Analisi tecnico-economica di un BESS a servizio di un impianto fotovoltaico collegato alla rete: caso studio nella regione Marche

La presente tesi di laurea ha come obiettivo lo studio dell’utilità e della convenienza economica derivante dall’impiego di BESS ausiliari utilizzati con finalità di price arbitrage in associazione ad impianti fotovoltaici utility-scale, con particolare riferimento ad un caso studio reale inerente un impianto fotovoltaico situato nel Comune di Apiro (MC) caratterizzato da una potenza nominale pari a 2147,04 kWp ed avente potenza massima disponibile in immissione pari a 1050 kW a causa di limiti nell’infrastruttura del distributore di energia presente nel sito di installazione. L’analisi è sviluppata attraverso un approccio metodologico che combina aspetti tecnici, economici e modellistici, con l’intento di fornire una valutazione quantitativa e al tempo stesso interpretativa delle opportunità e delle criticità legate a questa applicazione. Per sviluppare il tema, il lavoro prende avvio nel primo capitolo con un inquadramento del contesto energetico e regolatorio, ponendo attenzione al ruolo e alla crescita delle energie da fonti rinnovabili in Italia, in Europa e nel mondo, con particolare attenzione alle sfide poste dalla loro crescente integrazione nelle reti elettriche. Il secondo capitolo introduce invece gli impianti fotovoltaici, proponendo dati sulla diffusione degli impianti ed illustrandone classificazioni, principi di funzionamento e principali componenti. Nel terzo capitolo l’attenzione si concentra sui sistemi di accumulo: vengono descritte le principali tecnologie disponibili, le caratteristiche prestazionali e i diversi ambiti applicativi, con un focus sui BESS destinati al settore utility-scale. Il quarto capitolo propone poi una panoramica del mercato elettrico nazionale e delle modalità di funzionamento del Ritiro Dedicato, un meccanismo di vendita dell’energia che ha lo scopo di semplificare l’iter di vendita e ridurre gli oneri amministrativi a carico dei produttori. Il corpo centrale della tesi si sviluppa a partire dal quinto capitolo, in cui vengono descritti il sito di installazione, la configurazione e la produzione attesa dell’impianto fotovoltaico da realizzare nel Comune di Apiro (MC). Il lavoro continua con il sesto ed il settimo capitolo dove, tramite due diversi algoritmi generati in ambiente Python, verrà determinata la capacità ottimale del sistema di accumulo ausiliario da associare all’impianto fotovoltaico, in modo da massimizzare il Valore Attuale Netto (VAN) del progetto di investimento considerato. La differenza tra gli studi condotti nel sesto e nel settimo capitolo risiede nelle ipotesi considerate relativamente all’impianto fotovoltaico situato nel Comune di Apiro. Nel primo scenario tale impianto è considerato privo del limite in immissione che lo caratterizza, simulando l’applicazione di un BESS a supporto di un impianto fotovoltaico “standard”, mentre nel secondo scenario il suddetto vincolo è invece integrato nell’analisi, che sarà quindi riferita precisamente al caso studio considerato. Per valutare anche le prospettive future di impiego dei BESS al termine di entrambi i capitoli è stata condotta un’analisi di sensibilità per valutare come il calo del 40% dei prezzi delle batterie agli ioni di litio previsto entro il 2030 dall’International Energy Agency (IEA) impatterà in futuro nei risultati dello studio condotto [1]. Tale approccio ha quindi permesso di delineare non solo i risultati immediati, ma anche le possibili traiettorie evolutive del settore nel medio e lungo periodo. Infine, nelle Conclusioni, si sintetizzano i principali contributi emersi dal presente lavoro evidenziando le prospettive di impiego dei sistemi di accumulo come strumenti a supporto della transizione energetica e della sostenibilità economica degli impianti fotovoltaici utility-scale.