L'enirgìa rinnivàbbili pâ cunservazzioni dî batterii si rifirisci a sistemi ca acquisìsciunu e sarbanu l'elittricità ginirata di fonti rinnivàbbili comu lu suli e lu ventu, e poi la rilascianu quannu è nicissariu. Chisti sistemi di sarbamentu di l’energìa dî batterii (BESS) arrisòlvunu la sfida funnamintali di l’energìa rinnivàbbili: lu suli nun luci sempri e lu ventu nun suffia sempri, ma la dumanna di elittricità nun si ferma mai.
La scala dâ crìscita dû spazziu dâ batteria
Lu mircatu di l'archiviazzioni dî batterii arrivau a nu puntu di nflessioni. La capacità dâ battirìa nnâ scala di l’utilità miricana supirau li 26 gigawatt ntô 2024, signannu n’aumentu dû 66% rispettu all’annu pricidenti. Li furnitura di putenza junceru 10,4 GW di novi capacità sulu ntô 2024 e li prujizzioni suggirisciunu ca n’àutri 18,2 GW arrivaru online ntô 2025.
Chisti nun su' agghiunti mudesti â griglia. Lu pruggettu di sarbamentu sulari Gemini Plus ntô Nevada, upirativu di lugliu 2024, cummina nu fatturiu sulari di 690 - MW cu nu sistema di batterii di 380 MW capaci di sarbari 1.416 megawatt-uri. La struttura di Moss Landing dâ California è la cchiù granni dâ nazziuni cu 750 MW. Pruggetti di chista grannizza avissiru statu ecunòmicamenti mpussìbbili nu decenniu fa.
A crìscita rifletti 'na trasformazzioni cchiù ampia. A liveḍḍu munniali, lu mircatu di l’archiviazzioni di l’enirgìa dî batterii s’allargò dû 44% ntô 2024, stallannu 69 GW di capacità. Wood Mackenzie pruggetta ca lu mircatu glubbali supirarà 1 terawatt ntô prossimu decenniu-quasi setti voti la capacità stallata attuali. La Cina e li Stati Uniti stannu guidannu chista espansioni, cu lu Texas e la California ca rapprisentunu circa 20 GW di capacità miricani.
Ciò ca renni chista crìscita sustinibbili è l'ecunumìa. Li costi dî battirìi a ioni di litiu calaru cchiù dû 90% nna l’urtimi deci anni, e sulu ntô 2024 calaru dû 40%. Chistu crollu dî prezzi trasfurmò l’archiviazzioni dî batterii di n’accessoriu dâ riti caru ‘n na petra miliari ecunòmicamenti valida dî sistemi ri enirgìi rinnivàbbili.
Comu l'archiviazzioni dâ battirìa cunzenti l'enirgìi rinnivàbbili
L'enirgìa rinnivàbbili crìa 'n disaccordu ri dumànna ri offerta- ca li batterii arrisòlvunu. Li pannelli sulari gèniranu la putenza massima versu menzujornu quannu la dumanna è spissu cchiù vascia, mentri la dumanna cchiù auta di elittricità arriva la sira doppu lu tramontu dû suli. Li schemi dû ventu sèguinu la sò lòggica, spissu ginirannu cchiù di notti ntâ tanti riggiuni. Senza cunservazzioni, chista enirgìa rinnivàbbili eccessiva veni ridutta (sprecata) o ci volunu chianti a carburanti fossili pi culmari li lacuni.
Li sistemi di sarbamentu dî batterii si càricanu duranti li pirìudi di ginirazzioni rinnivàbbili eccessiva e si scaricanu duranti li pirìudi di dumanna àuta-. Chistu nun è sulu tiòricu-ma succièri ‘n scala massiccia. Duranti l’uri sulari cchiù auti dâ California, li sistemi di batteri assorbinu gigawatt di putenza eccessiva. Quannu la dumanna sirali aumenta e la ginirazzioni sulari cala, sti stissi batterii si scaricanu, spustannu lu bisognu di chianti di gas naturali.
La miccànica cumporta na coordinazzioni sufisticata. Lu prugramma ntiliggenti dî battirìi usa arguritmi pi cuntrullari li cunnizzioni dâ griglia ‘n tempu riali, dicidennu quannu càrricari, quannu scaricari e a quali velocità. Li sistemi di cuntrollu ponnu rispùnniri ê bisogni dâ riti ‘n millisicunni, dannu sirvizzi ca vannu dâ stabbilizzazzioni ‘mmediata dâ friquenza ô spustamentu di enirgìa pi tanti uri.
Nu tìpicu sistema di battirìi a ioni a litiu a scala a griglia- è furmatu di tri cumpunenti principali. Lu batteriu stissu sarba enirgìa attraversu li riazzioni elittruchìmichi. Li nvirtura cummèrtunu la currenti diretta dî batterii 'n currenti altirnata cumpatibbili câ griglia. Lu bilanciu dô sistema cumprenni l'attrizzatura di rinfrisciamentu, la suppressioni di l'incendi, li sistemi di monitoraggiu e l'infrastrutturi di cunnissioni â riti. Sti cumpunenti travàgghianu nzèmmula pi arrivari a n'efficienza di giru - di circa l'85%, vali a diri ca l'85% di l'enirgìa misa ntâ càrrica veni fora duranti lu scaricamentu.
Lu quatru dâ durata di l'archiviazzioni
Pi capiri la sarbatura dî batteri abbisogna arricanùsciri ca applicazzioni diversi ànnu bisognu di durati di sarbamentu diversi e nun tutti li batteri ànnu lu stissu scopu.
Rigulazzioni dâ friquenza: sicunni a minuti
La riti elèttrica àvi a mantèniri na friquenza pricisa di 60 Hz ntê Stati Uniti. Macari diviazzioni nichi ponnu danniari l'attrizzatura o causari blackout. Li sistemi di archiviazzioni dî batterii sunnu boni pâ rigulazzioni dâ friquenza picchì rispùnnunu ‘n frazzioni di nu sicunnu, assái cchiù veloci dî giniratura tradizziunali ca ponnu acchianari o sutta.
Sti applicazzioni nun ànnu bisognu di granni capacità enirgètichi. Na battirìa si putissi scaricari sulu pi minuti â vota, tanti voti ô jornu. Lu valuri veni dâ vilucità e dâ rispunzabbilitati, no dâ durata dâ archiviazzioni.
Rasatura di piccu e spustamentu di càrricu: 1-4 uri
Chistu rapprisenta lu puntu duci pâ tecnuluggìa attuali dû litiu-ion. La majurìa dî sistemi di batteri stallati ntô 2024 foru pruggittati pi na durata di scarica di 1 a 4 uri. Caricanu duranti li pirìudi ri dumànna vascia quannu a ginirazzioni rinnivàbbili supira u cunzumu, quinni scaricanu duranti li pirìudi ri dumànna cchiù auta.
L'ecunumìa funziona picchì chisti batterii ponnu scaricari ogni jornu, generannu entrati ‘ntraversu cchiù sirvìzzi. Ridùciunu li càrrichi dâ dumànna pì clienti cummirciali, dannu capacità â riti duranti li uri ri punta e cunsentunu u tempu-ri -usu dû arbitraggiu-accattari putenza a vasciu prezzu e vìnniri putenza ri punta cari.
A griglia dâ California dimustra chiaramenti stu schema. Li sistemi dî batteri si càricanu règularmenti duranti la suvragginirazziuni sulari di menzujornu e si scaricanu duranti lu piccu sirali, nu finòminu canusciutu comu affruntari la "curba di l'ànatra". Chista finestra di scaricamentu di 3-4 uri s'allinia pirfittamenti cû divariu ntra lu declinu sulari dû pomeriggiu e la riduzzioni dâ dumanna ô tempu di jiri a durmiri.
Ciclismo giornaliero: 4-10 uri
Li sistemi a durata cchiù longa- ponnu sarbari la ginirazzioni rinnivàbbili dû matina pi l'usu sirali, o acquisiri lu sulari dû pomeriggiu pâ dumanna notturna. Lu Studiu dî Futuri di Archiviazzioni dû Labburatoriu Nazziunali di l'Enirgìi Rinnivàbbili esaminò li sistemi pruggittati pi sarbari nzinu a 10 uri di enirgìa, pruggittannu ca chisti rimudellanu lu rolu dû archiviazzioni supra scala di utilità.
A sfida è u costu. Ogni ura di archiviazzioni aggiuntiva abbisogna di cchiù capacità dâ battirìa, aumintannu li costi dû sistema. Nu sistema di 4-uri putissi custarisi $160 a kWh, mentri nu sistema di 10{7}}uri aumenta lu costu a-kWh a causa di l'autri cèlluli nicissari. Com’è-è, li prezzi dî batterii ca càdunu fannu a picca a picca cchiù validi li sistemi a ioni di litiu a durata cchiù longa.
Multi-jornu â staggiunali: lu divariu attuali
Pirìudi longhi di vascia ginirazzioni rinnivàbbili-certi voti chiamati eventi "Dunkelflaute" nta l’Europa-rapprisèntanu nu prubblema nun arrisurbutu dû magazzinu. Duranti nu pirìudu di 10 jorna di ventu debbuli e suli limitatu, pi rispunniri â dumanna dâ riti avissi bisognu di assái cchiù spazziu di archiviazzioni di chiḍḍu ca esisti attualmenti.
Physics World calculò ca lu Regnu Unitu avissi bisognu di circa 5 terawatt-uri di sarbamentu pi cummigghiari deci jorna cunzicutivi di ginirazzioni vascia -cchiù assai di 100 voti la capacità attuali dâ battirìa dû paisi. A li costi attuali, chistu putissi èssiri assái caru. Li batterii a ioni di litiu arrestanu efficaci sulu pi ciclismu cutidianu, no pi cunsirvari cchiù jorna o staggiunali.
Chistu divariu è unni li ticnoluggìi alternativi tràsinu ntô quatru, sebbeni picca arrivàru â scala cummerciali.
Evuluzzioni dâ tecnuluggìa dâ batteria
Li batterii a ioni di litiu-dùminanu li distribbuzzioni attuali, ma lu paisaggiu tecnulòggicu si sta diversificannu 'n basi ê bisogni di l'applicazzioni.
Lu fusfatu di ferru di litiu pigghia lu putiri
Nnâ chimica dî joni di litiu, si virificò un canciamentu mpurtanti ntunnu ô 2022. Lu fusfatu di ferru di litiu (LFP) addivintau la chimica principali pi l’archiviazzioni stazziunaria, spustannu li batterii di cubbartu di nichel manganisu (NMC) ca prima duminavanu.
LFP offri assai vantaggi pi applicazzioni di griglia. È cchiù stàbbili termicamenti, arriducennu lu rìsicu d'incendiu. Nun àvi bisognu di cubbartu, pi affruntari sia li prubblemi di costu ca chiḍḍi di appruvviggionamentu èticu. Li batterii LFP ponnu sustiniri cchiù assai cicli di càrrica-scarica, cu certi pruduttura ca dicunu ca ànnu na durata di 16 anni rispettu ô digradu di 2-3 anni ca affliggìu li ginirazzioni pricidenti.
Lu compromissu è la dinsità energètica. Li batteri LFP sarbanu cchiù picca enirgìa pi chilugrammu rispettu a NMC, ma pi applicazzioni a griglia stazziunaria unni lu pisu nun importa, chistu nun è un svantaggiu mpurtanti. Lu costu e la lungività sunnu cchiù mpurtanti, e LFP vinci tutti dui.
La Cina pruduci la majurìa dî batterii LFP. Chista cuncintrazzioni criò prioccupazzioni pâ catina ri appruvviggionamentu, spincennu li sforzi dî Stati Uniti e europei pì custruiri capacità ri produzzioni dumèstica. Com’è-è, sti strutturi ànnu nu svantaggiu di costu, cu li batteri miricani e europei ca custanu circa lu 20% cchiù assai di l’equivalenti fabbricati cinisi.
Alternativi emergenti pi bisogni diversi
Li batterii a ioni di sòdiu giniràru ntiressi comu alternativa ô litiu. Lu sòdiu è abbunnanti e nun custa assài-c'è "na tunnillata di sòdiu unn'è-è", comu nutau nu ricircaturi NREL. La tecnuluggìa è cchiù picca suscittìbbili â fuga tèrmica e putissi èssiri assai cchiù mircata dû litiu-ion. Cumunca, li batterii a ioni di sòdiu nun su' ancora cummircialmenti maturi pi applicazzioni 'n scala di griglia, e la caduta dî prezzi di LFP arridduciu l'urgenza di sbiluppari alternativi.
Li batterii a purtata rapprisèntanu n’approcciu diversu ô prubblema dâ durata. Sti sistemi sarbunu l'energia ntà l'elettroliti liquidi ca scurrunu attraversu li celluli, cu serbatoi siparati pi carichi positivi e nigativi. Lu vantaggiu è ca la capacità enirgètica si scala ‘nnipinnentimenti dâ capacità di putenza-si ponnu fari sarbari cchiù enirgìa usannu sulu serbatoi cchiù granni. Li batterii a flussu ponnu tiuriamenti mantèniri la so capacità pi migghiara di cicli senza digradazzioni.
La sfida è l'impronta e la cumplessità dô pruggettu. Li batterii a flussu ànnu bisognu di spazziu e nfrastrutturi mpurtanti, e accussì su’ cchiù picca attrattivi di sistemi cumpatti a joni di litiu pâ majurìa di l’applicazzioni. Arrestanu na tecnuluggìa di nicchia, puru si li ricerchi cuntinuanu ncapu a chimichi migghiurati.
Li scienziati dâ Columbia University annunciaru li prugressi ncapu li batterii a putassiu -sòdiu - sùrfuru a sittèmmiru 2024. Chisti ùsanu matiriali abbunnanti e picca cari e uttèninu risurtati prumittenti a timpiraturi ntirmedi di circa 75 gradi, assai sutta li pruggettazzioni di 250 gradi vi + richiesti di prima. L'innovazzioni di l'elittroliti dû gruppu dissolvìu li pricipitati sòlidi prubblematici ca limitàvanu li virsiuna pricidenti. Si sta ricerca si traduci 'n prudutti cummircialmenti validi arresta di vìdiri, ma ìnnica l'ampizza dû sviluppu dâ batteria.
Riali-Rinnazzioni e Ntigrazzioni dû Munnu
La diffirenza ntra pruggetti pilotu e distribbuzzioni ntâ scala dâ griglia - cumporta la navigazzioni nta rialtà tecnichi e ecunòmichi cumplessi.
Sistemi di archiviazzioni ibbridi rinnovabbili-
Circa 3,2 GW dâ capacità dâ battirìa di 9,2 GW junciuta ntê Stati Uniti ntô 2024 vinìanu di sistemi ibbridi misi cu li fatturìi sulari. Chistu accoppiamentu cria vantaggi upirativi oltri la simplici cunnissioni dâ ginirazzioni rinnivàbbili a nu magazzinu siparatu.
Li sistemi ibbridi ponnu cunnivìdiri l'infrastrutturi di cunnissioni a riti, arridducennu li costi e la cumplessità di ntircunnissioni. L'elittricità DC dî pannelli sulari po scurriri direttamenti ê batterii accuppiati DC- attraversu un cunvirtituri, evitannu li pèrditi di efficienza di cchiù cunvirsiuna AC-DC. Li sviluppatura dû pruggettu ponnu uttimizzari la grannizza dâ battirìa rispettu â capacità sulari, certi voti stallannu battirìi valutati pi cchiù putenza dû matrici sulari pi massimizzari l'utilizzu dâ cunnissioni dâ riti.
Chisti strutturi ibbridi lisciunu li prufili di ginirazzioni rinnivàbbili. Mmeci di iniettari putenza sulari assai variàbbili direttamenti ntâ riti, la battirìa assorbi li fluttuazzioni e dannu putenza custanti e spidibbili. Dô puntu di vista di l'upiraturi dâ riti, na struttura di archiviazzioni sulari-plus- cunfigurata currettamenti po funziunari quasi comu nu giniraturi cuntrullabbili.
Sirvìzzi dâ riti e 'mpilamentu dî ricavi
Li sistemi di archiviazzioni dî batterii nun si basanu ncapu a na sula funti di redditu. U modellu ri affari cumporta u "impilamentu dî redditi"-assemblamentu dû redditu ri cchiù sirvìzzi.
La rigulazzioni dâ friquenza paga ê batterii pi rispùnniri lestu ê diviazzioni dâ friquenza dâ griglia, ajutannu a mantèniri li pricisi 60 Hz nicissari. Li mircati di capacità cumpensanu l'archiviazzioni pi èssiri disponìbbili pi èssiri scaricati duranti li pirìudi di dumanna cchiù auta, macari si non sunu chiamati. L'arbitraggiu energèticu cumporta la carica quannu li prezzi di l'elittricità all'ingrossu sunnu vasci e lu scaricamentu quannu li prezzi aumentunu. Quarchi prupitàriu di battirìi duna macari capacità di backup o participa a prugrammi di risposta â dumanna.
Chista diversità di fonti di redditu migliora l'ecunumìa dô pruggettu ma agghiunci macari cumplessità. Li sistemi di gistioni dî batterii hannu a ottimizzari ntra opportunità cuncurrenti, bilanciannu li pagamenti di rigulazzioni dâ friquenza contra opportunità di arbitraggiu energèticu assicurannusi ca la batteria havi na capacità sufficienti pi l’impegni dû mircatu di capacità.
Dati ri rinnimentu riali
Li pristazzioni dâ battirìa nnô munnu riali-dimustranu sia li capacità dâ tecnuluggìa ca li so limitazzioni. Ntô frivaru 2024, li sistemi di batteri dû Texas dùnanu circa 1 GW di putenza duranti n’emergenza dû sistema, dimustrannu l’affidabbilità dû spazziu di archiviazzioni quannu c’era cchiù bisognu.
La flotta dî batteri dâ California addivintò parti ntigrali di l’upirazzioni dâ riti. CAISO, l'upiraturi dâ riti dâ California, ora s'affida ê batterii pi gestiri la rampa sirali mentri la ginirazzioni sulari diminuisci. Ntê jorna tìpici, la scarica dâ battirìa accumincia a aumintari versu li 17:00, arriva ô massimu versu li 19:00 e si sminuisci versu li 22:00, nu ciclu di scarica di circa 4 uri ca currispunni â sfida dâ curba di l'ànatra dû statu.
Tuttavia, ci sunu interruzzioni e prubblemi di rinnimentu. Cunfigurazzioni sbagghiati, prubblemi dû software e guasti di l'attrizzatura fìciru ca li sistemi di batterii 'n scala grid- s'avìanu spustatu 'n manera 'mprivista. Li statistichi glubbali di guasti dû 2018-2023 mustranu ca li tassi di guasti calanu câ maturazzioni dâ nnustria, ma li sistemi di batterii arrestanu cchiù cumplicati e putinzialmenti suscittìbbili di guasti rispettu ê giniratura tradizziunali.
Lu Labburatoriu Nazziunali di l'Enirgìi Rinnivàbbili sta monitorannu chisti schemi upirativi pi nfurmari la chianificazzioni dâ riti. La sò anàlisi suggirisci ca siccomu la distribbuzzioni dâ batteria si scala, pi garantiri l'affidabbilità ci voli nun sulu cchiù capacità, ma macari diversità giugràfica e ridunanza dû sistema.
Trasfurmazzioni ecunòmica e dinàmichi dû mircatu
Lu drammàticu calu dî costi ntâ cunservazzioni dî batterii rifurmò l'ecunumìa energètica, ma ci sunnu ancora barrieri finanziari mpurtanti.
N’anàlisi dû 2018 dâ MIT Technology Review esaminò lu costu di ragghiùnciri liveḍḍi auti di pinnitrazzioni rinnivàbbili. Lu stùdiu scuprìu ca la custruzzioni dâ ginirazzioni rinnivàbbili e dû magazzinu nicissari pi raggiùngiri l'obbiettivi dâ California aumintassi espuninzialmenti li costi. A l'80% dâ pinètrazzioni dî rinnovabbili, li ricircatura calcularu ca li costi supirassiru li 1.600$ a megawatt{6}}ura rispettu a li 49$ a MWh ô 50% dî rinnovabbili. Puru si si pinzava ca li batterii custavanu circa nu terzu dî prezzi dû 2018, l'ecunumìa addivintò "cumpletamenti duminata dû costu dâ cunservazzioni", comu dissi l'analista dû Clean Air Task Force Steve Brick.
Sei anni doppu, li costi dâ battirìa scinniru di cchiù assai di chiḍḍa pruggittata di nu -terzu riduzzioni. Li sistemi di battirìi a scala di cuntinitura-ca custavanu 250$ a kWh ntô 2020 scinniru sutta 140$ a kWh ntô 2023 e cuntinuaru a calari nzinu ô 2024. Li costi dî pruggetti Wood Mackenzie putissiru scìnniri sutta li 100$ a kWh ntô 2030.
Chisti caduti dê prezzi stannu trasfurmannu la viabbilità dô pruggettu. Li pruggetti di sarbamentu dî batterii ca nun avìanu senzu ecunòmicu ntô 2018 ora sunu cumpititivi. La Liggi pâ Riduzzioni di l'Inflazzioni ntruducìu crèditi fiscali pi l'archiviazzioni autònuma ntô 2022, migghiurannu ulteriormenti l'ecunumìa dô pruggettu e accilirannu la distribbuzzioni.
Tuttavia, la scala di l'investimentu nicissariu arresta stupenti. Lu guvernu dû Regnu Unitu stima ca l’archiviazzioni dî batterii e li tecnuluggìi dâ riti putissiru sarbari lu sistema energèticu dû Regnu Unitu nzinu a £40 miliardi nzinu ô 2050, ma p’arrivari a chistu puntu ci volunu nvestimenti anticipati granni. Li 12,5 GW di capacità stallati dâ California rapprisentunu miliardi di capitali distribbuitu, ma chistu cumprenni sulu na frazzioni di l'eventuali bisogni di archiviazzioni dô statu.
A cuncintrazzioni giugràfica dâ distribbuzzioni dâ batteria rifletti unni s’allinìanu l’ecunumìa e a pulìtica. Lu Texas (8 GW stallati ntô 2024) e la California (12,5 GW) nzèmmula ànnu cchiù assai di tri quarti dâ capacità dâ battirìa miricana. Tutti dui li stati hanu risorsi d'energìa rinnivàbbili sustanziali, pulìtichi di supportu e mircati di putenza ca ricumpenzanu finanziariamenti la flessibbilità di l'archiviazzioni.
A liveddu ntirnazziunali, la Cina pruduci circa la mità dâ capacità glubbali dî batterii e dumina la catina di furnitura dî matiriali primi. Li azzienni cinisi cuntrullanu cchiù dû 60% dâ capacità di pruduzzioni di batterii a ioni di litiu e cchiù dû 90% dâ capacità di prucidura di matiriali primi comu lu litiu, lu cubbartu, lu nichel e la grafiti. Chista cuncintrazzioni sulliva prioccupazzioni pâ sicurizza dâ fornitura e spinciù li sforzi pì custruiri capacità ri produzzioni occidentali, sebbeni a costi cchiù auti.
Sfidi e limitazzioni
Nustanti la crìscita rapida, la cunservazzioni dâ batteria havi ostaculi nun arrisurbuti ca vìnculanu lu so rolu ùrtimu ntâ transizzioni energètica.
Vinculi dâ matiriali prima
Pi scalari la sarbatura dâ battirìa nzinu a liveḍḍu di terawatt abbisogna di quantità massicci di litiu, cubbartu, nichel e autri matiriali. L'estrazzioni di litiu ntô disertu di Atacama dû Cili e posti simili àvi impatti ambientali mpurtanti, ntra cui l'impoverimentu di l'acqua e lu dannu a l'ecusistema. L’estrazzioni di cubbartu, cuncintrata nnâ Ripùbblica Dimucràtica dû Congu, cumporta prubblemi ètici e ammintali sustanziali.
Manu manu ca la pruduzzioni di batterii aumenta versu 965 gigawatt{1}}uri l'annu nta l’Europa nzinu ô 2030, la dumanna di matiriali aumintarà drasticamenti. Li colli ri buttiglia dâ catina ri appruvviggionamentu ponnu rallintari a distribbuzzioni o aumintari li costi, ‘n particulari si a dumànna ri veiculi elèttrici ‘n cuncurrenza crìa carenza. Lu sviluppu di nfrastrutturi di riciclaggio e chimichi alternativi comu li joni di sodiu rapprisenta nu percorsu avanti, ma nuḍḍu havi ancora scalatu abbastanza pi ridduciri la prissioni ncapu l'estrazzioni di matiriali virgini.
Prioccupazzioni di sicurizza e ambienti
Granni cuncintrazzioni di battirìi a ioni di litiu prisèntanu rìsichi di focu. Si virificàru diversi ‘ncendi nnâ struttura di archiviazzioni dî batterii di prufilu àutu, ntra cui ‘ncidenti nnâ struttura McMicken dû Sirvìzziu Pùbbricu di l’Arizona ntô 2019 e autri siti. Li sistemi muderni ncorpuranu sistemi sufisticati di suppressioni di l'incendi, gestioni termica e monitoraggiu, ma lu rischiu non fu eliminatu.
La fini-dû smaltimentu dâ vita prisenta n'autra sfida. Li batterii si digradanu nnô tempu, di sòlitu arrivannu ô 70-80% dâ capacità urigginali doppu 10-15 anni d'usu. Lu smaltimentu di chisti sistemi ‘n manera sicura e lu recuperu di matiriali prizziusi richiedi lu sviluppu di nfrastrutturi di riciclaggio ca appena esistunu oggi. Lu mudeḍḍu di valutazzioni dû riciclaggio dî battirìi a ioni di litiu di NREL cerca di mappari li catini di furnitura e l’impatti dû riciclaggio, ma lu riciclaggio dî battirìi a scala cummirciali arresta nascenti.
L’elittroliti chìmici ntê cèlluli dâ batteria ponnu èssiri càustici e piriculusi si pèrdunu. Li vicini dê strutturi di sarbamentu dê batterii pruposti certi voti s'oppònunu ê pruggetti pi chisti prioccupazzioni ambientali e di sicurizza, 'n particulari ntâ l'arii rurali unni li terri agrìculi putissiru èssiri nfluenzati di ncidenti.
Colli di buttiglia di ntircunnissioni e ntigrazzioni dâ riti
Aviri li batterii pronti pi èssiri stallati nun importa si nun si ponnu cunnèttiri â riti. La fila di ntircunnissioni ntê Stati Uniti addivintau nu collu di buttiglia mpurtanti. A cuminciari dô 2023, li pruggetti di archiviazzioni dê batterii ca circàvunu na cunnissioni â riti avìanu a affruntari tempi d'attesa massimi di 50 misi dâ richiesta nizziali a l'accordu di ntircunnissioni, doppu ca la custruzzioni vera ci volunu anni suverchi.
Chistu veni a diri ca li pruggetti ca arrivaru online ntô 2025 forsi s'unìru â fila di 'ntircunnissioni 'ntornu ô 2018. Li canciamenti dâ catina di appruvviggionamentu, li fluttuazzioni dê costi e l'evoluzzioni dâ tecnologgìa duranti chisti longhi tempi nfluenzanu la viabbilità dô pruggettu. Quarchi sviluppaturi abbannuna li pruggetti ntâ fila si l'ecunumìa si peggiura.
L'infrastruttura stissa dâ riti abbisogna di aggiornamenti pi manijari granni stallazzioni di batterii. Li sistemi di distribbuzzioni pruggittati pi nu flussu di putenza univirsali dî giniratura cintrali ê cunsumatura s’hannu a adattàrisi ê flussi bidirizziunali picchì li batterii iniettunu putenza duranti lu scaricamentu. Li sistemi di prutizzioni, l'attrizzatura di rigulazzioni dû vurtaggiu e li prugrammi di cuntrollu hannu bisognu di agghiornamenti.
Lu prubblema dû costu dâ durata-
La limitazzioni funnamintali arresta ecunòmica: li batterii a ioni di litiu funziònanu boni pi applicazzioni di 1-4 uri ma addivèntanu assai cari pi sarbari pi cchiù jorna. N’anàlisi dû Munnu dâ Fìsica dû 2023 calculau ca dari ô Regnu Unitu bastanti spazziu pi cummigghiari deci jorna cunzicutivi di ginirazzioni vasci-rinnovabbili-custassi circa £50 miliardi pi spazziu basatu ncapu l’idrògginu o na summa astrunòmica equivalenti pî batterii a costi attuali.
Eccu picchì sulu l'archiviazzioni dâ battirìa nun cunzenti li riti rinnivàbbili ô 100%. Pirìudi longhi di ginirazzioni di ventu e sulari ca si virìficanu nnâ maggiuranza dî riggiuna abbisognanu di na custruzzioni massiccia di capacità rinnivàbbili, di sviluppu di tecnuluggìi di sarbamentu a longa durata ca nun esìstinu ancora cummircialmenti, o mantinimentu di ginirazzioni di carboniu nucliari comu funti di gas naturali spidibbili.
Lu camminu avanti
La cunservazzioni dî batterii passau di spirimintali a essenziali pi l’energìi rinnivàbbili, ma lu sò rolu arresta nu cumpunenti di na trasfurmazzioni cchiù ampia dû sistema.
L'upiratùra dâ riti stannu ‘mparannu a organizzari sistemi sempri cchiù cumplessi. Mmeci di cuntrullari na para di cintinara di granni chianti, gistìsciunu miliuna di risursi distribbuiti comu batterii, pannelli sulari, turbini eòlichi e carichi cuntrullabbili. La ntiligginza artificiali e l’alguritmi di l’aducazziuni dî màchini aiùtanu a prividiri li schemi di ginirazziuni rinnivàbbili, a ottimizzari la spidizzioni dî batterii e a bilanciari la dumanna e l’offerta ntra li staggiuni dî sicunni e li staggiuni.
Portu Ricu è n'esempiu dô putinziali di l'archiviazzioni nta l'ambienti particularmenti difficili. La vulnerabilità di l'isula a l'uragani e li risultanti interruzzioni di l'elettricità rennunu funnamintali la risistenza energètica. NREL aiutau a distribbuiri singuli sistemi di battirìi sulari - e - nta tuttu Portu Ricu, dannu putenza di riserva quannu la riti principali fallisci e riducennu l'affidabbilità a carburanti fussili mpurtati cari.
La ricerca cuntinua supra li tecnologgìi ca putissiru affruntari li lacuni ristanti ntô spazziu di archiviazzioni. Si stannu sviluppannu batterii a ferru, ca putissiru sarbari enirgìa pi 100 uri. Li migghiuramenti dâ battirìa a flussu putissiru arriddùciri l'impronta e li costi. L'immagazzinamentu tèrmicu-usannu l'elittricità pi scaldari la rina, lu sali o autri matiriali-offri n'autra strata pi applicazzioni di longa durata, supratuttu pû caluri nnustriali. La "batteria dâ rina" dâ Finlandia sarba 8 megawatt di enirgìa tèrmica a 600 gradi pi dari riscaldamentu ê casi e ê strutturi vicini.
La ntigrazzioni di l'archiviazzioni câ tecnologgìa dô veiculu-a-grid rapprisenta n'autra fruntera. Li màchini elèttrici hannu na capacità mpurtanti dâ battirìa ca sta inattiva la maggiuranza dû tempu. La tecnuluggìa di carica bidirizziunali putissi cunsentiri ê EV di scaricari l'energìa ntâ riti duranti li pirìudi di punta, trasfurmannu essenzialmenti miliuna di veiculi nta risursi di archiviazzioni distribbuiti. L’Australia e avutri paìsi stannu circannu mappi ri strata pì rènniri chista tecnuluggìa standard.
A pulìtica e a pruggettazzioni dû mircatu sunnu cruciali. Li riggiuni ca crìunu ambienti regolamentari favurevuli e miccanìsimi di mircatu ca apprizzanu currettamenti li multipli vantaggi dâ archiviazzioni prubbabbirmenti vìrinu na distribbuzzioni cchiù rapida. Li crèditi fiscali ri archiviazzioni dâ Liggi pâ riduzzioni dâ ‘nflazzioni dî Stati Uniti acciliràru u sviluppu; nu supportu pulìticu sìmili nnî autri jurisdizzioni putissi spinciri a crìscita glubbàli.
Ciò ca addiventa chiaru esaminannu li provi è ca l'archiviazzioni dâ batteria si spustò dî margini â currenti principali dâ pianificazzioni energètica. Li 26 GW stallati ntê Stati Uniti â fini dû 2024, puru si su' mpurtanti, rapprisentunu sulu lu principiu. La prujizzioni di BloombergNEF di 220 gigawatt di agghiunti annuali 'n tuttu lu munnu nzinu ô 2035 suggirisci ca l'attuali tassu di crìscita, si sustinutu, renni l'archiviazzioni dî batterii funnamintali pi l'upirazzioni dâ riti comu linii di trasmissiuni o trasfurmatura.
A tecnuluggìa nun arrisolvi tutti li prubblemi. L'archiviazzioni staggiunali arresta elusiva, li catini di fornitura di matiriali hanu a affrontari vinculi e li costi hannu a cuntinuari a diminuiri. Ma a traiettòria è chiara: li enirgìi rinnivàbbili scalàru rapidamenti quannu li costi scinnìru sutta a parità dî carburanti fossili; l'archiviazzioni dî battirìi ora sta siguennu lu stissu schema e li sistemi nicissari pi gistiri na riti sempri cchiù rinnivàbbili stannu pigghiannu furma ‘n tempu riali.
Dumanni spissu fatti
Quantu tempu li sistemi di sarbamentu dî batterii ponnu sarbari enirgìa?
La majurìa dî sistemi di battirìi a ioni a litiu a scala di griglia - stallati oji su' pruggittati pi 1 a 4 uri di durata di scarica. Chistu signìfica ca ponnu dari la sò putenza nominali cumpleta pi chiḍḍu pirìudu prima di svuotari. Quarchi sistema cchiù novu s'allunga nzinu a 6-10 uri, ma durati cchiù longhi aumentunu assai li costi. La durata di cunsirvazzioni dipenni dâ capacità fìsica dâ battirìa (misurata ‘n megawatt-uri) divisa pâ so tassu di scarica (misurata ‘n megawatt).
Quali è la durata di nu sistema di sarbamentu dâ battirìa 'n scala a griglia-?
Li muderni battirìi a ferru fusfatu di litiu usati nnâ riti di sòlitu mantèninu funziunalità adatti pi 10 -16 anni, a sicunna dî schemi d'usu. Li sistemi dî batterii pàssanu pi migghiara di cicli di càrrica-scarica duranti la sò vita, pirdennu a picca a picca la capacità. Quannu li pristazzioni digradanu nzinu a circa lu 70-80% dâ capacità urigginali, li batteri di sòlitu ànnu bisognu di èssiri scanciati, puru si li ricerchi ncapu a riutilizzari li batteri digradati pi applicazzioni cchiù picca esigenti cuntinuanu.
Picchì li costi dâ battirìa càlanu accussì rapidamenti?
Tri fattura fannu calari li costi dâ battirìa. Prima, 'na scala ri produzzioni massiccia pì veiculi elèttrici criò volumi ri produzzioni ca riducìru li costi unitari. ‘N secunnu locu, li migghiuramenti ‘ncrimintali nnâ chìmica dâ batteria aumintaru a dinsità enirgètica e ridduciru li bisogni ri matiriali. Terzu, a cuncurrenza ntra li produtturi, ‘n particulari li produtturi cinìsi, criò n’offerta eccessiva ntô 2024, spincennu ultiriurmenti li prezzi â vascia. Li curbi ri ‘mparari suggirìsciunu ca li costi cuntinuarunu a diminuìri man manu ca li volumi ri produzzioni cumulativi aumentanu.
Li batterii ponnu scanciari completamenti li chianti a gas naturali?
Nun câ tecnuluggìa attuali. Li batterii su' boni pi scanciari li chianti "peaker" ca funziònanu pi quarchi ura ogni jornu duranti la dumanna cchiù auta. Com’è-è, li chianti a ciclu cumminatu a gas naturali ca funzionanu ‘n manera cuntinua e dùnanu affidabbilità pi tanti jorna sunnu diffìcili di scanciari cchî batterii a causa di limitazzioni di durata e costi. Na riti cumpletamenti rinnivàbbili avissi bisognu di na custruzzioni massiccia di batterii, di tecnuluggìi di archiviazzioni a longa durata ca nun esìstinu ancora cummircialmenti, o di na ginirazzioni di carboniu vasciu comu nucliari o giutèrmica.
Comu fannu soldi li sistemi di archiviazzioni dî batterii?
Li pruggetti di archiviazzioni dî batterii gèniranu entrati di cchiù fonti ô stissu tempu, na pràtica chiamata "impilamentu di entrati". Guadagnanu redditu dî sirvizzi di rigulazzioni dâ friquenza, pagamenti dû mircatu dâ capacità pi èssiri dispunìbbili duranti li pirìudi di punta, arbitraggiu energèticu accattannu putenza a vasciu prezzu e vinnennu duranti li picchi dî prezzi, e nta quarchi casu richièdunu riduzzioni dî càrrichi o sirvizzi di putenza di riserva. A misculanza ri fonti ri redditu cancia ‘n basi â riggiùni e â struttura dû mircatu.
Li sistemi di archiviazzioni dî batterii sunnu sicuri?
Li sistemi di batterii 'n scala grid-nchiùjinu granni funziunalità di sicurizza ntra li quali sistemi di suppressioni dû focu, gistioni tèrmica, monitoraggiu cuntinuu e prutizzioni fìsichi. Cumunca, ci su' rìsichi ca li batterii a ioni di litiu ponnu pigghiari focu si su' danneggiati o manijati sbagghiati, e si virificàru assai ncidenti di prufilu àutu. Li standard di sicurizza continuunu a evolviri man manu ca la nnustria matura e li strutturi muderni ncorpurunu lizziuni di distribuzzioni pricidenti. La chimica LFP è giniralmenti cchiù sicura di chiḍḍa NMC pi na megghiu stabbilità tèrmica.