Le tecnologie di accumulo a lunga durata non al 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 rimane inferiore al gigawattora. Diversi sviluppatori nelle fasi iniziali si sono fermati, hanno abbandonato o si sono orientati verso progetti basati su batterie al litio per mantenere la bancabilità.

Recenti interventi politici hanno riportato l’attenzione sulle tecnologie LDES. Le gare MACSE in Italia, LDES Cap and Floor nel Regno Unito e la prevista gara di approvvigionamento a lunga durata in Germania puntano tutte a durate più lunghe. Queste superano ciò che attualmente viene premiato dai mercati merchant.

Meccanismi simili stanno emergendo a livello globale. Il LTESA del Nuovo Galles del Sud punta a stoccaggi superiori alle 8 ore, ma l’ultimo bando ha assegnato tutti i contratti a progetti al litio. Negli Stati Uniti, il Credito di Accumulo Index di New York offre supporto mirato per asset a lunga durata. Anche la California ha avviato gare dedicate per LDES, imponendo alle utility di stipulare contratti per accumuli 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 il loro livello di maturità
• Come si confrontano economicamente con il litio
• Dove le tecnologie LDES alternative offrono valore
• Quali sono le reali esigenze dei mercati elettrici in termini di durata dello stoccaggio

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

Diverse tecnologie stanno gareggiando per offrire accumulo competitivo nei costi, puntando a durate che il litio non può servire economicamente. La crescente penetrazione delle rinnovabili espone a deficit di più giorni quando eolico e solare producono poco. Queste tecnologie mirano a colmare questa finestra.

Queste tecnologie alternative LDES si suddividono in quattro famiglie:

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

Nonostante investimenti significativi, il progresso commerciale rimane disomogeneo.

Alcune tecnologie stanno avanzando. Il progetto a 50 MW di aria liquida 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 stabilimento 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 a aria compressa Silver City nel Nuovo Galles del Sud.

Altre tecnologie si sono fermate. NGK Insulators ha chiuso la produzione di batterie sodio-zolfo. Ambri ha ristrutturato dopo non essere riuscita a commercializzare la batteria a metallo liquido. Corre Energy è stata liquidata a novembre.

Nel complesso, questo risultato misto riflette la difficoltà di competere con la filiera consolidata del litio e la sua esperienza operativa.

Queste tecnologie puntano anche a durate molto diverse. Le batterie a flusso e gli ibridi zinco mirano alle 6-12 ore, dove il litio già opera ma soffre per la degradazione a cicli elevati.

Aria compressa, aria liquida e alcuni sistemi termici puntano alle 12-24 ore, cercando una finestra in cui l’economia del litio diventa meno certa. Le batterie ferro-aria invece puntano a scariche di più giorni e a un costo estremamente basso per MWh accumulato.

Queste dichiarazioni sulle durate restano in gran parte teoriche. La maggior parte delle tecnologie non ha ancora una storia commerciale sufficiente per validare le prestazioni su larga scala o dimostrare le ipotesi di costo in applicazioni reali.

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

I dati sui costi delle alternative LDES restano scarsi e spesso modellati più che osservati. Le aziende si basano di solito su curve di apprendimento previste, non su prestazioni reali. Tuttavia, confrontare le tecnologie per durata di scarica e cicli permette di confrontare 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 morfologia lo consente. Tuttavia, nei mercati maturi, la maggior parte dei siti idonei è già sviluppata. I nuovi progetti greenfield richiedono alti CAPEX e tempi lunghi di sviluppo.

Il litio offre un vantaggio di costo per durate fino a 8-10 ore. Oltre le 10 ore, il vantaggio del litio sulle alternative LDES si riduce.

L’accumulo ad aria liquida e le batterie a CO₂ mostrano risultati promettenti per durate più lunghe. La batteria ferro-aria di Form Energy promette costi attraenti per stoccaggi di più giorni, ma la storia di installazioni è ancora limitata.

Le batterie a flusso di vanadio hanno dimostrato affidabilità in ambienti sensibili al fuoco e in applicazioni ad alto numero di cicli. Tuttavia, i costi dell’elettrolita restano elevati. 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 degradazione diventa meno rilevante poiché l’intensità dei cicli diminuisce.

Fattori non economici creano nicchie per le alternative LDES

Il costo domina la maggior parte delle decisioni di investimento in accumulo. Ma in contesti specifici, requisiti di sicurezza, vincoli di rete, durata dell’asset e considerazioni sulla filiera spostano il bilanciamento verso tecnologie alternative nonostante costi iniziali più alti.

Le tipiche nicchie dove il litio è svantaggiato:

• Ambienti sensibili al fuoco favoriscono tecnologie non infiammabili. Le aree urbane dense e le infrastrutture critiche bloccano sempre più le batterie al litio per motivi di sicurezza e assicurabilità. Batterie a flusso, accumulo termico e ferro-aria affrontano meno ostacoli autorizzativi.
• Reti isolate premiano la lunga vita dell’asset. Isole e siti remoti non possono facilmente sostituire l’accumulo. Le alternative LDES progettate per 30-40 anni hanno vantaggi rispetto ai 15-20 anni del litio. Tuttavia, questi siti richiedono anche affidabilità comprovata e manutenzione minima. Le tecnologie non collaudate affrontano barriere più alte in sistemi isolati.
• Applicazioni di backup e resilienza privilegiano la durata calendariale rispetto ai cicli, favorendo tecnologie che mantengono la capacità anche dopo lunghi periodi di inattività.
• Vincoli di filiera e sovranità influenzano sempre più le gare. L’IRA americana e il Critical Raw Materials Act europeo favoriscono materiali comuni e produzione domestica rispetto alla dipendenza asiatica e dai minerali critici del litio.
• 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 logica estensione che le pone in un’arena complementare agli LDES per la rete.

Gli sviluppatori di alternative LDES stanno diversificando sempre di più. Molti ora affiancano batterie al litio per competitività a breve termine con la propria tecnologia per intercettare le gare a lunga durata.

Gli sviluppatori di alternative LDES stanno diversificando la configurazione dei progetti. Molti ora abbinano il litio per la competitività immediata con la propria tecnologia LDES per le gare attese su durate più lunghe.

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

Questo approccio ibrido consente di cogliere ricavi merchant nel breve termine e posizionarsi per il supporto contrattuale degli operatori di rete che cercano capacità a lunga durata.

La domanda di accumulo si divide tra cicli giornalieri, gap di più giorni e necessità stagionali

L’economia dell’accumulo a lunga durata resta incerta nei mercati merchant. Molti progetti LDES dipenderanno dal supporto contrattuale degli operatori di rete o dei regolatori per esigenze di sistema specifiche.

Tre diverse scale temporali dominano gli usi attuali.