Mercato elettrico in Italia: quale ruolo per lo storage e le forme di aggregazione virtuale

Indice:

• Le configurazioni “fisiche” del mercato elettrico in Italia
• Le configurazioni “virtuali” del mercato elettrico in Italia e Progetti Pilota in corso
• Il modello Energy & Strategy di valutazione economica delle nuove configurazioni elettriche in Italia
• Le prospettive di evoluzione tecnologica: i sistemi di storage al servizio delle configurazioni elettriche

Il 25 ottobre sarà presentata a Milano, nell’ambito del convegno Electricity Market Report 2018: quale ruolo per lo storage e le forme di aggregazione virtuale in Italia?, la 2a edizione Report sul Mercato Elettrico, realizzato dall’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano, che approfondisce, attraverso un campione significativo di interviste qualificate agli operatori del settore, le trasformazioni in atto nel mercato elettrico, considerando anche la normativa di riferimento.

Vi proponiamo in anteprima i principali risultati del Rapporto, invitandovi a partecipare al convegno iscrivendovi alla presentazione del report.
Ai presenti sarà consegnata in omaggio una copia della 2a edizione dell’Electricity Market Report.

A fondo pagina il PDF con l’Executive Summary completo, a firma degli Ing. Giulia Besozzi e Andrea Di Lieto.

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Il mercato elettrico è un sistema particolarmente complesso, sia per l’estrema diffusione e varietà “ingegneristica” delle infrastrutture e dei sotto-sistemi che lo compongono, sia per la presenza di un sistema regolatorio molto delicato, giacché deve mantenere gli equilibri tra fonti e impieghi di uno dei beni più preziosi, l’energia.

Ciò nonostante è un sistema in continua evoluzione e dove sia le configurazioni “fisiche”, sia – soprattutto – quelle “virtuali” di aggregazione di infrastrutture e sotto-sistemi hanno subito, e soprattutto saranno destinate a subire, profondi cambiamenti.

A comprendere meglio come funzionano e che ritorni economici potenziali abbiano queste nuove configurazioni è dedicata in larga misura questa seconda edizione dell’Electricity Market Report.

Le configurazioni “fisiche” del mercato elettrico in Italia

Negli ultimi anni, in seguito ai diversi provvedimenti legislativi e ai provvedimenti dell’autorità, il quadro definitorio in materia di configurazioni «fisiche» è stato ripetutamente modificato e rinnovato.

Il quadro normativo oggi vigente è descritto dalle seguenti delibere:

• 578/2013/R/eel: che definisce le modalità per la regolazione dei servizi di connessione, misura, trasmissione, distribuzione, dispacciamento e vendita nel caso di configurazioni impiantistiche rientranti nella categoria dei sistemi semplici di produzione e consumo (SSPC), ivi inclusi i sistemi efficienti d’utenza (SEU).
• 539/2015/R/eel: che definisce la regolazione dei servizi di connessione, misura, trasmissione, distribuzione, dispacciamento e vendita nel caso di Sistemi di Distribuzione Chiusi.

Rimandando al testo esteso per gli approfondimenti, è qui possibile delineare per macrotipologia le caratteristiche salienti delle diverse opzioni a disposizione.

Le reti elettriche sono definite come sistemi elettrici a configurazione complessa che non possono essere ricondotti ad uno schema semplificato in cui ci sia un unico punto di connessione, un unico produttore di energia elettrica responsabile della gestione degli impianti di produzione e un unico cliente finale. Pertanto tali sistemi sono riconducibili ad uno schema in cui coesistono una pluralità di clienti finali e/o produttori di energia elettrica.

Il sistema di distribuzione chiuso (SDC) è una rete elettrica privata che distribuisce energia elettrica all’interno di un sito industriale, commerciale o di servizi condivisi, geograficamente limitato e che non rifornisce clienti civili, fanno eccezione i nuclei familiari assunti dal proprietario del sistema di distribuzione o legati a quest’ultimo da un vincolo simile. Il SDC è caratterizzato dal fatto che le operazioni o il processo di produzione degli utenti del sistema in questione sono integrati, oppure dal fatto che distribuisce energia elettrica principalmente al proprietario o al gestore del sistema o alle loro imprese correlate.

Ad oggi, in Italia sono censiti, in tutto 111 configurazioni di Sistemi di Distribuzione Chiusi, localizzati soprattutto nelle regioni del Nord Italia.

All’interno dei Sistemi Semplici di Produzione e Consumo (SSPC), il Sistema Efficiente di Utenza (SEU), dal 2 febbraio 2016 è definito come un sistema in cui uno o più impianti di produzione di energia elettrica alimentati da fonti rinnovabili ovvero in assetto cogenerativo ad alto rendimento, gestiti dal medesimo produttore, eventualmente diverso dal cliente finale, sono direttamente connessi,

per il tramite di un collegamento privato senza obbligo di connessione di terzi, all’unità di consumo di un solo cliente finale (persona fisica o giuridica) e sono realizzati all’interno di un’area, senza soluzione di continuità, al netto di strade, strade ferrate, corsi d’acqua e laghi, di proprietà o nella piena disponibilità del medesimo cliente e da questi, in parte, messa a disposizione del produttore o dei proprietari dei relativi impianti di produzione.

Le configurazioni “virtuali” del mercato elettrico in Italia e Progetti Pilota in corso

Il nuovo paradigma del mercato elettrico si lega al crescente utilizzo della generazione distribuita, sia in termini di capacità di offerta al mercato sia in termini di flessibilità offerta agli operatori della rete per il suo continuo bilanciamento. Nuovi concetti, come la “flessibilità” o lo “active demand response”, e nuovi player del mercato elettrico come gli “aggregatori” o “balancing service provider (BSP)”, emergono come protagonisti nei più recenti modelli di business verso cui sta migrando la frontiera competitiva.

Recentemente anche l’Italia, mediante l’introduzione della delibera 300/2017 da parte dell’ARERA, ha avviato con Terna una serie di progetti pilota per permettere anche alla generazione distribuita la partecipazione al mercato dei servizi di dispacciamento (MSD).

Sono state quindi introdotte le Unità Virtuali Abilitate (UVA) e la nuova figura nodale dell’aggregatore in qualità di abilitatore della partecipazione delle unità non rilevanti al Mercato dei Servizi di Dispacciamento (MSD).

Gli aggregatori, ossia i fornitori di servizi che su richiesta accorpano una pluralità di unità di consumo o una pluralità di unità di produzione e di consumo per venderli o metterli all’asta in mercati organizzati dell’energia, possono permettere ai clienti finali di modulare i propri carichi elettrici e in questo modo di partecipare al mercato di dispacciamento. Aggregando unità di produzione o di consumo, infatti, si riescono a movimentare volumi sufficienti per poter partecipare al MSD.

Sono quattro – rappresentate in figura – le possibili configurazioni “virtuali” nel nostro mercato elettrico.

Si rimanda al PDF allegato per il dettaglio delle 4 tipologie di aggregatore e dei progetti pilota collegati.

Il quadro sui progetti pilota italiani mostra i primi timidi tentativi di applicazione di configurazioni virtuali nel nostro Paese, va segnalato che anche a livello globale la diffusione di queste configurazioni è da considerarsi ancora a livello embrionale.

Infatti, sono solo 197 i progetti a livello globale che, seppur con caratteristiche leggermente diverse dalle attuali configurazioni italiane, possono essere classificati come progetti di configurazioni elettriche fisiche, in particolare micro-reti, e «virtuali».

Il 61% dei progetti è alimentato sia da energie rinnovabili sia da fonti tradizionali, mentre il 34% dei progetti alimenta la rete solamente con energie rinnovabili. I pannelli fotovoltaici sono la tecnologia che viene maggiormente utilizzata per le configurazioni analizzate (63%), seguita da eolico (31%), idroelettrico (5%) ed infine biomassa (1%).
Il 56% dei progetti, inoltre, a supporto degli impianti, ha installato anche sistemi di accumulo.

Il modello Energy & Strategy di valutazione economica delle nuove configurazioni elettriche in Italia

Una delle ragioni per cui i modelli di configurazione elettrica soprattutto virtuali non sono ancora diffusi è indubbiamente da ricercarsi nella sostenibilità economica.
Con l’obiettivo di investigare più nel dettaglio questo tema si è costruito – con assunzioni basate sulle informazioni raccolte ed elaborate durante la ricerca da Energy & Strategy – un modello teorico di valutazione della convenienza economica per l’utente energetico (opportunamente aggregato in community) e per l’eventuale «gestore» (virtuale o reale, esistente o costituito ad hoc) della community stessa.

Il modello teorico di valutazione è poi stato applicato ad una serie di casi di studio rappresentativi delle possibili configurazioni applicabili ai comparti residenziale, commerciale ed industriale, secondo il dettaglio riportato in figura, con l’obiettivo appunto di fornire una visione di sintesi sulla convenienza economica – alle condizioni esistenti nel modello – delle diverse configurazioni.

Nel pdf i principali approfondimenti con particolare riferimento al modello di funzionamento della community.

Tra i casi analizzati emerge che soltanto in due casi è conveniente la creazione di una community virtuale, in particolare nel caso del centro commerciale e del distretto industriale. In entrambi questi ambiti di analisi infatti, gli utenti riescono ad avere una buona profittabilità sia se decidono di affidarsi al gestore esistente, sia se si affidano ad un gestore ad hoc che effettua le offerte sul Mercato dei Servizi di Dispacciamento e versa una percentuale dei suoi ricavi agli utenti stessi.

Le prospettive di evoluzione tecnologica: i sistemi di storage al servizio delle configurazioni elettriche

Nell’analisi è stata considerata anche la casistica di installazione di un impianto di produzione affiancato da batterie di accumulo per lo storage di elettricità. Tra le diverse configurazioni analizzate si sono qui presi in considerazione i due casi estremi:

• l’installazione di una batteria di piccola taglia in un condominio
• l’installazione di uno storage di taglia maggiore nel distretto industriale:

Nel caso del condominio, la taglia del sistema di accumulo utilizzata è pari a 10 kWh e le soluzioni di storage che possono essere impiegate sono le batterie al Litio e le batterie al Piombo-Acido.
Per quanto riguarda invece il distretto industriale, composto da otto imprese differenti tra loro, lo storage elettrochimico impiegato, a causa degli elevati consumi e dell’ingente taglia dell’impianto fotovoltaico installato, richiede una taglia di 1.500 kWh. Nell’ambito del distretto industriale è possibile quindi utilizzare sistemi di accumulo di diverse tipologie: batterie al Litio, batterie al Piombo-Acido, batterie al Sale e infine batterie al Vanadio.

In entrambi i casi la batteria rimane il componente che sul prodotto finito ha un’incidenza maggiore in termini di costi (63% – 66% nel caso del residenziale e 75% – 85% nel caso del distretto industriale) e alle analisi che prevedevano al 2025 una caduta di prezzo delle batterie al Litio, nell’ambito residenziale, nell’ordine del 25%- 30% e nell’ambito industriale nell’ordine del 39%- 44% si aggiunge un’ulteriore decrescita dell’8% -10% per il residenziale e del 18% per l’insdutriale, segno di come la tecnologia stia raggiungendo un sempre più elevato grado di maturità.

All’aumentare della taglia dello storage elettrochimico e della complessità di gestione del sistema, l’«aggregatore» deve servirsi di un più complesso sistema di controllo. Il sistema di controllo oggi utilizzato dai diversi operatori (non solo «aggregatori virtuali») per controllare, ottimizzare le prestazioni del sistema di accumulo e di generazione, costituito da diversi strumenti informatici, è l’Energy Management System. Si tratta della parte fondamentale che permette alla batteria di interagire in differenti modalità con diversi «soggetti» in base al contesto di utilizzo.

Le prospettive delle nuove configurazioni per il mercato elettrico in Italia

Nei casi studio analizzati, la tecnologia non rappresentano una barriera per l’abilitazione delle configurazioni in esame. Le tecnologie utilizzate nelle analisi, quali gli impianti fotovoltaici e i sistemi di storage, sono asset ormai consolidati e diffusi sul mercato.

Di contro, invece, tutti i casi studio sono «bloccati» dalla normativa vigente, la quale non permette ad oggi la creazione di energy community, ossia di aggregazioni di unità di consumo e produzione che non siano nella configurazione one-to-one.

La metà dei casi studio, tuttavia, oltre ad avere una barriera normativa ha anche una forte barriera economica, trainata principalmente dagli alti costi specifici degli impianti fotovoltaici di piccola taglia e dei sistemi di accumulo.

Le evoluzioni del settore elettrico mostrano, infatti, una chiara direzione verso nuovi paradigmi che non potranno prescindere da una sempre maggiore diffusione dell’autoproduzione proveniente da impianti a fonte di energia rinnovabile.

Le evoluzioni del sistema elettrico coinvolgeranno con ogni probabilità tutti gli ambiti considerati (residenziale, commerciale, industriale) ma è altrettanto ragionevole ipotizzare che la realizzazione di alcune delle configurazioni ipotizzate veda una diffusione più rapida in seguito ad adeguamenti normativi ad oggi ritenuti più plausibili.
I casi studio relativi al Condominio ed al Centro Commerciale, in particolare, sono quelli per i quali si potrebbe assistere ad un aggiornamento della normativa in tempi brevi.

Il cambiamento che ci si attende nel quadro regolatorio italiano è trainato dalle proposte europee, contenute nel Clean Energy Package, di favorire la formazione delle cosiddette Local Energy Communities, ossia aggregazioni di unità di consumo e di produzione volte al pieno soddisfacimento dei fabbisogni energetici.

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Electricity Market Report

25 ottobre h. 9.30

Politecnico di Milano – Campus Bovisa, via Lambruschini 4, Edificio BL28 – Aula Magna Carassa Dadda

Scarica l’Executive Summary dell’Electricity Market Report2018

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