Una delle ultime tendenze nella progettazione degli impianti termodinamici è la loro ibridizzazione con i sistemi fotovoltaici
di Luca Cioccolanti
(Rinnovabili.it) – Secondo il ‘Renewable 2020 Global Status Report’ di REN21, nel 2019 la capacità globale degli impianti termodinamici è cresciuta dell’11% raggiungendo la quota dei 6.2 GW complessivi. Sebbene l’aggiunta di questa nuova capacità sia leggermente inferiore a quella commissionata nel 2018 (700MW nel 2018 contro i 600MW nel 2019) il mercato del solare termodinamico risulta essere vivo tanto che oltre 1 GW di nuova capacità risulta essere in programma entro la fine di questo anno.
Tra i Paesi che nel 2019 hanno aggiunto nuova capacità figurano Israele, Cina, Sud Africa, Kuwait e Francia mentre per il quarto anno consecutivo non risultano nuovi impianti in Spagna e Stati Uniti nazioni storicamente trainanti questo mercato. Alla luce di questi numeri è opportuno chiedersi da dove derivi l’interesse del mercato per questa tecnologia.
Nell’ultimo decennio, in Italia così come nel resto del mondo la crescente penetrazione delle tecnologie a fonte rinnovabile, in particolare di quelle non programmabili come solare ed eolico, ha reso fervente il mercato dei sistemi di accumulo in risposta alla notevole pressione generata dalla loro aleatorietà sulla rete.
Sebbene il costo per kW dei sistemi fotovoltaici e di quelli eolici sia inferiore a quello dei sistemi termodinamici, questo aspetto può essere ribaltato quando si considera anche la qualità del servizio offerto alla stabilità della rete. I sistemi termodinamici, infatti, concentrando la radiazione solare diretta permettono di generare calore ad alta temperatura che può essere immagazzinato in maniera più economica e semplice rispetto all’energia elettrica. Non è un caso che la stragrande maggioranza degli impianti di recente o attuale costruzione siano dotati di sistemi di accumulo termico. Sempre secondo il ‘Renewable 2020 Global Status Report’, al termine del 2019 risultava operativa a livello mondiale una capacità di 21 GWh di sistemi di accumulo termico in combinazione con il solare termodinamico. Pertanto, molti stakeholders del mercato vedono nel solare termodinamico un asset per l’accumulo dell’energia piuttosto che per la produzione stessa di potenza.
Per questo motivo, ultimamente una delle tendenze nella progettazione degli impianti termodinamici è la loro ibridizzazione con i sistemi fotovoltaici. Infatti, mentre con il fotovoltaico è possibile generare a basso costo energia durante le ore diurne, il sistema termodinamico viene impiegato per accumulare energia durante il giorno per poi essere dispacciata sotto forma di elettricità durante la sera e il periodo notturno. Addirittura, esistono progetti in cui l’elettricità in eccesso generata dal fotovoltaico durante i picchi diurni viene impiegata per riscaldare ulteriormente i sistemi termodinamici a sali fusi ad esso combinati.
Ulteriore dimostrazione del ruolo fondamentale dei sistemi termodinamici come accumulo dell’energia si ha in Spagna, dove sono previsti piani di retrofit degli impianti termodinamici esistenti e privi di stoccaggio, con sistemi di stoccaggio del sale fuso abbinati al fotovoltaico. Gli attori coinvolti stimano che il costo incrementale legato all’aggiunta dello stoccaggio del sale fuso nei sistemi termodinamici sia intorno ai 20-30 $/kWh che è una frazione del costo per aggiungere la stessa capacità utilizzando batterie (stimato da NREL pari a circa 400 $/kWh per una batteria di 4 ore). Anche considerando la possibile riduzione dei costi dei sistemi di accumulo a batteria per effetto della loro economia di scala legata al settore automotive e l’efficienza della riconversione dell’energia termica in energia elettrica, l’accumulo termico solare per lo stoccaggio di lunga durata su scala industriale rimane più economico.
In un altro studio del NREL, gli autori Feldman, Margolis e Denholm hanno concluso che se tre ore di stoccaggio sono il livello di stoccaggio richiesto, i sistemi fotovoltaici tendono a conseguire un Levelised Cost Of Electricity (LCOE) inferiore ma se nove ore di stoccaggio sono il livello desiderato allora i sistemi termodinamici presentano un LCOE minore.
Nonostante, l’attenzione mediatica si stia concentrando sull’accumulo in batteria, già attualmente nel mondo l’accumulo termico legato ai sistemi termodinamici connessi alla rete è circa doppio rispetto a quello delle batterie (21,2 GWh di accumulo termico contro 10-12 GWh di accumulo in batteria). A questo si aggiunge il fatto che i nuovi progetti prevedono una maggiore capacità addizionale di accumulo termico rispetto all’accumulo a batteria (3,4 GWh di accumulo termico contro 2,9 GWh di accumulo elettrico).
Tuttavia, rispetto ai sistemi di accumulo a batteria la potenzialità dei sistemi termodinamici per questo scopo risulta limitata dalla caratteristica stessa di tali sistemi che li rende economicamente attrattivi solamente in aree geografiche caratterizzate da elevato irraggiamento diretto (la cosiddetta sunbelt region). Nonostante questo, il futuro del mercato degli impianti termodinamici sembra tutt’altro che essere segnato. Mentre in una prima fase il retrofit degli impianti esistenti privi di accumulo o con limitato accumulo termico risulta attraente per la ridotta esposizione economica che ne conseguirebbe, l’ibridizzazione dei sistemi termodinamici con quelli fotovoltaici rappresenta una prospettiva di grande appeal e potenzialità.
Un’altra opportunità sarebbe quella di ricorrere ai sistemi termodinamici per la produzione di idrogeno o altri combustibili solari ma questa è ancora un’altra storia.
