per il sistema elettrico al 2030 e propone misure per il loro sviluppo tecnologico e di sistema. Infatti, oltre alla gestione ottimale dei sistemi di accumulo idrico esistenti, il PNIEC ne stima necessari altri, già nel medio periodo (al 2023), per quasi 1.000 MW in produzione, tra idroelettrico ed elettrochimico. Per il 2030 stime preliminari indicano un fabbisogno di nuovi sistemi di accumulo per almeno 6.000 MW tra pompaggi ed elettrochimico a livello centralizzato, funzionali anche a contenere l’overgeneration da rinnovabili fino a valori intorno a 1 TWh; sono inoltre previsti circa 4.500 MW aggiuntivi di accumuli distribuiti, prevalentemente rivolti a massimizzare l’autoconsumo.

Le università e i centri di ricerca italiani, tra cui RSE, lavorano a stretto contatto con gli operatori industriali, per trovare nuove soluzioni tecnologiche e di sistema e per migliorare le esistenti, di concerto con le numerose iniziative comunitarie che mirano allo sviluppo dei dispositivi d’accumulo, mettendo in campo innumerevoli risorse, anche di tipo economico.

In questo quadro è d’obbligo citare il Fondo italiano di Ricerca di Sistema (RdS), alimentato attraverso una componente tariffaria della bolletta elettrica e stanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico (MiSE) a favore di attività di ricerca e sviluppo finalizzate all'innovazione tecnica e tecnologica di interesse generale per il settore elettrico. Il nuovo Piano triennale della ricerca di sistema elettrico, attinente il triennio 2019-2021, approvato in data 9 agosto 2019 dal MiSE, ha destinato oltre 40 milioni di euro per lo sviluppo tecnologico dei sistemi d’accumulo, compresi quelli di tipo elettrochimico, termico e power-to-gas.