Energia 24/7: il futuro si basa sullo stoccaggio

Il sistema energetico globale sta attraversando una profonda trasformazione. Quella che era iniziata come una transizione graduale verso un’energia più pulita si è trasformata in una riconfigurazione strutturale del modo in cui l’elettricità viene generata, trasmessa e consumata. Riteniamo che la combinazione di generazione rinnovabile e accumulo di energia sia destinata a trasformare i mercati elettrici globali.

Le batterie sono in uso da oltre 200 anni, ma la loro diffusione ha subito un'accelerazione negli ultimi tempi

Sebbene le batterie esistano da più di due secoli, la loro importanza nei sistemi energetici moderni è aumentata notevolmente. I progetti su larga scala che combinano energia solare e sistemi di accumulo possono solitamente essere portati a termine in un arco di tempo compreso tra i due e i tre anni, molto più rapidamente delle nuove centrali a gas, spesso soggette a lunghi processi di approvvigionamento e autorizzazione. Tempi di sviluppo più brevi sono particolarmente preziosi nei mercati con un urgente bisogno di capacità di generazione aggiuntiva. I costi dei sistemi chiavi in mano¹ sono oggi molto più bassi rispetto a pochi anni fa e si prevede che continueranno a scendere. In combinazione con l’innovazione tecnologica e le economie di scala, la riduzione dei costi ha reso i sistemi di stoccaggio di energia (ESS) commercialmente validi (si veda il grafico 1).

I progetti di batterie su larga scala sono ormai in grado di generare rendimenti che li rendono finanziariamente interessanti per gli investitori. La loro economicità è sostenuta dall’ampliamento degli spread infragiornalieri dei prezzi dell’elettricità e da un mix più ampio di fonti di ricavo. Queste comprendono non solo i tradizionali contratti di acquisto di energia, ma anche l’arbitraggio, i servizi di supporto alla rete (servizi ancillari) e i mercati della capacità.

Rendere più affidabile l’elettricità rinnovabile

Le energie rinnovabili hanno un limite ben noto: la produzione di elettricità dipende dalle condizioni meteorologiche e dall’ora del giorno. L’accumulo a batteria affronta sempre più questa sfida rendendo l’elettricità rinnovabile disponibile quando serve e non solo quando viene generata. In questo modo l’elettricità rinnovabile può essere distribuita più ampiamente su richiesta e, in alcuni casi, fornire elettricità che si avvicina alla fornitura di carico di base²

I sistemi di stoccaggio spostano l’elettricità dai periodi di produzione in eccesso ai periodi di maggiore domanda, contribuendo a stabilizzare le reti e a fornire capacità di riserva quando necessario. Questo, a sua volta, rende più prevedibile la produzione rinnovabile e ne aumenta il valore all’interno del sistema elettrico. In diversi mercati, i sistemi che combinano energia solare e accumulo sono già in grado di soddisfare una quota sostanziale della domanda continua di energia elettrica a costi competitivi rispetto alle centrali a gas.

La collocazione congiunta degli impianti di stoccaggio e delle fonti rinnovabili amplifica questi vantaggi migliorando l’efficienza (ad esempio, grazie alla condivisione delle infrastrutture di rete e ai risparmi in termini di progettazione, approvvigionamento e costruzione) e sbloccando ulteriori flussi di entrate attraverso l’arbitraggio, i servizi di rete o i pagamenti per la capacità, il che può rendere i progetti più finanziabili e attraenti per gli istituti di credito.

Caso di studio: Data center alimentati da sistemi solare più stoccaggio

I data center sono un ottimo esempio del perché un’energia rinnovabile affidabile stia diventando più importante (si veda il grafico 2). La loro domanda di energia cresce rapidamente e un’alimentazione elettrica continua è essenziale per il loro funzionamento.

Secondo BloombergNEF (BNEF), i sistemi che combinano energia solare e stoccaggio sono già in grado di fornire circa il 70% del carico di base richiesto dai data center in diversi mercati, a costi competitivi rispetto alle turbine a gas a ciclo combinato. Si tratta di una soglia significativa, poiché i data center dipendono da una fornitura di energia elettrica continua e di alta qualità.

I vantaggi economici sono particolarmente interessanti nelle regioni con abbondanti risorse solari o con prezzi elevati del gas, come la Spagna, l’India e alcune zone del Medio Oriente. In Spagna, ad esempio, il sistema “solare più stoccaggio” è in grado di soddisfare una quota consistente della domanda di carico di base a un costo standardizzato notevolmente inferiore rispetto alla produzione da gas.

Dal punto di vista del sistema energetico, l'accumulo consente di allineare la produzione solare ai profili di domanda, trasformando l'energia generata durante il giorno in una fonte programmabile e disponibile per coprire i picchi di consumo serali o il fabbisogno continuo. Questa flessibilità è particolarmente preziosa per i data center, dove anche brevi interruzioni o oscillazioni dell'alimentazione elettrica possono comportare costi economici significativi.

Tuttavia, il caso illustra anche i limiti attuali. Raggiungere livelli più elevati di copertura del carico di base richiede in genere un sovradimensionamento³ sia della generazione solare che della capacità di stoccaggio, il che aumenta l’occupazione del suolo e i requisiti di capitale iniziale, specialmente nelle regioni meno soleggiate.

Ciononostante, la direzione da seguire sembra chiara: la combinazione «solare più stoccaggio» sta rapidamente diventando un’alternativa valida al gas per alimentare le infrastrutture digitali di ultima generazione, nonché una leva fondamentale per la decarbonizzazione di una delle fonti di domanda di elettricità in più rapida crescita.

La sicurezza energetica e il ruolo dello stoccaggio

I recenti sviluppi geopolitici hanno richiamato l’attenzione sull’importanza dell’indipendenza energetica⁴. I Paesi fortemente dipendenti dai combustibili fossili importati sono esposti a interruzioni delle forniture e a prezzi dell’energia volatili. Le rinnovabili abbinate allo stoccaggio adottano un approccio diverso. Una volta installati, questi sistemi generano elettricità principalmente da risorse nazionali e richiedono un apporto continuo di combustibile minimo, il che riduce l’esposizione ai mercati globali delle materie prime e può rafforzare la sicurezza energetica di lungo periodo. I periodi di prezzi più alti dei combustibili fossili rafforzano ulteriormente le ragioni a favore della generazione rinnovabile abbinata all’accumulo.

Oltre all’intermittenza, una delle sfide più urgenti che la transizione energetica deve affrontare è la capacità della rete⁵. In molte regioni, l’infrastruttura obsoleta e la crescente congestione⁶ stanno limitando l’integrazione di nuovi progetti nel settore delle energie rinnovabili. Lo stoccaggio in batterie può contribuire ad affrontare queste sfide fungendo da risorsa di rete flessibile e distribuita. È in grado di assorbire l’elettricità in eccesso, immettere energia durante i picchi di domanda e funzionare efficacemente come una «linea di trasmissione virtuale», contribuendo ad alleviare la congestione. Ciò consente ai gestori di rete di sfruttare al meglio le infrastrutture esistenti, riducendo al contempo la necessità di espansioni della rete costose e dispendiose in termini di tempo. Lo stoccaggio può inoltre ridurre la limitazione della produzione da fonti rinnovabili e prolungare la durata delle infrastrutture di rete. Nei mercati in cui l’accesso alla rete sta diventando un collo di bottiglia, lo stoccaggio è destinato a diventare sempre più essenziale per sbloccare nuova capacità.

La crescita su larga scala incontra la realtà della filiera

Le prospettive dello stoccaggio di energia restano convincenti (si veda il grafico 3), ma sono accompagnate da sfide, soprattutto all’interno della filiera delle batterie. La produzione di batterie abbraccia un’ampia gamma di settori, tra cui attività minerarie, chimica, semiconduttori e impiantistica.

I minerali essenziali come litio, nichel e cobalto rappresentano oltre la metà dei costi di produzione delle batterie e i loro prezzi possono oscillare molto, spesso più dei prezzi del petrolio. Inoltre, raffinazione e lavorazione sono fortemente concentrate, con la Cina leader nella produzione di materiali chiave per batterie e componenti delle celle. Ciò crea rischi sia economici sia geopolitici, tanto più che la domanda globale di batterie è in aumento. Sono tuttavia in corso sforzi significativi per diversificare le filiere, rendere locale la produzione e sviluppare chimiche alternative come le batterie agli ioni di sodio, che si basano su materiali più abbondanti.

Il riciclo delle batterie è un altro elemento importante per rafforzare la filiera. Recuperare materiali chiave dalle batterie usate e dagli scarti di produzione può ridurre la dipendenza dalle materie prime primarie e migliorare la sicurezza degli approvvigionamenti. Con il tempo, si prevede che i materiali riciclati copriranno una quota crescente della domanda. Questa transizione introduce di fatto la circolarità nella catena del valore delle batterie, trasformando un processo ad alta intensità di risorse in un sistema più sostenibile. Per ora, tuttavia, il riciclo è ancora in una fase iniziale. La maggior parte delle batterie è ancora in servizio, il che limita la quantità di materiale disponibile per il riciclo, e alcuni processi restano tecnicamente impegnativi, in particolare l’estrazione efficiente di determinati materiali. Ciononostante, si prevede che i progressi nella tecnologia di riciclo e l’aumento dei volumi lavorati miglioreranno la resilienza degli approvvigionamenti, favoriranno costi più stabili e ridurranno nel tempo l’impatto ambientale della produzione di batterie.

Opportunità lungo tutta la catena del valore

La transizione verso l’elettricità rinnovabile abbinata allo stoccaggio di energia crea, a nostro avviso, interessanti opportunità di investimento lungo l’intera catena del valore. A monte, le società attive nell’estrazione, nella lavorazione e nella raffinazione di minerali essenziali come litio, rame, nichel e terre rare appaiono ben posizionate per beneficiare della crescente domanda di elettrificazione. Nelle fasi intermedie e a valle, le opportunità includono i produttori di impianti per la produzione di batterie, celle, moduli solari, inverter ed elettronica di potenza, oltre ai fornitori di infrastrutture di rete e apparecchiature di trasmissione. Anche i servizi di pubblica utilità e gli sviluppatori di energie rinnovabili che integrano soluzioni di stoccaggio potrebbero beneficiarne, man mano che i sistemi elettrici diventano più flessibili e affidabili. Nel loro insieme, questi settori offrono agli investitori un’esposizione diversificata alla crescita strutturale di un sistema energetico più elettrificato, sicuro e a basse emissioni di carbonio.

Una nuova base per i sistemi energetici

La combinazione di rinnovabili e stoccaggio sta cambiando il modo in cui funzionano i sistemi elettrici. Ciò che inizialmente serviva a gestire l’intermittenza delle energie rinnovabili contribuisce ora a una gamma più ampia di obiettivi, tra cui decarbonizzazione, stabilità della rete e sicurezza energetica. Con sistemi elettrici sempre più elettrificati, decentralizzati e digitali, riteniamo che le rinnovabili abbinate allo stoccaggio diventeranno probabilmente non solo una parte della transizione energetica, ma la base del sistema energetico del futuro.