Su base giornaliera, gli impianti solari possono avere un'influenza così dirompente sui flussi di elettricità del sistema, che le utility sono state costrette a sviluppare capacità per ridurre rapidamente la produzione da altre fonti e immagazzinare l'energia in eccesso per un uso successivo.
A sua volta, l'agilità che ne deriva e l'ingegnosità emergente in tutto il settore energetico stanno contribuendo ad accelerare gli sforzi di transizione energetica globale, costringendo i sistemi energetici a gestire in modo più efficiente le grandi oscillazioni della produzione di energia pulita.
Con le forniture di tutte le forme di energia rinnovabile destinate a crescere rapidamente, le utility che imparano a massimizzare il volume dell'energia solare all'interno dei sistemi di generazione oggi saranno nella posizione migliore per contribuire a guidare l'ulteriore evoluzione dei sistemi energetici nei decenni a venire.
PIÙ PULITO, MA PIÙ VOLATILE
Nessun'altra fonte di energia pulita si avvicina a creare sia le opportunità che le sfide che la rapida espansione delle forniture di energia solare comporta.
La quota complessiva del solare nella produzione di energia elettrica degli Stati Uniti può essere attualmente piccola, ma sta crescendo rapidamente, con un'espansione della produzione del 155% tra il 2018 e il 2023, secondo la U.S. Energy Information Administration (EIA).
Questo tasso di crescita si confronta con un'espansione del 56% dell'energia eolica e un aumento del 22,4% della produzione a gas naturale nello stesso periodo.
Per soddisfare le crescenti forniture di energie rinnovabili e rispettare gli impegni di riduzione delle emissioni del settore energetico, le utility statunitensi hanno ridotto la produzione di energia elettrica a carbone del 41% dal 2018 al 2023, riducendo la quota del carbone nel mix energetico da circa il 30% al 16%.
Ma sostituendo una parte così significativa di energia di base dal carbone con quantità crescenti di energia rinnovabile intermittente proveniente da parchi solari, il sistema energetico statunitense è diventato più volatile e più pulito negli ultimi cinque anni.
FARE LA VIA!
Il sistema energetico della California esemplifica al meglio la volatilità che deriva dal rapido aumento della generazione solare.
In qualità di maggior produttore di energia solare negli Stati Uniti, la California ha incrementato la produzione di energia solare del 72% dal 2018 al 2023 e si affida al solare per circa il 28% delle forniture di elettricità, secondo il think tank energetico Ember.
Lo Stato rappresenta anche circa il 25% delle forniture nazionali di energia elettrica generata dal solare.
Ma è una sfida continua trasformare l'abbondante sole dello Stato in elettricità utilizzabile senza distorcere i mercati dell'energia.
Con l'allacciamento di un numero sempre maggiore di impianti solari alla rete della California nell'ultimo decennio, i prezzi dell'energia elettrica nello Stato hanno subito una pressione crescente durante le ore centrali della giornata, quando la produzione solare raggiunge il suo picco.
Un problema aggiuntivo è che il periodo di picco della produzione solare si sovrappone a quello che tradizionalmente è il periodo più basso per la domanda del sistema, per cui le aziende elettriche sono state costrette ad abbassare i prezzi dell'energia per bilanciare le esigenze del sistema fino a quando la produzione solare non diminuisce più tardi nel corso della giornata.
La conseguente forma a 'Curva d'Anatra' dei prezzi dell'energia elettrica è diventata un fenomeno ben noto negli ultimi anni, con la distorsione involontaria delle dinamiche di mercato causata dall'eccesso di energia solare, ampiamente denunciata nel 2023 dagli oppositori della transizione energetica.
Il volume della produzione solare della California è aumentato ulteriormente nel 2024, con la generazione di elettricità solare fino al 23 maggio in anticipo del 27% rispetto allo stesso periodo del 2023, secondo i dati di LSEG.
La distribuzione non uniforme di questa produzione provoca contorsioni giornaliere nel mix di generazione di energia dello Stato, con l'energia solare che rappresenta lo 0% della generazione di energia prima dell'alba e oltre il 70% durante le ore più soleggiate della giornata.
E i prezzi dell'energia elettrica in California continuano a subire forti pressioni durante le ore di picco della produzione solare, diventando regolarmente negativi per alcuni periodi, in quanto il meccanismo dei prezzi di mercato cerca di attirare la domanda e di scoraggiare la produzione da altre fonti.
BATTERIA DI SOSTEGNO
Per alleviare l'impatto dello squilibrio del sistema causato da una produzione solare in crescita, le utility californiane hanno distribuito reti di batterie su larga scala che possono assorbire l'energia in eccesso durante i periodi di picco della produzione solare, per poi scaricarla quando il sole tramonta.
La rete di batterie è ancora in fase di realizzazione, ma già copre circa il 20% del fabbisogno del sistema californiano durante il periodo di picco della domanda, subito dopo l'arresto della produzione solare e quando le persone che tornano dal lavoro aumentano la domanda di elettricità domestica.
Le batterie riducono anche la necessità di importazione di energia da parte della California durante i periodi di picco della domanda, il che riduce la tensione energetica regionale e aiuta la California a dipendere meno dagli Stati vicini per le forniture di energia.
Il sistema di batterie della California funge anche da strumento di apprendimento per altre reti elettriche che stanno lottando con l'impatto di un'offerta solare troppo elevata e troppo presto.
Insieme all'uso più diffuso di contatori energetici intelligenti - che incoraggiano i consumatori ad aumentare il consumo di energia quando le forniture sono più abbondanti - tutte le società di servizi degli Stati Uniti stanno imparando modi chiave per adattarsi alla rapida crescita della produzione solare e per prepararsi a ulteriori progressi nella transizione energetica.
< Le opinioni qui espresse sono quelle dell'autore, un editorialista di Reuters.>
