Più cicli di almacenamentu richiedenu un mercatu spot robustu di putenza
Ci sò parechje ragioni daretu à u bassu tassu d'utilizazione di stazioni di almacenamiento di energia à batterie à litiu in Cina:
Scarsa qualità di i sistemi di almacenamiento di supportu: L'investitori custruiscenu spessu impianti di almacenamiento solu per risponde à i requisiti regulatori per e quote di cunnessione à a rete eolica è solare. In cerca di costi ultra bassi, alcuni acquistanu batterie di qualità inferiore o ancu di seconda manu, mentre chì i sistemi di prutezzione antincendio sò minimizzati o omessi cumpletamente. Di cunsiguenza, sia l'operatori di rete sia l'operatori di impianti sò riluttanti à spedisce questi sistemi di almacenamiento per via di preoccupazioni di sicurezza.
Unità di almacenamiento di energia à piccula scala: A capacità di i sistemi di almacenamiento assuciati à prughjetti di energie rinnuvevuli hè spessu troppu chjuca, ciò chì pone rischi operativi per a dispacciazione di a rete elettrica. Questu scoraggia sia l'operatori sia a rete da fà pienu usu di sti sistemi.
Mancanza di mudelli cummerciali viabili: Parechje stazioni di almacenamiento d'energia ùn generanu micca redditu da a carica è a scarica. Alcune sò limitate à serve una sola centrale eolica o solare è ùn ponu micca operà indipindentamente o cunnette si direttamente à a rete, ciò chì rende difficiule per elli di participà à a dispacciazione di a rete.
Cù a prumuzione di u mudellu di leasing di capacità di almacenamiento di energia, sempre più centrale eoliche è solari sceglienu di ùn custruisce micca i so propri sistemi di almacenamiento. Invece, rispondenu à i requisiti di cunnessione à a rete affittendu capacità. Cù a crescita cuntinua di u numeru di stazioni di almacenamiento di energia indipendenti à a scala di più di 100 MW, è cù l'usu praticu di l'almacenamiento di energia - diventendu entità di mercatu indipendenti rispunsevuli di i so profitti è perdite - i prublemi di scarsa qualità di l'equipaggiu è di a piccula scala sò assai migliurati. Tuttavia, u mudellu cummerciale ferma una sfida maiò.
E stazioni di almacenamiento d'energia participanu solu à i cicli di carica-scarica quandu i ricavi di scarica superanu u costu di carica. À quellu puntu, un trader presenterà una curva di carica-scarica à a piattaforma di cummerciale, chì hè poi trasmessa da a squadra di cuntrollu centralizzata à a stazione di almacenamiento per l'esecuzione, cumpletendu un ciclu cumpletu. U prerequisitu per tuttu stu prucessu hè l'esistenza di un mercatu spot di l'energia chì riflette e differenze di prezzu di l'elettricità di punta è fora punta. Si pò dì chì u "mercatu spot di l'energia" hè diventatu un collu di buttiglia chjave chì limita attualmente u sviluppu di l'almacenamiento d'energia.
Durata di u calendariu di a batteria: Un altru collu di buttiglia
A durata di vita di a batteria hè valutata aduprendu dui parametri chjave: a durata di u calendariu è a durata di u ciclu. A fine di unu di i parametri marca effettivamente a fine di a vita utile di a batteria.
A "durata di u calendariu" si riferisce à a durata di u tempu chì una batteria pò mantene e so prestazioni previste da u mumentu di a so fabricazione, ancu s'ella ùn hè micca usata o raramente usata. A durata di u calendariu riflette l'invecchiamentu graduale di i cumpunenti chimichi è di a struttura di a batteria cù u tempu.
U "ciclu di vita", invece, si riferisce à u numeru di cicli di carica-scarica chì una batteria pò subisce in cundizioni d'usu nurmali prima chì e so prestazioni diminuiscinu à un livellu specificatu - tipicamente una certa percentuale di a so capacità nominale, cum'è l'80%.
Attualmente, e batterie LiFePO₄ à u litiu-ferru fosfatu per l'accumulazione d'energia sò tipicamente cuncepite cù una durata di ciclu di più di 8,000 cicli è una durata di calendariu finu à 10 anni. Per l'applicazioni di accumulazione d'energia orientate à a putenza (per esempiu, a regulazione di frequenza in e centrale termiche), a durata di ciclu hè spessu u fattore limitante. In cuntrastu, per l'accumulazione orientata à l'energia, chì hè principalmente aduprata per a riduzione di i picchi cutidiani, u numeru reale di cicli di carica-scarica durante a so durata hè assai inferiore à a specificazione di cuncepimentu (supponendu una media di un ciclu cumpletu per ghjornu), dunque a durata di calendariu hè di solitu u fattore limitante.
Tuttavia, parechji pruduttori di batterie si cuncentrenu nantu à a prumuzione di a "vita di u ciclu" cum'è un puntu di vendita chjave per i novi prudutti, mentre raramente menzionanu a "vita di u calendariu". Per i sistemi di almacenamiento orientati à l'energia, a vita di u calendariu duveria esse una preoccupazione più grande.
Sicondu i dati di l'Istitutu di Ricerca di l'Energia Elettrica di Cina, a durata media operativa attuale di l'accumulazione di energia di tipu putenza in Cina hè menu di 3 anni, mentre chì a durata prevista hè di 10 anni. Per l'accumulazione di tipu energia, a durata media attuale hè menu di 8 anni, paragunata à i 15 anni previsti. U rapportu trà a durata di u ciclu attuale à livellu di sistema è a durata di u ciclu di una sola cellula testata in laburatoriu hè in media menu di 0.5, mentre chì l'aspettativa hè superiore à 0.85. A durata di vita di calendariu insufficiente di e batterie hè diventata un altru ostaculu chjave in u sviluppu di l'accumulazione di energia.
Collu di buttiglia 1 in u sviluppu di u almacenamentu di l'energia: U mercatu spot di l'energia
U valore di a flessibilità di u almacenamentu di l'energia dipende da u mercatu spot di l'energia
In a nostra analisi precedente nantu à u valore di putenza multidimensionale, avemu nutatu chì l'accumulazione d'energia, à u cuntrariu di e fonti d'energia tradiziunali, ùn genera micca elettricità - deve esse caricata prima, ciò chì significa chì u so valore energeticu nettu hè negativu. Tuttavia, i sistemi cum'è l'unità di batterie LiFePO₄ ponu spustà l'energia solare eccedente di meziornu à i periodi di punta di sera, induve i prezzi di l'elettricità sò più alti. Questu dà à i sistemi di accumulazione, cumprese e batterie à ioni di litiu, un valore di flessibilità significativu.
In situazioni di punta di dumanda, u almacenamentu furnisce una capacità di scarica à risposta rapida, cuntribuendu ancu à l'affidabilità. Stu valore di affidabilità hè megliu ricunnisciutu attraversu i mercati di capacità o i meccanismi di compensazione, mentre chì u valore di flessibilità dipende da i mercati spot di l'energia è da i servizii ausiliari.
Siccomu i pacchetti di batterie à u litiu solari sò sempre più assuciati à i sistemi fotovoltaici, l'accumulazione d'energia ghjucherà un rollu maiò in a riduzione di i picchi - più cà a regulazione di frequenza o u supportu di rampa. A dumanda di riduzione di i picchi supera di gran lunga quella di regulazione di frequenza, è u mercatu di i servizii ausiliari hè relativamente limitatu in dimensione.
Per liberà u pienu putenziale di e tecnulugie di almacenamiento cum'è e batterie di litiu-ferru LiFePO₄, è per stimulà tassi d'utilizazione più elevati, u sviluppu di un mercatu energeticu robustu - in particulare unu cù vere differenze di prezzu trà i picchi è i valli - hè essenziale.
Collu di buttiglia 2 in u sviluppu di l'accumulazione d'energia: Durata di u calendariu di a batteria
E stazioni di almacenamiento di energia utilizanu principalmente batterie LiFePO₄, ma l'ecunumia hè limitata da a durata di vita di u calendariu
Sicondu u tipu di materiale catodicu utilizatu, e batterie à u litiu mainstream ponu esse classificate in dui tipi principali: batterie LiFePO₄ (LFP) è batterie Nickel Cobalt Manganese (NCM). E batterie LiFePO₄ offrenu vantaghji significativi in termini di sicurezza, durata di vita è rentabilità. Ancu s'è a so densità energetica hè più bassa paragunata à e batterie NCM, questu inconveniente ùn hè micca criticu per e stazioni di almacenamiento di energia à grande scala, ciò chì face di LiFePO₄ a scelta preferita per tali applicazioni.
Sicondu i dati di BloombergNEF (BNEF), a parte di e batterie LFP in i sistemi mundiali di almacenamiento di energia hè aumentata da 33% in u 2020 à 84% in u 2023, è si prevede chì resterà sopra à 90% in i prossimi cinque anni.
In quantu à l'applicazioni:
E batterie LiFePO₄ sò largamente aduprate in i sistemi di almacenamiento di energia cummerciali è industriali (C&I), cù cunfigurazioni cumuni cumprese Sistema di batteria solare à ioni di litiu d'alta tensione 204V 256V 512V 100Ah 280Ah 300Ah è ancu in sistemi di accumulazione di energia residenziale 48V 51.2V 100Ah 200Ah 280Ah o pacchi di batterie lifepo15 integrati da 30 kWh 4 kWh.
E batterie NCM, invece, sò aduprate principalmente in a mobilità elettrica per via di a so più alta densità energetica. L'applicazioni tipiche includenu motociclette elettriche (batterie à ioni di litiu 48v 60v 72v 50ah 70ah), scooter elettrichi (batterie à litiu 36v 48v 6ah 10ah 15ah), e carretti da golf (batterie lifepo48 60v 72v 100v 200ah 300ah 4ah).
In l'applicazioni d'ingegneria, a durata di vita è u statu d'invecchiamentu di i sistemi di batterie LiFePO₄ sò tipicamente valutati aduprendu dui indicatori chjave: a durata di vita di u ciclu è a durata di vita di u calendariu.
A durata di vita si riferisce à u numeru di cicli di carica-scarica chì una batteria LiFePO₄ pò subisce in cundizioni standard - cum'è a temperatura specificata è i tassi di carica/scarica - sia per mezu di cicli convenzionali sia in cundizioni specifiche di prufundità di scarica, finu à chì ghjunghje à i criteri di fine vita definiti.
A durata di vita di u calendariu, invece, rapprisenta u tempu chì una batteria pò mantene e so prestazioni quandu hè almacenata à una temperatura specificata in un statu di circuitu apertu (micca funziunale). Riflette u cumpurtamentu di l'invecchiamentu di a batteria quandu hè tenuta in modalità standby.
Per i sistemi di almacenamiento di energia di tipu energeticu, a durata di u calendariu hè più critica chè a durata di u ciclu. Quandu e batterie LiFePO₄ sò aduprate in applicazioni di almacenamiento, a so prufundità è a frequenza di i cicli di carica-scarica sò spessu incerte è dipendenu in larga misura da a dumanda di a rete. In a maiò parte di i scenarii di u mondu reale, u numeru reale di cicli realizati da i sistemi di batterie à fosfatu di litiu-ferru hè significativamente più bassu di a capacità cuncipita.
Tuttavia, postu chì i sistemi di almacenamiento di energia devenu stà in modalità standby per periodi estesi, l'invecchiamentu di u calendariu cuntinueghja à accade indipendentemente da l'usu. Questa degradazione cuntinua, ancu senza cicli frequenti, face di a durata di u calendariu di a batteria un vinculu chjave per a viabilità ecunomica di i sistemi di almacenamiento basati nantu à LiFePO₄.
In fondu, mentre chì i pacchi di batterie à u litiu LiFePO₄ sò cunnisciuti per a so longa durata di vita è a so sicurezza, a so prestazione ecunomica in l'applicazioni di almacenamiento di energia hè sempre più limitata da l'invecchiamentu di u calendariu. Cusì, a durata di vita di u calendariu hè diventata un altru collu di buttiglia maiò in u sviluppu di soluzioni economiche. suluzioni di almacenamiento di energia di batterie di litiu solari.
