Modellazione tecno-economica di batterie redox a flusso

Nell’elaborato viene svolta un’analisi tecno-economica delle batterie a flusso (Redox Flow Batteries, RFB) tramite un modello basato sul Levelized Cost Of Storage (LCOS). È dapprima inquadrato l’accumulo energetico nel contesto del ricorso alle fonti energetiche rinnovabili intermittenti. Sono poi introdotte le batterie a flusso, tecnologia estremamente promettente, ponendo attenzione sui pregi e sui difetti. In seguito, è redatto un modello di alto livello, messo a punto in ambiente excel, che permette il calcolo del LCOS e viene applicato alle batterie a flusso. Il modello viene poi integrato con altri due modelli messi a punto in ambiente matlab che tengono conto della gestione operativa della batteria per mitigare i fenomeni di degradazione. Viene poi eseguita un’analisi dei costi per batterie al vanadio. Segue un’analisi di sensitività sia sui costi che sul LCOS della batteria in funzione dei principali parametri tecnologici e economici di funzionamento. Viene realizzato un confronto tra il modello con e senza i sotto-modelli di degradazione, il modello è applicato anche alla diffusissima tecnologia a ioni di litio, che viene confrontata con la tecnologia al vanadio. La stessa tecnologia Vanadium RFB viene confrontata con altre tecnologie flow che adottano però elettroliti organici. Un altro tema trattato è come il contesto geopolitico dell’installazione della batteria ne influenzi il LCOS. Viene poi anche analizzato il caso del sovradimensionamento della batteria. In the paper, a techno-economic analysis of the flow batteries (Redox Flow Batteries, RFB) is carried out using a model based on the Levelized Cost Of Storage (LCOS). Energy storage is first framed in the context of intermittent renewable energy sources. Flow batteries are then introduced as a highly promising technology, paying attention to their strengths and weaknesses. Subsequently, a high-level Excel model is drawn up, which allows the calculation of the LCOS and is applied to flow batteries. The model is then integrated with two other models developed in a matlab environment that take into account the operational management of the battery to mitigate degradation phenomena. A cost analysis for vanadium batteries is then performed. Next a sensitivity analysis takes place on both the costs and the LCOS of the battery according to the main technological and economic operating parameters. A comparison is made between the model with and without degradation sub-models, the model is also applied to the widespread lithium-ion technology, comparing it to vanadium technology. The same Vanadium RFB technology is then compared with other flow technologies which instead use organic electrolytes. Another topic dealt with is how the geopolitical context of the battery installation affects the LCOS. The case of battery oversizing is also analyzed