Con l’ingresso in rete di sempre più fonti rinnovabili intermittenti – a un ritmo più rapido di quanto la rete di trasmissione riesca a sostenere – si crea una forte pressione sulla rete stessa, sotto forma di congestione. I sistemi di accumulo di energia a batteria possono contribuire a risolvere questo problema – e trarre vantaggio dai differenziali di prezzo che si verificano a causa della congestione.
Ma cosa si intende per congestione? Perché negli ultimi anni è diventata più frequente? E cosa significa per i sistemi di accumulo di energia a batteria?
La congestione di trasmissione è diventata un problema crescente negli ultimi anni
La congestione di trasmissione si verifica quando un elemento del sistema elettrico principale è sovraccarico o rischia di esserlo – solitamente a causa del guasto di un altro elemento nel sistema.
Di solito, la congestione si verifica quando non c’è sufficiente capacità di trasmissione per importare o esportare energia dove è necessaria. I sistemi di accumulo a batteria, che possono sia importare che esportare energia, possono contribuire ad alleviare questa situazione.
Negli ultimi anni, la congestione è peggiorata per diversi motivi:
- Lo sviluppo delle infrastrutture di trasmissione non tiene il passo con la crescita della nuova capacità di generazione.
- Le nuove risorse rinnovabili sono spesso situate lontano dalle aree di maggior domanda.
- Eolico e solare sono per natura intermittenti.
- La domanda è aumentata in tutto lo stato.
Da regione a regione, la congestione influenza i prezzi marginali locali
Quando grandi quantità di generazione (ad esempio centinaia di megawatt o più) devono essere ridistribuite per risolvere la congestione, si crea una maggiore variabilità dei prezzi nel sistema.
Ad esempio, tra le 19:00 e le 20:00, i prezzi medi di regolazione nel 2023 sono stati superiori del 42% nella Load Zone West rispetto alla Load Zone South.
Due sono stati i principali fattori di questa variazione dei prezzi:
- La mancanza di capacità di trasmissione ha impedito che l’energia eolica in eccesso nel Sud del Texas venisse esportata altrove. Quando la generazione veniva limitata, i prezzi si abbassavano.
- Al tramonto, la produzione solare non era più in grado di soddisfare la grande domanda industriale nel West Texas. Questo ha fatto aumentare i prezzi, poiché la regione doveva importare più energia.
Con problemi ricorrenti di congestione come questi, i prezzi in una determinata area possono essere costantemente più alti o più bassi rispetto ad altre zone. E ciò ha un effetto diretto sui ricavi degli impianti di accumulo di energia a batteria.
Problemi cronici di congestione possono portare a maggiori differenziali di prezzo in alcune aree
I differenziali di prezzo in ERCOT sono stati elevati in tutte le zone nel 2023. Questo è stato dovuto in gran parte all’aumentata volatilità osservata durante l’anno. (La deviazione standard dai prezzi medi Hub Bus è stata superiore del 46% nel 2023 rispetto al 2022.) I principali fattori di questa volatilità sono stati:
- Condizioni meteorologiche estreme – che hanno contribuito ad aumentare la domanda di sistema.
- Rapidi e intensi ramp-up di carico netto (quando la domanda aumenta mentre la generazione intermittente diminuisce).
Anche la congestione contribuisce ad aumentare la volatilità – soprattutto quando è ricorrente e difficile da risolvere tramite dispatch economico.
Maggiore volatilità ha significato che i differenziali medi giornalieri di prezzo nella maggior parte delle principali Load Zone sono stati 75-85 $/MWh nel 2023.
Tuttavia, i prezzi nella Load Zone West sono stati circa il doppio rispetto ad altre regioni, a causa di molteplici problemi cronici di congestione. Il differenziale medio giornaliero è stato di 158 $/MWh.
La flessibilità dei sistemi di accumulo a batteria aiuta a risolvere la congestione – e porta a opportunità di arbitraggio
Quando una regione ha un eccesso di offerta (rispetto alla domanda), ma non abbastanza capacità di trasmissione per esportarla, i prezzi si abbassano. In questi casi, è un’ottima opportunità per un sistema di accumulo a batteria per caricarsi. Inoltre, ciò consente di utilizzare l’energia rinnovabile intermittente in eccesso più avanti nella giornata operativa.
Al contrario, se una regione fatica a importare abbastanza energia per soddisfare la domanda, i prezzi locali aumentano. Questo incentiva ulteriore generazione nelle vicinanze (incluse le batterie) a fornire energia. Anche in questo caso, non è solo un vantaggio per i generatori – ma aiuta anche a ridurre la pressione sulla rete e a diminuire i costi complessivi del sistema.
La flessibilità delle batterie consente di capitalizzare su entrambi questi effetti nella stessa giornata operativa. La stessa regione può avere un eccesso di offerta in un momento della giornata, e poi trovarsi in difficoltà a soddisfare la domanda tramite importazioni successivamente. Grazie alle risorse di accumulo (come le batterie), quell’eccesso può essere utilizzato per soddisfare la domanda successiva.
I maggiori differenziali di prezzo intra-giornalieri che ne derivano permettono agli impianti di accumulo a batteria di ottenere ricavi tramite arbitraggio. Ad esempio, da gennaio a ottobre 2023, le batterie nella Load Zone West hanno guadagnato circa il doppio rispetto alle batterie situate altrove.
I sistemi di accumulo a batteria sono spesso situati per aiutare a ridurre la congestione
Alla fine del 2023, la distribuzione delle batterie in ERCOT risultava piuttosto uniforme. Tuttavia, esistono aree di maggiore concentrazione – solitamente vicino ai principali centri di domanda, alle risorse rinnovabili intermittenti, o a entrambi.
Ad esempio, il 53% delle batterie si trova entro 80 km dai principali centri di domanda – Dallas-Fort Worth, Austin, San Antonio, Houston e il bacino del Permian. E, sebbene la distanza fisica non corrisponda necessariamente alla prossimità elettrica, ciò dimostra comunque il valore percepito di collocare le batterie vicino alle aree a forte domanda.
Non solo il West Texas ospita un grande centro di domanda (grazie all’industria petrolifera e del gas nel bacino del Permian), ma anche grandi quantità di produzione eolica e solare.
I vincoli più costosi possono cambiare di anno in anno, ma i problemi ricorrenti di trasmissione tendono a persistere finché non vengono apportate modifiche infrastrutturali di ampia portata.
Tradizionalmente, la soluzione consisteva nel potenziamento della rete di trasmissione. Tuttavia, asset come batterie e grandi carichi flessibili (ad esempio, data center e impianti di mining di bitcoin) offrono soluzioni alternative alla congestione, grazie alla loro rapidità di risposta e sensibilità ai prezzi.
Ad esempio, le batterie situate su entrambi i lati della Westex GTC possono contribuire ad alleviare la congestione cronica. La Westex GTC è un gruppo di linee di trasmissione che ERCOT monitora per garantire la stabilità del sistema.
Le batterie nel West Texas registrano prezzi più bassi quando è attiva la congestione sulla Westex GTC, generalmente a causa di una sovrapproduzione di energia eolica e solare. Al contrario, le batterie situate vicino ai centri di domanda immediatamente dall’altra parte del vincolo – come Dallas-Fort Worth e Austin – vedranno prezzi marginali locali più alti negli stessi periodi.
La congestione è un problema continuo – e la volatilità dei prezzi probabilmente proseguirà
Le infrastrutture di trasmissione vengono costruite rapidamente in ERCOT. Questo aiuterà a soddisfare la rapida crescita della domanda e a risolvere i problemi cronici di congestione. Tuttavia, si crea un naturale effetto di compensazione: quando una congestione cronica viene risolta in una parte del sistema, è probabile che si presenti altrove.
La volatilità dei prezzi in ERCOT probabilmente continuerà – man mano che la quota di domanda coperta da generazione intermittente cresce. La naturale flessibilità dei sistemi di accumulo a batteria li rende particolarmente adatti a svolgere un ruolo stabilizzante per la rete ERCOT.
