California Power Load "Duck Curve" sempre più prominente!

Secondo la US Energy Information Administration, poiché la produzione solare è aumentata in California, l'operatore di rete del California Independent System Operator (CAISO) ha visto diminuire il carico netto (la domanda rimanente dopo aver sottratto la generazione variabile di energia rinnovabile) nei giorni in cui la generazione solare tende essere al massimo. Quando si traccia il grafico del carico per una giornata tipo, si può vedere che la curva del carico netto scende bruscamente a metà giornata e poi sale bruscamente la sera quando la generazione solare diminuisce, in modo che la curva formata assomigli al contorno di un anatra, quindi questo modello viene spesso definito "curva anatra". Mentre la produzione solare della California continua a crescere, il calo del carico netto di mezzogiorno è in aumento, creando sfide per gli operatori di rete.

Gli operatori di rete devono sempre bilanciare la produzione e la domanda di elettricità di una regione. La domanda è più bassa durante la notte, quando la maggior parte dei consumatori dorme e molte attività sono chiuse. Al mattino, quando le persone si svegliano e le attività aprono, la domanda inizia ad aumentare. La domanda ha continuato a salire durante tutta la giornata, leggermente in aumento la sera quando le persone tornavano a casa dal lavoro e aumentava il consumo di elettricità residenziale, per poi calare nuovamente a tarda notte.

Tuttavia, a differenza delle centrali elettriche convenzionali, come le centrali nucleari, a carbone e a gas naturale, le risorse solari ed eoliche non possono essere impiegate a volontà per soddisfare la domanda e le utility a un certo punto hanno dovuto ridurre queste risorse per proteggere le operazioni della rete. L'energia solare viene generata solo durante il giorno, con un picco a mezzogiorno quando il sole è più forte e calante al tramonto. Man mano che aumenta la capacità solare e le centrali elettriche convenzionali vengono utilizzate meno frequentemente nel bel mezzo della giornata, la curva di anatra diventa più pronunciata.

La curva d'anatra implica due sfide associate all'aumento dell'uso dell'energia solare. La prima sfida è la tensione sulla rete elettrica. La domanda di elettricità dalle centrali elettriche convenzionali oscilla notevolmente da mezzogiorno a tarda notte, quando la domanda di energia è ancora elevata, ma la generazione solare è diminuita, il che significa che le centrali elettriche convenzionali (come le centrali a gas naturale) devono aumentare rapidamente la produzione di elettricità per soddisfare la domanda dei consumatori . Questa rapida crescita rende più difficile per gli operatori di rete far corrispondere l'offerta e la domanda di rete in tempo reale. Inoltre, se la quantità di energia solare prodotta supera la quantità utilizzata dalla rete, gli operatori potrebbero dover ridurre la produzione di energia solare per evitare la sovragenerazione.

L'altra sfida è economica. La natura dinamica della curva anatra può sfidare l'economia tradizionale delle centrali elettriche dispacciabili perché i fattori che portano alla curva riducono il tempo di funzionamento delle centrali elettriche convenzionali, con conseguente riduzione delle entrate elettriche. Se la perdita di entrate rende antieconomica la manutenzione dell'impianto, l'impianto può essere dismesso senza sostituzione dispacciabile. Nei sistemi in cui la domanda netta oscilla notevolmente, la riduzione della potenza dispacciabile rende più difficile per i gestori di rete bilanciare la domanda e l'offerta di energia elettrica.

Tuttavia, la curva d'anatra crea anche opportunità per lo stoccaggio di energia. L'implementazione su larga scala di sistemi di accumulo di energia, come le batterie, può immagazzinare parte dell'energia solare generata durante il giorno e rilasciarla dopo il tramonto. L'immagazzinamento dell'energia solare a mezzogiorno appiattisce la curva dell'anatra e l'invio di energia solare immagazzinata di notte accorcia il "collo" dell'anatra. La California sta rapidamente costruendo un accumulo di batterie; Passando da 0,2 GW nel 2018 a 4,9 GW nell'aprile 2023, gli operatori della California dovrebbero costruire ulteriori 4,5 GW di capacità di accumulo di batterie nello stato entro la fine dell'anno.

La curva dell'anatra non è unica in California, si sta verificando sempre più in altre parti degli Stati Uniti e in tutto il mondo, poiché la quota di generazione di energia solare in questi luoghi è in aumento.