In periodi di assenza di vento, di scarsità d’acqua o nelle buie giornate invernali, anche dopo la transizione energetica, la domanda di elettricità deve poter essere soddisfatta in ogni momento. A questo scopo sono disponibili diverse tecnologie di accumulo, che svolgono ruoli differenti nel sistema energetico.
Stefan Oberholzer: In generale, per garantire la stabilità della rete elettrica, l’offerta di elettricità deve essere sempre pari alla domanda. La transizione energetica ci pone di fronte a nuove sfide in questo senso: il vento e il sole non sempre forniscono elettricità quando è necessaria. Questa variabilità porta a una maggiore necessità di flessibilità, ossia la capacità di reagire per mantenere il sistema in equilibrio in caso di fluttuazione dell’utilizzazione energia elettrica o della generazione di corrente elettrica.
Solo fino a un certo punto. Se il sole non splende nonostante le previsioni meteorologiche, la generazione di energia elettrica non può essere aumentata quando la domanda di elettricità aumenta. È più probabile che gli effetti stagionali si compensino a causa dei diversi profili di produzione delle energie rinnovabili. L’acqua e l’energia solare sono più disponibili in primavera e in estate, mentre il vento soffia più forte in autunno.
La rete elettrica svizzera svolge un ruolo centrale nella compensazione degli svantaggi. Se non ci sono opzioni di allacciamento alla rete per il trasporto dell’elettricità generata dalle energie rinnovabili, l’aumento delle capacità di produzione locale non serve a nulla. Uno sguardo oltre i confini della Svizzera rende chiaro cosa sia necessario fare: in un rapporto pubblicato alla fine del 2023, l’International Energy Agency scrive che la ristrutturazione della rete globale e l’ampliamento delle reti di distribuzione e trasmissione devono raddoppiare entro il 2040. In caso contrario, non sarà possibile raggiungere l’elettrificazione mirata con le energie rinnovabili e, pertanto, gli obiettivi climatici. La situazione è simile in Svizzera.
È necessario creare opzioni di accumulo per conservare l’elettricità quando può essere prodotta. Se la domanda di elettricità aumenta in un momento in cui non è più possibile produrla, possono essere utilizzate queste riserve. Tali accumulatori possono essere situati presso privati, fornitori commerciali o aziende di approvvigionamento elettrico.
L’energia viene convertita da una forma all’altra per essere immagazzinata. L’ulteriore conversione rilascia l’energia immagazzinata sotto forma di elettricità.
L’effettiva necessità di accumulatori o di capacità di accumulo dipende dall’ampliamento della rete, dal tipo e dalla quantità di generazione di energia elettrica e dalla gestione della domanda. In Svizzera si è già organizzato molto in questo contesto. Già nel 2019, la legge federale «Strategia Reti elettriche» ha migliorato le condizioni quadro per la conversione e l’ampliamento della rete e, di conseguenza, le condizioni per l’ottimizzazione e l’ulteriore sviluppo delle reti elettriche.
La legge sull’approvvigionamento elettrico ha creato le basi per poter utilizzare accumulatori adeguati nell’intero sistema elettrico. I gestori degli accumulatori sono proprietari delle loro flessibilità per legge. Questo permette di offrirle laddove il sistema ne trae maggiore beneficio. In particolare, le autoconsumatrici e gli autoconsumatori sono incentivati a utilizzare il loro considerevole potenziale di flessibilità, generando così un reddito aggiuntivo.
Le batterie svolgono un ruolo importante e lo svolgeranno ancora di più in futuro per quanto riguarda l’accumulo dell’elettricità, che si tratti di batterie mobili, come quelle dei veicoli elettrici, o di batterie stazionarie. Sulla base di uno scenario in cui il 100% dell’elettricità sarà prodotta con energie rinnovabili, l’Università finlandese LUT ipotizza che il 60% dell’accumulo totale di energia in Europa sarà fornito da batterie entro il 2050.
In linea di principio, sono disponibili diversi tipi di stoccaggio di energia elettrica. Esistono sistemi di accumulo meccanici, come quelli a pompaggio o a gravità. Le batterie sono dispositivi di accumulo elettrochimico. I condensatori sono dispositivi di accumulo elettrico che immagazzinano cariche e l’energia elettrica associata sotto forma di campo elettrico per un breve periodo di tempo. Power-to-gas o power-to-hydrogen sono sistemi di accumulo chimico che possono essere utilizzati per immagazzinare energia per periodi di tempo più lunghi. Il power-to-heat, invece, è un sistema di accumulo termico.
La sfida più ovvia è quella di soddisfare la domanda di energia in un determinato giorno. Le tecnologie di accumulo devono quindi essere in grado di coprire periodi senza vento, giornate invernali buie o periodi con poca acqua.
Di conseguenza, è logico affidarsi a tecnologie diverse. Le centrali idroelettriche ad accumulo svolgono un ruolo centrale nel bilanciamento stagionale. È più probabile che i sistemi di accumulo a batteria decentralizzati vengano utilizzati per la stabilizzazione della rete e il bilanciamento giornaliero. Anche gli elettrolizzatori che convertono l’elettricità rinnovabile in idrogeno per immagazzinarla possono svolgere un ruolo di bilanciamento nel sistema elettrico.
A prescindere dalle tecnologie di accumulo, un alto grado di elettrificazione è il modo più semplice ed efficiente per abbandonare l’uso dei combustibili fossili.
Dott. Stefan Oberholzer
Al livello più alto di rete, i bacini idrici sono e restano di grande importanza. Secondo il rapporto «Accumulatori d’energia della Svizzera», un po’ più datato, l’energia immagazzinata nei sistemi di accumulo con pompaggio, ovvero l’energia recuperata con questi sistemi di accumulo, sarà più che raddoppiata entro il 2050. Tuttavia, anche altri sistemi di accumulo, in combinazione con l’accoppiamento settoriale, possono svolgere un ruolo nella rete di trasmissione. Per accoppiamento settoriale si intende generalmente il collegamento dei «settori energetici» elettricità, gas, calore e traffico. Gli impianti tecnici, le infrastrutture e i mercati dei vari settori devono essere maggiormente armonizzati per creare un sistema energetico completo e intelligente. Le opzioni di accumulo nei settori possono anche svolgere un ruolo nella rete di trasmissione, ad esempio nell’erogazione di prestazioni di servizio del sistema.
Nel 2022 circa una casa unifamiliare su tre con impianto fotovoltaico era dotata di un sistema di accumulo a batterie. In futuro, tuttavia, non tutte le economie domestiche avranno bisogno di un accumulatore che garantisca una flessibilità sufficiente.
Per i gestori di rete è inoltre importante che gli accumulatori decentralizzati possano essere gestiti nel modo più «compatibile» possibile per la rete. L’uso della ricarica bidirezionale con i veicoli elettrici o le comunità elettriche locali collegate alla rete di distribuzione offrono sicuramente maggiori possibilità di utilizzo delle opzioni di accumulo.
Credo che le batterie rivestiranno un’importanza centrale. Tuttavia, ciò non significa che non siano importanti anche altre forme di accumulo, come l’accumulo termico stagionale in combinazione con la fornitura di calore collegata alla rete. A prescindere dalle tecnologie di accumulo, un alto grado di elettrificazione è il modo più semplice ed efficiente per abbandonare l’uso dei combustibili fossili.
