I BESS (Battery Energy Storage System) si stanno diffondendo rapidamente in tutto il mondo. Complice la crescita della produzione energetica da fonti rinnovabili, in particolare fotovoltaico ed eolico, stanno avendo un incremento applicativo sostenuto. Si prevede che il mercato mondiale di questi sistemi di accumulo di energia crescerà almeno del 33% l’anno, in termini di tasso di crescita annuale composto, dal 2019 al 2030.
Come vedremo, quando si parla di Battery Energy Storage System si intendono varie tipologie: la più diffusa, quella agli ioni di litio, secondo stime di ReportLinker, conoscerà una crescita del 32,8% dal 2020 al 2025, raggiungendo i 12,1 miliardi di dollari entro il 2025, rispetto ai 2,9 miliardi di dollari del 2020.

Cosa si intende per BESS (Battery Energy Storage System)

Con Battery Energy Storage System si intende un dispositivo elettrochimico che può convertire l’energia elettrica in energia chimica o viceversa, a seconda della sua modalità operativa: carica o scarica. I sistemi BESS si basano su batterie che possono essere caricate e scaricate più volte.

Esistono diversi sistemi di accumulo di energia a batteria, alcuni ben consolidati, altri nuovi. In ogni caso sono caratterizzati da tempi di risposta rapidi sia nell’assorbimento che nel rilascio di energia.

L’energy storage è fondamentale per le necessità sempre crescenti di produzione energetica green, basata su fonti rinnovabili come solare ed eolico, entrambe in forte crescita, ma caratterizzate per la loro intermittenza: senza il sole e in assenza di vento non c’è produzione. Ecco allora che entrano in gioco i sistemi BESS, una delle tecnologie in più rapida crescita nel settore dell’energia sostenibile. Tale tecnologia è ormai ampiamente accettata come un modo che coniuga efficienza e prestazioni per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.

I sistemi BESS sono essenziali per aumentare le prestazioni della rete di distribuzione.

Come funziona lo stoccaggio di energia in batteria

Il principio di funzionamento di un sistema BESS è basato su una o più batterie per immagazzinare energia, che può essere utilizzata in un secondo momento. Le batterie possono essere caricate utilizzando l’elettricità in eccesso generata, da impianti eolici o da parchi fotovoltaici, oppure tramite la connessione alla rete durante i periodi di bassa domanda. Una volta “riempita”, la batteria immagazzina l’elettricità fino a quando non è necessaria.

Se combinato con il software, un BESS diventa “intelligente”. O, più precisamente, si trasforma in una piattaforma che abbina la capacità di accumulo di energia delle batterie con tecniche di intelligenza artificiale e/o algoritmi di machine learning per coordinare la produzione di energia e sistemi di controllo computerizzati, decidendo quando stoccare l’energia per fornire riserve o rilasciarla alla rete. L’energia viene rilasciata dal sistema di accumulo a batterie nei momenti di picco della domanda, mantenendo i costi bassi e l’elettricità in circolazione.

L’abbinamento all’AI, già oggi applicato, fornirà risultati ancora più interessanti nel prossimo futuro, quando la prossima generazione di battery energy storage system darà vita a nuove opportunità di ottimizzazione dell’energia e di manutenzione predittiva per tutti i tipi di strutture mission-critical.

Tipologie di impianti BESS

Tutti i sistemi BESS utilizzano batterie, ma non dello stesso tipo. Esistono, infatti, diversi tipi di batterie utilizzate nei sistemi di accumulo e la ricerca e sviluppo ne sta mettendo a punto di nuovi, ottimizzando quelli già esistenti. Tra i principali tipi di batterie utilizzate nei battery energy storage system vi sono le già citate batterie agli ioni di litio (Li-ion), le batterie al piombo-acido. Ci sono poi le batterie a flusso redox, in cui il termine “redox” si riferisce alle reazioni chimiche di riduzione e ossidazione utilizzate per immagazzinare energia nelle soluzioni elettrolitiche liquide che scorrono attraverso una batteria di celle elettrochimiche durante la carica e la scarica.

Il tipo di batteria più comunemente utilizzato nei sistemi di accumulo di energia è quello agli ioni di litio: esse coprono il 90% del mercato globale delle batterie per l’accumulo in rete.

Intanto crescono le alternative: tra queste, le batterie al sodio-zolfo sono quelle sulle quali si concentra l’attività di molte startup statunitensi ed europee, attratte dalle opportunità che offrono queste due materie prime: l’abbondanza e il basso costo. Si tratta così di una delle alternative più accreditate, in termini di BESS per alleviare le strozzature di approvvigionamento e favorire la maggior diffusione delle auto elettriche. Un esempio viene dal Massachusetts Institute of Technology: qui un team di ricercatori ha messo a punto la scorsa estate un nuovo tipo di batteria, che utilizza alluminio e zolfo come due elettrodi, con un elettrolita di sale fuso.

Anche i colossi asiatici delle batterie stanno lavorando a nuove chimiche. La cinese CATL ha dichiarato di voler iniziare a produrre celle agli ioni di sodio nel 2023. La coreana LG Energy Solution intende iniziare a produrre celle al litio-zolfo entro il 2025.

Benefici dei sistemi BESS

Adottare battery energy storage system comporta svariati vantaggi, che spaziano dall’efficienza energetica alla sostenibilità. I BESS, opportunamente dimensionati e installati, aiutano a soddisfare i picchi di domanda di energia, a migliorare i vantaggi dell’integrazione delle fonti di energia rinnovabili e distribuite, a migliorare il controllo della qualità dell’energia e a ridurre i costi di espansione o riconfigurazione delle reti di distribuzione.

Un primo, fondamentale beneficio è che i battery energy storage system, permettono di contare su energia prodotta da fonti rinnovabili, bilanciando le carenze di produzione, dovute all’intermittenza del fotovoltaico e dell’eolico. Con le batterie, l’energia in eccesso viene immagazzinata nel sistema di batterie, così nel momento in cui l’impianto solare non produce tutta l’energia necessaria, si può attingere dalle batterie invece che dalla rete. Inoltre l’impiego di sistemi BESS consente di ridurre l’impronta di carbonio della propria abitazione e di avvicinarsi all’autosufficienza energetica. Questi sistemi sono ideali per chi vuole ridurre le emissioni di gas serra e minimizzare l’inquinamento.

Un altro vantaggio è dato dalla possibilità di risparmiare sui costi dell’elettricità grazie alla flessibilità offerta. Le case e le aziende possono prelevare l’elettricità dalla rete quando è più conveniente e utilizzarla nei periodi di picco (dove i costi possono essere elevati), creando un equilibrio tra energia solare ed elettricità di rete con i costi più bassi possibili.

Applicazioni dello stoccaggio di energia in batteria

La diffusione dei sistemi BESS è in crescita. Lo mette in luce il dato dell’Italia dove i casi applicativi sono sempre più numerosi. Basti pensare che la capacità dei battery energy storage system in Italia ha raggiunto 587MW/1.227MWh nei primi tre mesi del 2022, di cui 977MWh di accumulo di energia distribuita, secondo ANIE Rinnovabili.

Come la Germania, il mercato italiano dei BESS è attualmente dominato dai segmenti residenziale, prima di commerciale e industriale. Tra gennaio a marzo sono state installate 20.832 unità DER BESS per un totale di 123MW/264MWh. Sempre secondo ANIE, il 97% delle unità DER BESS, sono combinate con un impianto solare fotovoltaico e il 97% sono residenziali. Il 98,2% delle soluzioni di energy storage è agli ioni di litio.

Sempre a proposito di BESS, in Europa è andato da poco in funzione il più grande sistema di accumulo di energia a batterie d’Europa. Nello specifico, nel Regno Unito, vicino al più grande parco eolico offshore del mondo, Dogger Bank, che dovrebbe iniziare a produrre elettricità a metà del 2023. La capacità della batteria è sufficiente ad alimentare circa 300.000 abitazioni per due ore.

L’Europa si conferma uno dei mercati più dinamici in termini di battery energy storage system. Una conferma viene da una recente notizia secondo cui mentre la crescita dello stoccaggio delle batterie negli Stati Uniti continua a superare di gran lunga quella dell’Europa, il reimpiego delle batterie EV usate in sistemi di stoccaggio stazionari di seconda vita è molto più sviluppato in quest’ultima.