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UVAM Autoconsumo collettivo: il ruolo dell'accumulo

Fotovoltaico e accumulo: le UVAM, l'autoconsumo collettivo. Casi studio nel nuovo Libro Bianco ANIE-RSE sugli accumuli

Sommario

Temi affrontati:
- Accoppiamento di sistemi di accumulo ad impianti di generazione a gas;
- Accoppiamento di sistemi di accumulo ad impianti rilevanti a fonte rinnovabile ("centrali ibride");
- Aggregazione di sistemi di accumulo residenziali per fornire servizi di dispacciamento;
- Vehicle to grid;
- Riserva ultra rapida di frequenza;
- Iniziativa EU Battery Alliance;
- Risultati del progetto Smart Island Tilos (Horizon 2020).

Il sistema elettrico: uno scenario al 2030

- Potenza installata e produzione da gas e idro sostanzialmente costanti;
- Scomparsa del carbone e dei derivati del petrolio;
- Forte incremento di eolico e fotovoltaico (x 3).

Criticità?
- Adeguatezza (= garanzia di soddisfare la domanda di punta);
- Flessibilità (= capacità di un'unità di produzione, consumo e/o accumulo di modificare ampiamente e rapidamente lo scambio
con la rete).

La flessibilità
Il sistema << de-carbonizzato >> ha sempre più potenza non programmabile (sole e vento) e ha bisogno di flessibilità. Quali nuovi strumenti?
- Flessibilità delle FER programmabili: bioenergie, geotermia (ovviamente idro a bacino, risorsa non nuova);
- Flessibilità delle FER Non Programmabili (Fotovoltaico, eolico);
- Demand Response;
- Interconnessioni con mercati confinanti;
- Accumulo elettrico.

La direzione intrapresa
Sin dalla prima edizione abbiamo cercato di dare risposte concrete ad alcune domande:
- Quali sono le applicazioni di maggiore rilievo ed interesse?
- In quali di queste applicazioni l'accumulo elettrochimico ha raggiunto o è prossimo alla competitività, nel contesto tecnologico, economico e regolatorio attuale?
- Quali mutamenti di scenario (costi e prestazioni della tecnologia, quadro normativo/ regolatorio) possono facilitare la diffusione dei sistemi di accumulo elettrochimico?

Due casi di studio

1. UVAM formata da accumuli di piccola taglia

Aggregati eterogenei - Regolamentazione
Con la delibera 300/2017 ARERA ha abilitato aggregati di risorse distribuite (UVAM) a partecipare al mercato dei servizi ancillari (MSD).
L'aggregato può essere composto da differenti tipi di risorse (generatori, carichi, BESS, Veicoli elettrici, ecc.); non c'è un limite di potenza per le singole risorse ma una potenza minima controllabile di 1 MW per l'intero aggregato.
Il Balancing Service Provider (BSP) ha il ruolo di gestire le risorse per partecipare al MSD come una singola unità.

Contesto italiano
Gaudì, Ottobre 2020:
- 37 000 Sistemi di Accumulo (SdA);
- Potenza Totale 170 MW;
- Capacità di 267 MWh.
Oltre il 90 della capacità installata ha una taglia inferiore ai 20 kWh, in abbinamento a impianti fotovoltaici di taglia residenziale.
In Italia il PNIEC stima al 2030 un totale di 4,5 GW di SdA di piccola taglia distribuiti che potranno essere utilizzati per fornire flessibilità al sistema elettrico.

Aggregazione di accumuli di piccola taglia:
- Modello di alto potenziale di replicabilità;
- Economicamente sostenibile (è un delta di ricavo, l'investimento si fa già per l'autoconsumo, questo è un motivo in più: circolo virtuoso).

Caso di studio
1245 SdA per utenze residenziali (potenza contrattuale <= 6 kW), ognuno accoppiato a un impianto fotovoltaico.
Funzione principale: massimizzare l'autoconsumo
Potenza totale aggregato = 3 MW Energia totale aggregato = 9 MWh

Baseline e flessibilità dell'aggregato
Baseline dell'aggregato = somma delle baseline dei singoli SdA.

Flessibilità in potenza ed energia dell'aggregato = differenza tra la baseline e i limiti tecnici dell'aggregato (somma dei limiti dei vari SdA).

Gestione dell'aggregato

Obiettivo:
- Fornire servizi di rete;
- Non compromettere l'autoconsumo.

Input dell'algoritmo:
- Baseline dell'aggregato;
- Dati storici di mercato;
- incoli tecnici e regolatori.

Output: serie di offerte a salire e scendere.

Strategia di controllo
- Offerte a due soli valore di potenza, (+/-1 MW,+/-2 MW);
- Durata minima due ore;
- Priorità ai servizi a salire (più remunerativi);
- Prezzo di offerta (a scendere e a salire) pari alla media delle offerte accettate in quell'ora;
- Va comunque privilegiato l'autoconsumo introdotta la variabile T_ver = orizzonte temporale, a partire dal momento dell'offerta, per cui si garantisce autoconsumo invariato.

Risultati
L'energia dell'aggregato usata per servizi di rete varia in funzione del numero di ore (T_ver) di autoconsumo che si vuole garantire. Nell'ipotesi che ogni offerta accettata corrisponda ad un servizio effettuato, il ricavo annuo è dell'ordine di 300 ÷ 500 kEuro. Ipotesi più realistica: <> 20 % ? 60 ÷ 100 kEuro/anno
Considerando un costo di attivazione pari a 300 Euro/POD, il PBT è di circa 3-4 anni.

2. Autoconsumo collettivo: il ruolo dell'accumulo

La direttiva RED II (2018/2001 )

Autoconsumatori di Energia Rinnovabile che agiscono collettivamente (Articolo 2 e 21):
Gruppo di almeno due autoconsumatori di energia rinnovabile che agiscono collettivamente come autoconsumatori e si trovano nello stesso edificio o condominio. Sono autorizzati a esercitare collettivamente le attività di autoconsumatori di energia rinnovabile e a organizzare tra di loro lo scambio di energia rinnovabile prodotta presso il loro sito o i loro siti, fatti salvi gli oneri di rete e altri oneri, canoni, prelievi e imposte pertinenti applicabili a ciascun autoconsumatore di energia rinnovabile.

Possibili Attività:
- Produzione di energia rinnovabile [anche termica] per il proprio consumo;
- Accumulo di energia;
- Vendita dell'energia elettrica autoprodotta.

Purché, per un autoconsumatore di energia rinnovabile diverso dai nuclei familiari, tali attività non costituiscano l'attività commerciale o professionale principale.

Configurazioni d'autoconsumo collettivo: fisica e virtuale
- Prevede una connessione fisica dedicata tra impianto di generazione utenze domestiche/comuni, con un unico punto di accesso (POD - Point Of Delivery) alla rete pubblica;
- Utilizza la rete pubblica per lo scambio energetico tra utenze di consumo e impianto di produzione.

La regolamentazione << provvisoria >> dell'autoconsumo collettivo
In attesa del pieno recepimento della Direttiva, oggi è in vigore una regolamentazione provvisoria:
- Legge 8 del 28 febbraio 2020
- Delibera ARERA 318/2020
- DM del 16 settembre 2020

L'insieme di questi provvedimenti consente l'autoconsumo collettivo, a certe condizioni:
- Configurazione virtuale;
- Impianti FER entrati in esercizio dopo l'1/3/2020;
- P complessiva degli impianti FER < 200 kW;
- No FER1, no SSP;
- Cumulabile, entro certi limiti, con Ecobonus del 110 % (legge 17 luglio 2020, n. 77).

Conclusioni

Tempi di ritorno dell'investimento per impianto FV + SdA (15 kWh)

Ipotesi: detrazione fiscale 50 % su FV + SdA

L'aggiunta di un SdA aumenta l'autoconsumo fisico e virtuale.

I benefici per gli utenti aumentano, ma non abbastanza.

L'investimento nel SdA è meno redditizio di quello nel FV.

Il tempo di ritorno si allunga.

L'effetto dell'ecobonus

Detrazione fiscale del 110 % per interventi di efficienza su edifici, purché si raggiunga un miglioramento di due classi energetiche.

In questo caso, FV + eventuale SdA sono interventi <>, detraibili al 110 %.

Importante:
Ecobonus e autoconsumo collettivo sono cumulabili

Risultato:
- FV + SdA a costo ? zero per l'utente;
- L'utente consegue comunque buona parte dei benefici dell'autoconsumo:
. Risparmio sulle spese condominiali (autoconsumo fisico) e risparmio d'utenza (autoconsumo virtuale);
. Rimborso di una quota per perdite di rete evitate;
. Vendita dell'energia virtualmente immessa in rete a prezzo di mercato.

In questo caso, essendo la spesa per l'SdA totalmente detraibile, la sua installazione è certamente vantaggiosa.

Articoli tecnico scientifici o articoli contenenti case history
Fonte: mcTER Web Edition Energy Storage/Fotovoltaico novembre novembre 2020 Energy Storage, Fotovoltaico ed Efficienza. Normativa, nuove soluzioni, case histories
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