L'Amministrazione meteorologica cinese ha affermato che, a causa dell'incertezza del sistema climatico aggravata dal riscaldamento globale, le temperature estremamente elevate e le precipitazioni estremamente intense in Cina stanno diventando sempre più frequenti e intense.
A partire dalla rivoluzione industriale, i gas serra prodotti dalle attività umane hanno provocato temperature globali anomale, l'innalzamento dei livelli del mare e fenomeni meteorologici estremi come temporali, inondazioni e siccità si sono verificati in diverse regioni con maggiore densità e frequenza.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha sottolineato che l'aumento delle temperature globali e l'eccessivo consumo di combustibili fossili sono diventati una delle maggiori minacce per la salute umana. Non solo la minaccia di colpi di calore, insolazioni e malattie cardiovascolari, ma anche il cambiamento climatico potrebbe aggravare oltre il 50% dei patogeni umani noti.
Il cambiamento climatico è una sfida fondamentale per l'umanità nell'era contemporanea. In qualità di principale emettitore di gas serra, la Cina ha annunciato l'obiettivo di "picco di carbonio e neutralità carbonica" nel 2020, assumendo un impegno solenne nei confronti della comunità internazionale, dimostrando la responsabilità e l'impegno di un Paese di primaria importanza e riflettendo inoltre l'urgente necessità di promuovere la trasformazione e il miglioramento della struttura economica e la coesistenza armoniosa tra uomo e natura.
Le sfide della turbolenza del sistema energetico
Il settore energetico è un campo di battaglia molto osservato per l'implementazione del "doppio carbonio".
Per ogni grado Celsius di aumento della temperatura media globale, il carbone contribuisce a un aumento di oltre 0,3 gradi Celsius. Per promuovere ulteriormente la rivoluzione energetica, è necessario controllare il consumo di energia fossile e accelerare la costruzione di un nuovo sistema energetico. Nel 2022-2023, la Cina ha emanato oltre 120 politiche "a doppia emissione di carbonio", sottolineando in particolare il fondamentale sostegno allo sviluppo e all'utilizzo delle energie rinnovabili.
Grazie alla forte promozione di politiche volte a promuovere l'uso di nuove energie e fonti rinnovabili, la Cina è diventata il Paese con il maggiore utilizzo di energia al mondo. Secondo i dati dell'Amministrazione Nazionale per l'Energia, nella prima metà del 2024 la nuova capacità installata di energia rinnovabile nel Paese era di 134 milioni di kilowatt, pari all'88% della nuova capacità installata; la produzione di energia rinnovabile era di 1,56 trilioni di kilowattora, pari a circa il 35% della produzione totale di energia.
Una maggiore quantità di energia eolica e fotovoltaica viene incorporata nella rete elettrica, apportando elettricità verde e più pulita alla produzione e alla vita delle persone, ma sfidando anche il tradizionale modo di funzionamento della rete elettrica.
La tradizionale modalità di fornitura di energia elettrica è istantanea e pianificata. Quando si accende la corrente, significa che qualcuno ha calcolato in anticipo le esigenze dell'utente e sta generando elettricità per l'utente contemporaneamente, da qualche parte. La curva di generazione della centrale elettrica e la curva di trasmissione della potenza del canale di trasmissione sono pianificate in anticipo in base ai dati storici. Anche in caso di aumento improvviso della domanda di elettricità, è possibile soddisfarla tempestivamente avviando le unità termoelettriche di riserva, in modo da garantire un funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica.
Tuttavia, con l'introduzione di un gran numero di impianti eolici e fotovoltaici, quando e quanta elettricità può essere generata sono determinati dalle condizioni meteorologiche, il che è difficile da pianificare. Quando le condizioni meteorologiche sono buone, le nuove unità energetiche funzionano a piena capacità e generano una grande quantità di elettricità verde, ma se la domanda non aumenta, questa elettricità non può essere connessa a Internet; quando la domanda di elettricità è forte, piove e c'è cielo nuvoloso, le turbine eoliche non funzionano, i pannelli fotovoltaici non si riscaldano e si verificano problemi di interruzione di corrente.
In precedenza, l'abbandono dell'energia eolica e della luce nel Gansu, nello Xinjiang e in altre province a nuova energia era dovuto alla carenza stagionale di elettricità nella regione e all'incapacità della rete elettrica di assorbirla in tempo. L'incontrollabilità dell'energia pulita pone sfide alla distribuzione della rete elettrica e aumenta i rischi operativi del sistema elettrico. Oggi, con le persone che dipendono fortemente da una fornitura di energia stabile per la produzione e la vita, qualsiasi discrepanza tra la produzione di energia e il consumo di energia avrà gravi ripercussioni economiche e sociali.
Esiste una certa differenza tra la capacità installata di nuova energia e l'effettiva produzione di energia, e la domanda di energia degli utenti e l'energia generata dalle centrali elettriche non possono raggiungere il principio "source follows load" e il "bilanciamento dinamico". L'elettricità "fresca" deve essere utilizzata in tempo utile o immagazzinata, condizione necessaria per il funzionamento stabile di una rete elettrica ben organizzata. Per raggiungere questo obiettivo, oltre a costruire un modello di previsione accurato dell'energia pulita attraverso un'analisi accurata dei dati meteorologici e storici sulla produzione di energia, è anche necessario aumentare la flessibilità del dispacciamento del sistema elettrico attraverso strumenti come i sistemi di accumulo di energia e le centrali elettriche virtuali. Il Paese sottolinea l'importanza di "accelerare la pianificazione e la costruzione di un nuovo sistema energetico", e l'accumulo di energia è una tecnologia indispensabile.
“Green Bank” nel Nuovo Sistema Energetico
Con la rivoluzione energetica, il ruolo fondamentale delle centrali termoelettriche a pompaggio è diventato sempre più rilevante. Questa tecnologia, nata alla fine del XIX secolo, fu originariamente sviluppata per regolare le risorse idriche stagionali nei fiumi e generare elettricità. Si è sviluppata rapidamente e ha gradualmente maturato sullo sfondo dell'industrializzazione accelerata e della costruzione di centrali nucleari.
Il suo principio è molto semplice. Due bacini idrici vengono costruiti sulla montagna e ai suoi piedi. Quando arriva la notte o il fine settimana, la domanda di elettricità diminuisce e l'elettricità a basso costo e in eccesso viene utilizzata per pompare acqua nel bacino a monte; quando il consumo di elettricità è al suo picco, l'acqua viene rilasciata per generare elettricità, in modo che questa possa essere ridistribuita nel tempo e nello spazio.
In quanto tecnologia di accumulo energetico con una storia secolare, l'accumulo a pompaggio ha ricevuto un nuovo compito nell'ambito del processo di "doppio carbonio". Quando la capacità di generazione di energia da parte di impianti fotovoltaici ed eolici è elevata e la domanda di elettricità dell'utente diminuisce, l'accumulo a pompaggio può immagazzinare l'elettricità in eccesso. Quando la domanda di elettricità aumenta, l'elettricità viene rilasciata per aiutare la rete elettrica a raggiungere l'equilibrio tra domanda e offerta.
È flessibile e affidabile, con avvio e arresto rapidi. Ci vogliono meno di 4 minuti dall'avvio alla generazione di energia a pieno carico. In caso di un incidente su larga scala nella rete elettrica, l'accumulo di pompaggio può avviarsi rapidamente e ripristinare l'alimentazione elettrica. È considerato l'ultimo "fiammifero" per illuminare la rete elettrica al buio.
Essendo una delle tecnologie di accumulo di energia più mature e diffuse, l'accumulo a pompaggio è attualmente la più grande "batteria" al mondo, rappresentando oltre l'86% della capacità di accumulo di energia installata a livello mondiale. Rispetto ai nuovi sistemi di accumulo di energia, come l'accumulo elettrochimico e l'accumulo di idrogeno, l'accumulo a pompaggio offre i vantaggi di una tecnologia stabile, bassi costi e grande capacità.
Una centrale elettrica ad accumulo e pompaggio ha una vita utile di progetto di 40 anni. Può funzionare dalle 5 alle 7 ore al giorno e scaricare ininterrottamente. Utilizza l'acqua come "combustibile", ha bassi costi di gestione e manutenzione e non è influenzata dalle fluttuazioni di prezzo di materie prime come litio, sodio e vanadio. I suoi vantaggi economici e la sua capacità di servizio sono fondamentali per ridurre il costo dell'elettricità verde e le emissioni di carbonio della rete elettrica.
Nel luglio 2024, è stato ufficialmente pubblicato nel Guangdong il primo piano di attuazione provinciale del mio Paese per l'accumulo di energia tramite pompaggio, volto a partecipare al mercato elettrico. Le centrali elettriche ad accumulo di energia tramite pompaggio scambieranno tutta l'elettricità a pronti con un nuovo sistema di "quotazione di quantità e quotazione", e "pomperanno acqua per immagazzinare elettricità" e "rilasceranno acqua per ottenere elettricità" in modo efficiente e flessibile nel mercato elettrico, svolgendo un nuovo ruolo di accumulo e accesso a nuova energia, una "banca di energia verde", e aprendo una nuova strada per ottenere vantaggi orientati al mercato.
"Formuleremo strategie di quotazione scientifiche, parteciperemo attivamente al commercio di energia elettrica, miglioreremo l'efficienza complessiva delle unità e ci impegneremo a ottenere vantaggi incentivanti dall'elettricità e dalle tariffe elettriche, promuovendo al contempo l'aumento della quota di nuovo consumo di energia", ha affermato Wang Bei, vicedirettore generale del Dipartimento di pianificazione e finanza dell'accumulo di energia della Southern Power Grid.
Tecnologia matura, enorme capacità, stoccaggio e accesso flessibili, produzione di lunga durata, bassi costi durante tutto il ciclo di vita e meccanismi orientati al mercato sempre più migliorati hanno reso l'accumulo tramite pompaggio la soluzione "tuttofare" più economica e pratica nel processo di rivoluzione energetica, svolgendo un ruolo chiave nel promuovere l'uso efficace dell'energia rinnovabile e nel garantire la sicurezza e la stabilità del sistema elettrico.
Grandi progetti controversi
Nel contesto dell'adeguamento della struttura energetica nazionale e del rapido sviluppo di nuove fonti energetiche, le centrali elettriche ad accumulo hanno inaugurato un boom edilizio. Nella prima metà del 2024, la capacità installata cumulativa di accumulo in Cina ha raggiunto i 54,39 milioni di kilowatt e il tasso di crescita degli investimenti è aumentato di 30,4 punti percentuali rispetto allo stesso periodo dell'anno precedente. Nei prossimi dieci anni, lo spazio di investimento del mio Paese per l'accumulo si avvicinerà a mille miliardi di yuan.
Nell'agosto 2024, il Comitato Centrale del PCC e il Consiglio di Stato hanno pubblicato i "Pareri sull'accelerazione della trasformazione verde globale dello sviluppo economico e sociale". Entro il 2030, la capacità installata delle centrali elettriche ad accumulo e pompaggio supererà i 120 milioni di kilowatt.
Le opportunità si presentano, ma causano anche il problema del surriscaldamento degli investimenti. La costruzione di centrali elettriche ad accumulo e pompaggio è un processo ingegneristico rigoroso e complesso, che coinvolge molteplici aspetti come normative, lavori preparatori e autorizzazioni. Durante il boom degli investimenti, alcune amministrazioni locali e proprietari spesso ignorano la natura scientifica della selezione del sito e la saturazione della capacità, e puntano eccessivamente sulla velocità e sulla portata dello sviluppo del progetto, con una serie di effetti negativi.
La selezione del sito per le centrali elettriche ad accumulo deve tenere conto delle condizioni geologiche, della posizione geografica (vicinanza al centro di carico, vicina alla base energetica), della soglia ecologica, del salto di carico, dell'acquisizione di terreni e dell'immigrazione, oltre ad altri fattori. Una pianificazione e una configurazione irragionevoli renderanno la costruzione delle centrali elettriche non adeguata alle effettive esigenze della rete elettrica o inutilizzabile. Non solo i costi di costruzione e di esercizio saranno difficili da gestire per un certo periodo, ma si presenteranno anche problemi come il superamento della soglia ecologica durante la costruzione; una volta completata l'opera, se i livelli tecnici, operativi e di manutenzione non saranno adeguati, si verificheranno rischi per la sicurezza.
"Ci sono ancora casi in cui la selezione del sito per alcuni progetti è irragionevole". Lei Xingchun, vicedirettore generale del dipartimento infrastrutture della Southern Grid Energy Storage Company, ha affermato: "L'essenza di una centrale elettrica ad accumulo di pompaggio è soddisfare le esigenze della rete elettrica e garantire l'accesso a nuova energia. La selezione del sito e la capacità della centrale elettrica ad accumulo di pompaggio devono essere determinate in base alle caratteristiche della distribuzione dell'energia, alle caratteristiche operative della rete elettrica, alla distribuzione del carico energetico e alla struttura energetica".
"Il progetto è di vasta portata e richiede un notevole investimento iniziale. È ancora più importante rafforzare la comunicazione e il coordinamento con i dipartimenti competenti per le risorse naturali, l'ambiente, la silvicoltura, i pascoli, la tutela delle acque e altri settori, e lavorare in modo efficace per garantire la conformità alla linea rossa per la protezione ecologica e ai relativi piani", ha aggiunto Jiang Shuwen, responsabile del dipartimento di pianificazione della Southern Grid Energy Storage Company.
L'investimento edilizio di decine o addirittura decine di miliardi, l'area di costruzione di centinaia di ettari di bacini idrici e il periodo di costruzione di 5-7 anni sono anche i motivi per cui molte persone criticano l'accumulo tramite pompaggio perché non è "economico ed ecologico" rispetto ad altri sistemi di accumulo di energia.
Ma in realtà, rispetto ai tempi di scarico limitati e alla vita operativa di 10 anni dell'accumulo di energia chimica, la vita utile effettiva delle centrali elettriche ad accumulo di pompaggio può raggiungere i 50 anni o anche di più. Grazie all'accumulo di energia di grande capacità, alla frequenza di pompaggio illimitata e al costo per kilowattora inferiore, la sua efficienza economica rimane comunque molto più elevata rispetto ad altri sistemi di accumulo di energia.
Zheng Jing, ingegnere senior presso il China Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design, ha condotto uno studio: "L'analisi dell'efficienza economica del progetto mostra che il costo livellato per kilowattora delle centrali elettriche ad accumulo di pompaggio è di 0,207 yuan/kWh. Il costo livellato per kilowattora dell'accumulo elettrochimico di energia è di 0,563 yuan/kWh, ovvero 2,7 volte superiore a quello delle centrali elettriche ad accumulo di pompaggio".
"L'accumulo elettrochimico di energia è cresciuto rapidamente negli ultimi anni, ma presenta diversi pericoli nascosti. È necessario estendere costantemente il ciclo di vita, ridurre il costo unitario e aumentare le dimensioni della centrale, oltre a configurare la funzione di regolazione di fase in un'ottica di sicurezza, in modo che possa essere paragonabile alle centrali elettriche ad accumulo di pompaggio", ha sottolineato Zheng Jing.
Costruisci una centrale elettrica, abbellisci il territorio
Secondo i dati di Southern Power Grid Energy Storage, nella prima metà del 2024, la produzione cumulativa di energia delle centrali elettriche ad accumulo di pompaggio nella regione meridionale è stata di quasi 6 miliardi di kWh, pari alla domanda di elettricità di 5,5 milioni di utenti residenziali per sei mesi, con un aumento dell'1,3% su base annua; il numero di unità di generazione di energia avviate ha superato le 20.000 unità, con un aumento del 20,9% su base annua. In media, ogni unità di ciascuna centrale elettrica genera potenza di picco più di 3 volte al giorno, contribuendo in modo significativo all'accesso stabile di energia pulita alla rete elettrica.
Sulla base dell'impegno ad aiutare la rete elettrica a migliorare la sua capacità di stoccaggio di energia nei picchi di consumo e a fornire elettricità pulita per lo sviluppo sociale ed economico, la Southern Power Grid Energy Storage si impegna a costruire splendide centrali elettriche e a fornire prodotti ecologici e ambientali "verdi, aperti e condivisi" per la popolazione locale.
Ogni primavera, le montagne si riempiono di ciliegi in fiore. Ciclisti ed escursionisti si recano nel distretto di Yantian a Shenzhen per ammirare la fioritura. Il lago e le montagne si riflettono, passeggiando nel mare di ciliegi in fiore, come se fossero in un paradiso. Questo è il bacino idrico superiore della centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Shenzhen, la prima centrale elettrica ad accumulo di pompaggio costruita nel centro città del Paese, e il "parco di montagna e mare" amato dai turisti.
La centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Shenzhen ha incorporato concetti di ecologia verde fin dall'inizio della sua progettazione. Impianti e attrezzature per la protezione ambientale e la conservazione delle risorse idriche sono stati progettati, costruiti e messi in funzione contemporaneamente al progetto. Il progetto ha vinto premi come il "Progetto Nazionale per la Qualità" e il "Progetto Dimostrativo Nazionale per la Conservazione del Suolo e delle Acque". Dopo la messa in funzione della centrale elettrica, China Southern Power Grid Energy Storage ha riqualificato il paesaggio di "deindustrializzazione" dell'area del bacino superiore con lo standard di parco ecologico e ha collaborato con il governo del distretto di Yantian per piantare fiori di ciliegio intorno al bacino superiore, creando il biglietto da visita di Yantian, la "città di montagna, mare e fiori".
L'enfasi sulla tutela ambientale non è un caso specifico della centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Shenzhen. China Southern Power Grid Energy Storage ha elaborato rigorosi sistemi di gestione e valutazione dell'edilizia ecologica durante l'intero processo di costruzione del progetto; ogni progetto integra l'ambiente naturale circostante, le caratteristiche culturali e i piani pertinenti dell'amministrazione locale, e prevede spese specifiche per il ripristino e il miglioramento dell'ambiente ecologico nel bilancio per la protezione ambientale, al fine di garantire l'integrazione armoniosa tra il paesaggio industriale del progetto e l'ambiente ecologico circostante.
"Le centrali elettriche ad accumulo con pompaggio presentano requisiti relativamente elevati per la selezione del sito. Per evitare le linee rosse ecologiche, se nell'area di costruzione sono presenti piante rare protette o alberi secolari, è necessario contattare in anticipo il dipartimento forestale e adottare misure di protezione sotto la sua supervisione per la protezione in loco o la protezione contro la migrazione", ha affermato Jiang Shuwen.
In ogni centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Southern Power Grid Energy Storage, è possibile vedere un enorme schermo elettronico che pubblica dati in tempo reale come il contenuto di ioni negativi, la qualità dell'aria, i raggi ultravioletti, la temperatura, l'umidità, ecc. nell'ambiente. "Questo è ciò che ci siamo prefissati di monitorare, in modo che le parti interessate possano vedere chiaramente la qualità ambientale della centrale elettrica". Jiang Shuwen ha affermato: "Dopo la costruzione delle centrali elettriche ad accumulo di pompaggio di Yangjiang e Meizhou, gli aironi, noti come 'uccelli da monitoraggio ambientale', si sono riuniti in gruppi per nidificare, il che rappresenta il riconoscimento più intuitivo della qualità ecologica dell'ambiente, come la qualità dell'aria e dell'acqua del bacino idrico nell'area della centrale elettrica".
Sin dalla costruzione della prima centrale elettrica ad accumulo di pompaggio su larga scala in Cina, a Guangzhou nel 1993, Southern Power Grid Energy Storage ha maturato una consolidata esperienza nell'implementazione di progetti ecosostenibili durante l'intero ciclo di vita. Nel 2023, l'azienda ha lanciato il documento "Metodi di gestione dell'edilizia ecosostenibile e indicatori di valutazione per centrali elettriche ad accumulo di pompaggio", che ha chiarito le responsabilità e gli standard di valutazione dell'edilizia ecosostenibile di tutte le unità coinvolte nel progetto durante il processo di costruzione. Il documento si prefigge obiettivi concreti e metodi di implementazione, di grande importanza per guidare il settore nell'implementazione della tutela ambientale.
Le centrali elettriche ad accumulo di pompaggio sono state costruite da zero e molte tecnologie e gestioni non hanno precedenti da seguire. Si affida a leader del settore come Southern Power Grid Energy Storage per guidare le filiere industriali a monte e a valle nell'innovazione, nell'esplorazione, nella verifica e nella promozione continua dell'ammodernamento industriale passo dopo passo. La tutela ambientale è inoltre una componente indispensabile dello sviluppo sostenibile del settore dell'accumulo di pompaggio. Non solo rappresenta la responsabilità dell'azienda, ma evidenzia anche il valore "green" e il contenuto di oro di questo progetto di accumulo di energia verde.
L'orologio della neutralità carbonica sta per scadere e lo sviluppo delle energie rinnovabili continua a raggiungere nuovi traguardi. Il ruolo delle centrali elettriche ad accumulo come "regolatori", "power bank" e "stabilizzatori" nel bilanciamento del carico della rete elettrica sta diventando sempre più importante.
Data di pubblicazione: 05-02-2025
