Studio su sistemi di accumulo energetico industriale sostenibili pubblicato

Poiché l'elettrificazione dei trasporti continua a progredire, lo sviluppo continuo di tecnologie di accumulo energetico sostenibili è essenziale. Anche molte aziende manifatturiere integrano sistemi di accumulo energetico, ad esempio per garantire un'alimentazione ininterrotta (UPS) per processi sensibili. Si creano ulteriori opzioni di impiego grazie all'integrazione di energie rinnovabili e alla loro produzione volatile. Queste includono, tra le altre cose, la riduzione del prelievo di energia dalla rete o l'ottimizzazione dell'autoconsumo.

In questo contesto, il Fraunhofer IPA e l'Istituto per l'efficienza energetica nella produzione EEP dell'Università di Stoccarda, finanziati dal Ministero per l'Ambiente, il Clima e l'Energia della Baden-Württemberg, hanno condotto e ora pubblicato lo studio ESIP «Accumulo energetico nei sistemi di produzione». Lo studio identifica le possibili opzioni di impiego per i sistemi di accumulo energetico nei sistemi di produzione e descrive lo stato attuale delle tecnologie di accumulo energetico, nonché le sfide e le opportunità attuali.

Per valutare il potenziale dell'accumulo energetico, sono state condotte interviste con esperti e un sondaggio online. Tra l'1 agosto e il 18 ottobre 2018, hanno partecipato allo studio 269 persone, di cui 136 dati sono stati infine inclusi nell'analisi. Sono state poste domande, tra le altre, sulle possibilità di integrazione tecnica, le tecnologie di accumulo impiegabili, la concorrenza, le sfide, le motivazioni e la redditività. Inoltre, sono state condotte otto interviste con esperti. Nelle aziende di molti degli esperti selezionati, sono già in uso sistemi di accumulo energetico.

Opzioni di impiego

Per i sistemi di accumulo energetico esistono numerose opzioni di impiego nel contesto industriale. Fondamentalmente, si può distinguere tra opzioni di impiego per la sicurezza della produzione, l'ottimizzazione del prelievo energetico e i servizi di sistema. Le opzioni di impiego per la sicurezza della produzione sono già consolidate, mentre le opzioni per l'ottimizzazione del prelievo energetico stanno diventando sempre più interessanti per le aziende manifatturiere. Le opzioni di impiego attraverso i servizi di sistema sono viste solo come un effetto collaterale per aumentare la redditività.

Tecnologie disponibili

I sistemi di accumulo a inerzia, i condensatori e le batterie al piombo-acido sono tra le tecnologie mature disponibili sul mercato. Le batterie al litio sono sulla buona strada per raggiungere questo livello. Anche le batterie a flusso redox possono svolgere un ruolo importante grazie alla loro configurazione separata di potenza e capacità.

Riduzione dei costi

Tutte le tecnologie di accumulo energetico presentano costi di produzione elevati a causa delle basse quantità di produzione. Una riduzione dei costi di investimento potrebbe essere raggiunta tramite la produzione di massa per quasi tutte le tecnologie considerate. Un'altra possibilità per ridurre i costi elevati di investimento negli accumulatori energetici è l'uso di batterie di seconda vita provenienti da veicoli elettrici, poiché il riutilizzo di batterie usate per applicazioni stazionarie può generare effetti economici ed ecologici positivi.

Rimozione degli ostacoli

Oltre alla redditività, anche le regolamentazioni rappresentano una sfida per l'integrazione dei sistemi di accumulo energetico. Inoltre, nel settore manca di esperienza, know-how e dimostratori pratici. Il principale motore per l'integrazione degli accumulatori energetici è la necessità di aumentare l'efficienza sia dal punto di vista economico che energetico.

Conclusioni

Attualmente, per l'applicazione stazionaria, vengono impiegati più frequentemente sistemi di accumulo energetico elettrici o elettrochimici. Anche in futuro, queste tecnologie di accumulo energetico – almeno per opzioni di impiego a breve e medio termine – continueranno a dominare il mercato. I sistemi di accumulo termico acquisiranno importanza. Le batterie al litio hanno un grande potenziale anche per applicazioni stazionarie, e tecnologie di accumulo non ancora mature sul mercato, come le batterie a flusso redox, potrebbero diventare interessanti per applicazioni stazionarie in futuro, secondo i partecipanti al sondaggio. Un'opportunità significativa per le aziende risiede nello sviluppo e nell'implementazione di sistemi di accumulo ibridi.

Essi sono costituiti da sistemi di accumulo elettrici ed elettrochimici o elettrici e termici. L'integrazione dei sistemi di accumulo per ottimizzare il prelievo energetico sta diventando sempre più interessante per le aziende, ma la redditività rimane la sfida principale. Le aziende tendono a preferire un grande accumulo centrale per disaccoppiare energeticamente dalla rete. Grazie a grandi sistemi di accumulo centrali, è possibile un impiego multifunzionale, migliorando l'utilizzo e aumentando la redditività. La riduzione dei costi, trainata dall'innovazione tecnologica e dall'aumento della produzione di massa, rimane il fattore più importante per la redditività.

In breve

Lo studio «Accumulo energetico nei sistemi di produzione» identifica diverse opzioni di impiego per sistemi di accumulo stazionari nel contesto industriale. Vengono inoltre presentate le tecnologie di accumulo attualmente disponibili e descritte le opportunità e le sfide attuali.

Finanziato da: Ministero per l'Ambiente, il Clima e l'Energia, Baden-Württemberg

Autori: Fabian Zimmerman, Alexander Emde
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Raoul Laribi, Diana Wang, Alexander Sauer
Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stoccarda
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stoccarda

Anno: 2019