Le tecnologie di accumulo a lunga durata non basate su litio hanno attirato oltre 6 miliardi di dollari di finanziamenti nell'ultimo decennio. Tuttavia, al di fuori della Cina, la capacità operativa delle tecnologie alternative emergenti resta sotto il gigawattora. Diversi sviluppatori nelle prime fasi si sono fermati, sono usciti dal mercato o hanno virato su progetti basati sul litio per restare finanziabili.

Recenti interventi normativi hanno riportato l'attenzione sulle tecnologie LDES. La gara MACSE in Italia, il Cap and Floor LDES del Regno Unito e il previsto approvvigionamento a lunga durata della Germania puntano tutti a durate più lunghe. Questi strumenti vanno oltre ciò che i mercati merchant attualmente premiano.

Meccanismi simili stanno emergendo a livello globale. Il LTESA del New South Wales mira a stoccaggi superiori a 8 ore, ma nell'ultimo bando tutti i contratti sono stati assegnati a progetti al litio. Negli Stati Uniti, il Credito di Accumulo Indicizzato di New York offre sostegno mirato agli asset di lunga durata. Anche la California è avanzata con bandi dedicati all’LDES, richiedendo alle utility di stipulare contratti per accumulo di almeno 8 ore.

Con bandi LDES dedicati ora in partenza in Europa e negli Stati Uniti, la domanda è quali tecnologie siano pronte a competere.

Questa ricerca analizza:

• Quali tecnologie di accumulo a lunga durata esistono oggi e quanto sono mature
• Come si confrontano economicamente con il litio
• Dove le LDES alternative offrono valore
• Quali esigenze reali dei mercati elettrici richiedono specifiche durate di accumulo

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Le LDES alternative restano pre-commerciali nonostante 6 miliardi di dollari di finanziamenti

Diverse tecnologie sono in corsa per offrire accumulo competitivo nei costi, puntando a durate che il litio non riesce a servire economicamente. La crescente penetrazione delle rinnovabili evidenzia lacune di più giorni quando la produzione eolica e solare è bassa. Queste tecnologie mirano a colmare proprio queste finestre.

Queste tecnologie LDES alternative si suddividono in quattro famiglie:

• Sistemi elettrochimici (batterie a flusso, zinco-ibrido, metallo-aria)
• Sistemi meccanici (aria compressa adiabatica, aria liquida, accumulo a gravità, nuovo idroelettrico a pompaggio)
• Accumulo termico (calore latente e sensibile)
• Accumulo chimico/Idrogeno

Nonostante gli investimenti significativi, il progresso commerciale resta disomogeneo.

Alcune tecnologie stanno avanzando. Il progetto ad aria liquida da 50 MW di Highview Power a Carrington ha raggiunto il closing finanziario nel 2024. Energy Dome ha installato la sua prima batteria commerciale a CO₂ in Sardegna. Form Energy ha aperto il suo primo impianto di produzione su larga scala di batterie ferro-aria in West Virginia. Invinity ha consegnato diversi progetti di batterie a flusso di vanadio per oltre 50 MWh. Hydrostor ha ottenuto un LTESA per il suo progetto ad aria compressa Silver City nel New South Wales.

Altre invece si sono fermate. NGK Insulators ha chiuso la produzione di batterie sodio-zolfo. Ambri si è ristrutturata dopo il fallimento nella commercializzazione della batteria a metallo liquido. Corre Energy è stata liquidata a novembre.

Nel complesso, questo risultato misto riflette la difficoltà di competere con la catena di fornitura consolidata e l’affidabilità operativa del litio.

Queste tecnologie puntano anche a durate molto diverse. Batterie a flusso e zinco-ibrido mirano a 6-12 ore, segmento dove il litio già opera ma con rischi di degrado ad alti cicli.

Aria compressa, aria liquida e alcuni sistemi termici puntano a 12-24 ore, cercando una finestra dove l’economia del litio è meno certa. Le batterie ferro-aria puntano invece a scariche multi-giornaliere e a costi per MWh estremamente bassi.

Queste dichiarazioni sulle durate restano in gran parte teoriche. Alla maggior parte delle tecnologie manca un portafoglio commerciale sufficiente per validare le prestazioni su larga scala o dimostrare i costi in contesti reali.

Le LDES alternative affrontano traiettorie di costo sfavorevoli rispetto al calo dei prezzi del litio

I dati sui costi delle LDES alternative restano scarsi e spesso modellati piuttosto che osservati. Le aziende forniscono generalmente curve di apprendimento previste, non risultati reali. Tuttavia, confrontare le tecnologie in base alla durata di scarica e ai profili di ciclaggio permette di mettere a confronto le ambizioni dichiarate con la realtà economica.

L’idroelettrico a pompaggio resta dominante a livello globale, con oltre 160 GW installati. Offre affidabilità comprovata e bassi costi operativi dove la topografia lo consente. Tuttavia, nei mercati maturi, la maggior parte dei siti adatti è già stata sviluppata. I nuovi progetti affrontano CAPEX elevati e tempi di sviluppo lunghi.

Il litio mantiene un vantaggio di costo per durate fino a 8-10 ore. Oltre le 10 ore, il vantaggio rispetto alle LDES alternative si riduce.

L’aria liquida e le batterie a CO₂ mostrano risultati promettenti su durate più lunghe. La batteria ferro-aria di Form Energy offre costi interessanti per lo stoccaggio multi-giorno, ma la storia di implementazione è ancora limitata.

Le batterie a flusso di vanadio hanno dimostrato applicazioni in ambienti sensibili al fuoco e ad alto numero di cicli. Tuttavia, il costo dell’elettrolita resta elevato. Le curve di apprendimento sono state troppo lente per competere su larga scala con il litio. Oltre le 10-12 ore, il vantaggio di minore degrado diventa meno rilevante poiché l’intensità di ciclaggio diminuisce.

Fattori non economici creano nicchie per le LDES alternative

Il costo domina la maggior parte delle decisioni di investimento nell’accumulo. Ma in contesti specifici, requisiti di sicurezza, vincoli di rete, durata degli asset e supply chain possono spostare la scelta verso tecnologie alternative nonostante costi iniziali più alti.

Nicchie tipiche dove il litio è svantaggiato:

• Ambienti sensibili al fuoco favoriscono tecnologie non infiammabili. Aree urbane dense e infrastrutture critiche bloccano sempre più le batterie al litio per motivi di sicurezza e assicurabilità. Batterie a flusso, accumulo termico e ferro-aria incontrano meno ostacoli autorizzativi.
• Reti isolate premiano la lunga durata dell’asset. Isole e siti remoti non possono facilmente sostituire lo stoccaggio. Le LDES alternative progettate per 30-40 anni hanno vantaggi rispetto ai 15-20 anni del litio. Ma queste località richiedono anche affidabilità comprovata e manutenzione minima. Tecnologie non testate affrontano barriere più alte in sistemi isolati.
• Applicazioni di backup e resilienza privilegiano la durata di calendario rispetto al ciclaggio, favorendo tecnologie che mantengono la capacità durante lunghi periodi di inattività.
• Vincoli di supply chain e sovranità influenzano sempre più le gare. IRA americana e Critical Raw Materials Act europeo favoriscono materiali sfusi e produzione domestica rispetto alla dipendenza asiatica del litio e dei minerali critici.
• Il calore industriale crea un mercato distinto. Tecnologie termiche come quelle di Antora decarbonizzano principalmente il calore di processo industriale. L’accumulo elettrico tramite turbina è una naturale estensione, collocandole in un’arena complementare alle LDES per la rete.

Gli sviluppatori di LDES alternative stanno diversificando sempre più le configurazioni dei progetti. Molti ora abbinano il litio alla propria tecnologia LDES. Il litio cattura i ricavi a breve termine, la LDES punta alle gare di lunga durata.

Energy Vault, ad esempio, ha realizzato un progetto ibrido litio-idrogeno. Highview Power abbina aria liquida e batterie al litio.

Questo approccio ibrido consente di cogliere i ricavi merchant nel breve periodo, posizionandosi per il supporto contrattualizzato da operatori di rete che cercano capacità di lunga durata.

La domanda di accumulo si suddivide in cicli giornalieri, gap multi-giorno e esigenze stagionali

L’economia dell’accumulo a lunga durata resta incerta nei mercati merchant. Molti progetti LDES dipenderanno da sostegno contrattuale di operatori di rete o regolatori che mirano a specifiche esigenze di sistema.

Oggi dominano tre orizzonti temporali distinti.