Come l’IA e l’analisi dei dati stanno trasformando le batterie su scala di rete

In questo episodio del CTRL+Listen Podcast, il conduttore James Sweetlove conversa con Lennart Hinrichs, Executive Vice President e General Manager Americas di TWAICE, per esplorare il mondo in rapida evoluzione dei sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS). Lennart spiega tutto, dalle basi dei tipi di batterie agli ioni di litio e delle applicazioni su scala di rete, fino alla duck curve della California, alle sfide legate allo stato di carica e a come la piattaforma di analytics cloud-based di TWAICE aiuti gli operatori a massimizzare le prestazioni, prevenire guasti ed evitare costose penali di rete.

La conversazione approfondisce il degrado delle batterie, il rilevamento degli sbilanciamenti, la manutenzione preventiva e il ruolo del machine learning nell’estrarre insight utilizzabili da enormi set di dati. Lennart condivide anche la sua prospettiva su come la domanda dei data center guidata dall’AI stia rimodellando l’infrastruttura energetica, sullo stato della global battery supply chain, sull’impatto dei dazi e sul perché il solare abbinato all’accumulo possa essere il percorso più pratico verso la stabilità della rete. Che tu sia un professionista dell’energia o semplicemente curioso del mondo delle batterie, questo episodio è ricco di spunti concreti.

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Punti chiave

• Le batterie su scala di rete (BESS) stanno diventando essenziali per la stabilità della rete. I grandi sistemi di accumulo di energia a batteria front-of-the-meter sono fondamentali per bilanciare la generazione da fonti rinnovabili, gestire la “duck curve”, rispondere in millisecondi alle fluttuazioni della rete ed evitare blackout, soprattutto mentre accelerano l’adozione del solare e la domanda dei data center guidata dall’AI.
• Le prestazioni delle batterie dipendono dai dati, non solo dall’hardware. I BESS agli ioni di litio generano enormi volumi di dati, ma il vero valore deriva da analytics avanzati che trasformano i segnali grezzi in insight utilizzabili: stima accurata dello stato di carica, rilevamento degli sbilanciamenti, monitoraggio del degrado e identificazione precoce dei guasti, per prevenire prestazioni insufficienti, penali e rischi per la sicurezza.
• Il degrado e gli sbilanciamenti sono i rischi economici nascosti. Le batterie si degradano in modo non uniforme nel tempo, causando squilibri di carica che riducono la capacità utilizzabile e la disponibilità di potenza. Senza un monitoraggio proattivo, gli operatori possono non rispettare gli impegni verso la rete e incorrere in significative penali finanziarie. Analytics intelligenti consentono manutenzione preventiva, pianificazione dell’augmentation e funzionamento ottimizzato per i ricavi.
• Le batterie LFP e il solare con accumulo sono i vincitori nel breve termine. Il litio-ferro-fosfato (LFP) è emerso come la chimica dominante per l’accumulo su rete grazie a sicurezza, longevità e vantaggi nella supply chain. Nonostante l’hype attorno a chimiche alternative, i miglioramenti incrementali dell’LFP combinati con il solare più accumulo rappresentano attualmente il percorso più rapido e pratico verso un’infrastruttura di energia pulita affidabile e scalabile.

Trascrizione

James Sweetlove: Ciao a tutti, sono James del podcast CTRL+ Listen offerto da Octopart. Oggi ho un ospite per voi. Si tratta di Lennart Hinrichs. È Executive Vice President e General Manager Americas di Twaice. Grazie mille per essere qui con noi. È un piacere averti.

Lennart Hinrichs: È un piacere essere qui, James, e non vedo l’ora di parlare un po’ di batterie oggi.

James Sweetlove: Sì, anch’io. Ho molto da imparare qui. È sicuramente un argomento interessante. Per iniziare, vuoi raccontarci qualcosa di te e del tuo background?

Lennart Hinrichs: Certo. A differenza della maggior parte del resto di Twaice, non sono un ingegnere di formazione. Ho iniziato la mia carriera nella consulenza e nel 2017 ho incontrato due ingegneri estremamente talentuosi che mi raccontavano una storia incredibile sull’ottimizzazione delle batterie. A quel punto, onestamente, pensavo alla batteria della mia auto: davvero ha bisogno di essere sostituita, quella piccola batteria di avviamento? Ma loro, naturalmente, parlavano di veicoli elettrici e avevano già iniziato all’università la ricerca sull’ottimizzazione e sulla comprensione del degrado delle batterie. Mi sono unito a Twaice allora, al momento della fondazione, quindi ho fatto parte del team fondatore allargato. Da allora ho ricoperto diversi ruoli all’interno dell’azienda, costruendo di fatto il lato commerciale di Twaice. E dal 2024 sono responsabile del nostro business nelle Americhe. Quindi seguo tutto, dalle vendite al marketing fino alla delivery post-vendita, lavorando con i clienti per garantire che le loro batterie funzionino bene e in sicurezza.

James Sweetlove: Fantastico. Vuoi allora raccontarci qualcosa di Twaice stessa?

Lennart Hinrichs: Sì, certo. L’ho accennato prima. Stefan e Michael hanno iniziato la loro ricerca sulle batterie nel 2014. In realtà, la prima cosa che hanno fatto è stata sviluppare una batteria stazionaria con la fenomenale capacità di, credo, 200 kilowattora. Quindi, per gli standard di oggi, molto, molto piccola, ma era già un sistema di accumulo LFP. Hanno studiato questo tema. Stavano esplorando l’idea degli accumuli di seconda vita. E quando si parla di accumuli di seconda vita, una cosa diventa estremamente importante: comprendere lo stato reale della batteria. Quanto è buona? Come si può farla funzionare secondo gli standard necessari? Per farlo, hanno sviluppato il software che oggi chiamiamo battery analytics, una valutazione cloud-based delle batterie, che poi è diventata Twaice nel 2018.

Quindi prendiamo davvero qualsiasi dato di un battery energy storage system, cioè le grandi batterie su scala di rete, e questo include qualsiasi cosa, dai dati delle celle fino a qualsiasi tipo di dato di trasformatore o PCS; portiamo tutto nel cloud, lo elaboriamo e lo rendiamo utilizzabile. Questo è poi disponibile in diverse soluzioni per ottimizzare le prestazioni degli accumuli, cioè la disponibilità, quanta energia si ha per fare arbitraggio o servizi ancillari, e per garantire che qualsiasi tipo di difetto nel sistema venga rilevato con largo anticipo prima che causi problemi di manutenzione o, nel peggiore dei casi, problemi di sicurezza.

Penso che molte persone abbiano visto gli incendi che si sono verificati. Voglio anche sottolineare che si tratta di eventi molto, molto rari, ed è molto più sicuro, per esempio, di qualsiasi auto con motore a combustione interna o persino dei generatori. Tuttavia ci sono stati incendi degni di nota, ed è davvero importante prevenirli. E penso che possiamo approfondire il tema della sicurezza delle batterie. Solo un’osservazione: di solito non è la batteria stessa a causare gli incendi, ma piuttosto tutto il resto di quel sistema più ampio.

James Sweetlove: Giusto. In realtà voglio fare qualcosa di super basilare qui. Potrebbe sembrarti sciocco, ma credo che il concetto di batteria, in un certo senso, non abbia tenuto il passo con la rapidità con cui avanzano le tecnologie delle batterie. Quindi quando dici “batterie”, puoi fare una panoramica di tutto ciò che oggi rientra in questo termine?

Lennart Hinrichs: Sì, penso che sia ottimo allargare un po’ il campo qui. E credo che la batteria con cui la maggior parte delle persone ha familiarità sia o la piccola batteria AA che si mette nei telecomandi. Di solito non è agli ioni di litio. Quindi quando mi riferisco alle batterie, parliamo per lo più di batterie agli ioni di litio. E poi, all’interno delle famiglie agli ioni di litio, ci sono diverse chimiche di cella e diversi form factor, ma penso che qui siano rilevanti le aree applicative.

E credo che le più importanti siano l’elettronica di consumo, che sarebbe soprattutto la batteria del telefono che conosci dal tuo iPhone o dai dispositivi Samsung, o qualunque cosa tu stia usando. Poi c’è un’altra enorme area applicativa, che è quella dei veicoli elettrici, e comprende sia gli ibridi plug-in, sia i mild hybrid, sia i veicoli completamente elettrici.

E poi ciò di cui mi occupo principalmente sono quelle che chiameremmo batterie stazionarie. In generale ci sono tre categorie a cui ci riferiamo. La prima è quella residenziale, cioè ciò che potresti avere in casa per immagazzinare l’energia che proviene, per esempio, dal tuo impianto solare o dal tuo tetto solare. Poi abbiamo quelle che vengono definite C&I, batterie commerciali e industriali, applicazioni behind-the-meter per garantire continuità dell’alimentazione, proteggersi dalle interruzioni di corrente oppure fare quello che viene chiamato peak shaving. Quindi, se avvii i tuoi motori e hai questo enorme picco di energia, lo riduci per evitare che la rete ti addebiti costi extra.

E poi ciò su cui siamo maggiormente focalizzati al momento, e che corrisponde alla massiccia diffusione che stiamo osservando, sono le grandi batterie su scala di rete front-of-the-meter. Quindi parliamo di centinaia di megawattora di accumulo, a volte gigawattora di accumulo. Giusto per dare un’idea delle dimensioni, si arriva fino a un paio di migliaia di container pieni di batterie.

E per collegarlo a ciò che questo significa, puoi immaginare che l’iPhone sia come una singola cella di batteria, e ci sono form factor diversi, quindi ci sono celle molto più grandi. Un libro molto grande e spesso, o forse un paio di libri, potrebbe rappresentare la dimensione di una cella di batteria inserita in queste batterie su scala di rete, e poi ce ne sono centinaia di migliaia collegate in serie e in parallelo che alla fine vengono caricate e ciclate per fare ciò che devono fare, cioè stabilizzare la rete.

Quindi un’applicazione molto comune, e non so bene a che livello sia il pubblico su questo tema, è che bisogna sempre produrre esattamente la quantità di energia che si sta consumando nella rete, nell’area più ampia. Questo di solito viene gestito dalla utility o dall’ISO/RTO che bilancia il tutto. E ora stiamo vedendo una grande diffusione del solare, naturalmente, e dell’eolico, il che significa che la generazione fluttua un po’. In combinazione con una domanda che a sua volta fluttua — le persone usano più energia quando sono a casa la sera, e ora potresti vedere data center entrare in funzione consumando enormi quantità di energia e anche in modo discontinuo — serve qualcosa che stabilizzi tutto questo, che compensi questa intermittenza, ed è proprio qui che le batterie sono straordinarie.

Quindi, ad esempio, si carica durante il giorno: questa è un’applicazione molto tipica in California, caricare durante il giorno quando c’è abbondanza di energia solare e scaricare la sera, quando i consumi sono elevati. Esistono anche altre applicazioni oltre a questa, ma questa è una delle principali ed è molto facile da comprendere per il pubblico.

James Sweetlove: Sì, assolutamente. Grazie. Questo ha chiarito molto. Un’ultima domanda di chiarimento. Sul vostro sito, prima che iniziassimo a parlare, ho visto che fate spesso riferimento a un asset B-E-S-S, un asset BESS. Puoi spiegare che cos’è e come si integra nel mercato dell’energia?

Lennart Hinrichs: Sì, esatto. BESS è, credo, il termine ormai comunemente usato per le batterie su scala di rete. Significa Battery Energy Storage System, quindi è proprio il concetto di collegarsi alla rete e fornire servizi di rete. A seconda dell’area, cambia leggermente. In California, ad esempio, vediamo molto l’utilizzo di questi sistemi per compensare quella che viene chiamata la “duck curve” della California, e adoro questo termine. È molto visivo e, in sostanza, rappresenta l’energia residua necessaria dopo aver tenuto conto delle fonti rinnovabili.

Si vede infatti che la domanda inizia a salire al mattino quando le persone si svegliano, quindi serve più energia; poi entra in funzione il solare e si ha questo calo, che potremmo chiamare la pancia dell’anatra, e poi la sera il solare diminuisce, le persone tornano a casa, quindi il fabbisogno di energia residua aumenta prima che tutti vadano a dormire, per poi ridiscendere, formando il picco dell’anatra. Le batterie spostano di fatto energia dalla pancia al collo dell’anatra, bilanciando il tutto, e questo significa che servono meno risorse convenzionali per stabilizzare la rete.

Un altro aspetto è che le batterie reagiscono davvero in pochi millisecondi, quindi se ci sono variazioni di frequenza nella rete, possono contrastarle molto rapidamente e garantire che tutti i dispositivi elettronici funzionino perfettamente. Esistono diversi meccanismi di mercato, dai capacity market ai mercati dell’energia, che contribuiscono a remunerare le batterie per questo servizio. Si tratta quindi di un’operazione commerciale, solitamente svolta da grandi utility o produttori indipendenti di energia, che utilizzano questi sistemi come userebbero qualsiasi altra unità di generazione o centrale elettrica, con una differenza che naturalmente li rende interessanti: una centrale elettrica genera solo energia, mentre una batteria può generare energia, ma può anche consumarla, anzi deve consumarla per poterla poi restituire alla rete. Questo crea una dinamica di carica bidirezionale che comporta anche molte sfide o novità per i gestori di rete, chiamati a integrare le batterie nella rete sfruttandone appieno il potenziale.

James Sweetlove: Giusto. No, è affascinante. Grazie. Credo che capire entrambe queste cose sia molto utile per questa conversazione, quindi lo apprezzo. Ora vorrei entrare più nello specifico di ciò che fa la vostra azienda, quindi parliamo del lavoro di analytics nel settore delle batterie. In cosa si differenzia, ad esempio, dall’analytics standard, come la normale analisi dei dati?

Lennart Hinrichs: Non credo che sia fondamentalmente diverso, giusto? Se guardiamo al più ampio ambito dell’analytics, c’è sempre l’idea che, prima di tutto, servano i dati. E la cosa bella delle batterie è che i dati non mancano. Le batterie sono sistemi completamente digitali. Di solito ci sono persino troppi dati perché abbia senso, dal punto di vista del business, acquisirli tutti, quindi serve innanzitutto una strategia dati intelligente per portare tutte queste informazioni nel cloud e poi renderle utilizzabili.

Ci sono alcuni aspetti legati alla raccolta di questi dati, inclusi i contratti con l’integratore della batteria o con l’OEM della batteria, ma in definitiva l’obiettivo dovrebbe sempre essere quello di avere una quantità ragionevole di dati nel cloud. Ed è proprio in questo che aiutiamo i nostri clienti. Poi, una volta messi in sicurezza i dati, li si pulisce, ci si assicura che tutti gli outlier vengano eliminati, così da non introdurre rumore nei dati. E una volta che si dispone di quel data lake o data warehouse, si tratta di interpretare i dati. Questo significa aggiungere KPI avanzati, analizzare il degrado.

Che cos’è il degrado? Abbiamo citato prima l’esempio dell’iPhone. Credo che tutti sappiano che, quando si prende un telefono nuovo di zecca, la batteria dura tranquillamente tutta la giornata. Poi, un anno dopo, si nota che verso le 18:00 potrebbe già iniziare a scaricarsi, e un altro anno dopo magari questo momento si anticipa alle 16:00 e allora bisogna ricaricarlo durante il giorno. Questo è il degrado, la perdita di capacità che si verifica nelle batterie. Capirlo è un aspetto, calcolarlo pure, ma un altro elemento molto rilevante è sapere quanta energia è ancora presente nella batteria, cioè il suo effettivo stato di carica.

Nel caso di un iPhone, potrebbe capitare di conoscere quella strana situazione in cui la batteria passa improvvisamente dal 40% allo 0%. Su scala più grande, questo succede abbastanza spesso. Entrano in gioco diversi fattori. La chimica di cella oggi più comunemente utilizzata nel settore delle batterie è la LFP, cioè litio-ferro-fosfato. Questa presenta una proprietà fisica particolare: una tensione a circuito aperto estremamente piatta nelle finestre intermedie di SOC. Quindi, se una batteria non viene utilizzata da zero al 100%, come può accadere nel caso di un telefono, ma piuttosto tra il 20 e l’80%, oppure intorno al 50% nel caso dei servizi ancillari, cosa molto comune, diventa davvero difficile capire quale sia il reale stato di carica della batteria. Quindi il primo punto è determinare correttamente lo stato di carica a livello di cella o di rack.

E poi c’è una seconda sfida: dato che ci sono moltissime celle e che all’interno di questi container esistono condizioni molto diverse, pur facendo il possibile per mantenerle uniformi, si generano naturalmente gradienti di temperatura e deviazioni di resistenza all’interno dei sistemi di accumulo. Questo porta a un problema chiamato sbilanciamento, cioè alcune celle hanno una carica maggiore di altre. E questo significa che la prima cella che raggiunge effettivamente il 100% fa sì che anche tutte le altre smettano di caricarsi, altrimenti quella specifica cella verrebbe sovraccaricata. Si contrasta questo fenomeno con il ribilanciamento, cioè trasferendo carica da una cella all’altra, per semplificare. E questo comporta costi in termini di tempo e denaro, perché durante quel periodo il sistema di accumulo non può essere utilizzato.

Ci sono quindi questi due elementi: una lettura del SOC molto difficile e gli sbilanciamenti nel sistema, che devono essere contrastati con il bilanciamento. Quindi la ricalibrazione del SOC e il ribilanciamento del sistema sono due procedure di manutenzione molto comuni. Il nostro software aiuta proprio a comprendere tutti questi meccanismi e a fornire una visione reale della batteria. Qual è il suo SOC effettivo e qual è lo stato di bilanciamento della batteria? In questo modo è possibile distinguere, all’interno della batteria, quale capacità persa è dovuta al degrado, quale capacità non è attualmente disponibile a causa degli sbilanciamenti e in quali punti il sistema sta leggendo in modo errato lo stato di carica, cioè dove il sistema pensa di avere più o meno energia di quella reale, e quale sarà l’impatto di tutto questo sulla scarica.

Perché ciò che accade è che queste batterie costituiscono, naturalmente, un elemento cruciale per la rete. Quindi, se viene richiesto loro di scaricare e poi non riescono a farlo perché intervengono gli sbilanciamenti e si verifica un derating della potenza, per cui invece di fornire 100 megawatt il sistema di accumulo ne genera improvvisamente solo 80, allora si crea un problema nella rete, perché non c’è abbastanza potenza per mantenerla stabile. È un problema enorme e, di conseguenza, come operatore della batteria si rischiano penali molto pesanti.

Il nostro software aiuta calcolando tutti questi KPI avanzati per fornire a qualsiasi operatore tutte le principali informazioni strategiche sulle prestazioni della batteria. E poi, a un livello successivo, si entra nell’ambito della manutenzione preventiva, identificando i componenti che stanno causando prestazioni inferiori del sistema o che potrebbero comportare potenziali rischi per la sicurezza in futuro. E come accennavo, non sempre il problema è la cella. Ci sono elementi legati a difetti di produzione, ci sono aspetti di degrado che fanno sì che nel sistema ci siano celle deboli che dovrebbero essere sostituite, ma molti incendi o incidenti di sicurezza sono in realtà causati da sistemi di controllo difettosi, quindi da sovraccarica o scarica profonda delle celle.

Quindi si tratta di capire dove il BMS, i sistemi di gestione della batteria, i sistemi di controllo, stanno commettendo errori, per poi segnalarli e correggerli, oppure di comprendere davvero dove, nel più ampio balance of system, ci siano problemi. Ad esempio, nel sistema HVAC, ci sono anomalie di temperatura che devono essere affrontate?

Per tornare quindi alla domanda iniziale: che cosa fa Twaice? Twaice fornisce una suite software completa che acquisisce tutti i dati e, per un asset manager, produce report giornalieri, mensili e settimanali sulle prestazioni del sistema di accumulo. Come stiamo andando sul mercato? Come ci posizioniamo rispetto all’energia contrattualizzata verso il nostro offtaker e come si sta comportando il nostro fornitore rispetto a quanto ha contrattualmente promesso a noi? Fino ad arrivare al lato più ingegneristico delle prestazioni, entrando nel dettaglio di quanti cicli ha effettuato la batteria, quanta energia throughput stiamo osservando, qual è l’attuale bilanciamento del sistema, se dobbiamo intraprendere azioni preventive. E fino al livello operativo: quali sono gli alert attuali in arrivo, quali azioni dobbiamo intraprendere, come possiamo assicurarci che questa batteria venga utilizzata al massimo del suo potenziale?

James Sweetlove: Capisco. E questo si applica allo stesso modo sia a una batteria per la rete elettrica sia a una batteria per veicoli elettrici, gli stessi concetti?

Lennart Hinrichs: Gli algoritmi sottostanti funzionano per entrambe le applicazioni. Quindi, come idea fisica fondamentale, sì. Ora, nell’industria automobilistica, nel settore dei veicoli, se avete mai posseduto un EV, saprete che gli OEM, i produttori, i Ford, GM, BMW di questo mondo, fanno del loro meglio per tenere lontana da voi tutta questa complessità tecnica. Quindi vi offriranno una garanzia che dura 10 anni, oppure da otto a 10 anni. Sarà di 160.000 miglia e, in sostanza, vi stanno dicendo: “Non preoccuparti della batteria”. Quindi l’unica cosa di cui vi preoccupate è: “Quanto lontano posso andare e quanto velocemente posso ricaricarla?”

Ora, poiché le batterie sono più piccole e poiché in genere vengono ciclate più intensamente, e di solito vengono caricate al 100%, l’intero aspetto del bilanciamento della calibrazione del SOC è migliore, ma può capitare occasionalmente di vedere anomalie nel SOC e questi salti. E inoltre, a onor del vero, le auto di solito hanno una chimica delle celle NMC. Tesla, credo, usa alcune batterie LFP. C’è una tendenza in quella direzione. Ma con NMC, la determinazione del SOC è significativamente più semplice.

Ma sì, credo che nell’auto ciò che si vuole ottenere sia una batteria di lunga durata e la certezza di avere questa autonomia. Ora, l’altro elemento, naturalmente, nell’auto che è diverso rispetto a un sistema di accumulo stazionario è che nello storage stazionario vediamo batterie che definiamo per durata. Quattro ore di durata sono piuttosto comuni in California. Al momento in Texas si parla più spesso di due ore. Ci sono discussioni sulla lunga durata, cioè otto ore.

Ora, questo significa che un sistema di accumulo fornisce la potenza nominale per quel periodo di tempo. Quindi, per esempio, una batteria da 100 megawatt con durata di quattro ore avrebbe 100 megawatt per quattro ore. Per ottenere questo risultato, si installano sul sito 400 megawattora di capacità. Probabilmente bisogna sovradimensionarla perché si avrà un derating agli estremi inferiore e superiore, quindi magari si arriva a 440 megawattora. Quindi quella scarica a 100 megawatt significa che si sta usando solo 0,25 dell’intera capacità, cioè quello che viene definito 0,25 C.

Nel settore automotive, invece, in genere si richiede più potenza, perché si vuole accelerare. Quindi, se in un’auto media si ha una batteria da 70 kilowattora, si vuole ottenere da lì più di 70 kilowatt in uscita, soprattutto in ricarica, nella ricarica rapida. Alle stazioni oggi si vedono comunemente ricariche fino a 350, 400 kilowatt. Quindi, invece di avere 0,25 C, ci si ritrova improvvisamente con 4 C. Lo stress a cui è sottoposta la batteria deriva molto di più da scarica e carica, quindi l’uso delle batterie è molto più intenso. Di conseguenza, il degrado ciclico della batteria entra maggiormente in gioco.

Detto questo, inoltre, le auto in genere non vengono usate tutti i giorni, quindi idealmente una batteria non viene scaricata completamente ogni giorno. Per massimizzare il rendimento economico, un’auto potrebbe essere scaricata completamente ogni due settimane. Questo è un altro elemento, credo, in termini di utilizzo delle batterie e di come invecchiano.

Ma tornando a ciò che offre Twaice, sì, lavoriamo anche con gli OEM per analizzare le batterie e fornire batterie pack di nuova generazione migliori, ma lì il focus è molto più sul degrado: per esempio, quando vedremo un numero significativo di batterie per auto arrivare a fine vita, raggiungendo il 70% di SOH, punto in cui devono essere sostituite per poter restare utilizzabili.

James Sweetlove: Okay. Quindi volevo chiederti del lato del degrado più avanti, ma parliamone subito. Come si può effettivamente monitorare o minimizzare il degrado, e quale ruolo svolgono strumenti come le simulazioni nel garantire che ciò avvenga?

Lennart Hinrichs: È un’ottima domanda. In generale, nel degrado entrano in gioco una moltitudine di fattori. Il risultato è generalmente una perdita di capacità, cioè nel tempo c’è meno capacità utilizzabile, e un aumento della resistenza, che nell’ambito grid-scale in genere non gioca un ruolo importante perché si hanno questi bassi C-rate. Nel settore automotive, questo potrebbe tradursi, per esempio, in velocità di ricarica inferiori con batterie più vecchie, semplicemente perché la resistenza aumenta.

Ora, in generale c’è una combinazione di invecchiamento calendariale e invecchiamento ciclico, cioè fondamentalmente: calendariale significa che la batteria resta lì e si degrada lentamente. Ciclico significa che, poiché la carichiamo e scarichiamo continuamente, questo movimento di elettroni alla fine provoca il degrado. A seconda del caso d’uso, può prevalere l’uno o l’altro.

Ora, come si può prevenire o ottimizzare questo fenomeno? Questa è la domanda cruciale, ed è qui che entrano davvero in gioco le simulazioni, per capire davvero: “In che modo il mio utilizzo influisce su questo?” Quindi, ancora una volta, nel caso dell’auto, le aziende automotive vi sollevano da questo aspetto. C’è ben poco che possiate fare. Cosa influisce? C-rate elevati non sono ideali, quindi la ricarica rapida non è ideale se non ne avete davvero bisogno. Probabilmente non ha senso farla. D’altra parte, le auto hanno margini di sicurezza, quindi non dovrebbe essere davvero qualcosa di cui preoccuparsi. Se per esempio prevedete di lasciare ferma un’auto, probabilmente non è ideale caricarla al 100% e lasciarla così per tutto l’inverno. Ancora una volta, il motivo per cui molti costruttori raccomandano di caricare solo fino all’80% invece che al 100%, e di arrivare al 100% solo poco prima di lunghi viaggi, è che una batteria completamente carica è sotto stress e, se poi resta ferma con temperature fredde, eccetera, questo accelera l’invecchiamento calendariale.

Per quanto riguarda invece le batterie grid-scale, naturalmente il caso d’uso è leggermente diverso, ed è molto interessante perché questi sistemi sono davvero ottimizzati per il rendimento economico. Idealmente si vuole guadagnare il maggior numero di dollari per ogni punto percentuale di capacità degradata, quindi capire se un ciclo completo sta effettivamente generando quei dollari extra oppure se sta solo degradando di più la batteria. Si tratta quindi di capire davvero: “Come otteniamo il massimo dalla nostra batteria?”

Ora, cosa interessante, credo che la maggior parte delle aziende le gestisca in modo troppo conservativo e che spesso potrebbe adottare un approccio più aggressivo, naturalmente non come affermazione universale. Ma la sfida che vediamo sul lato grid-scale è più che altro che, con il degrado, aumentano gli sbilanciamenti. E poiché ogni cella si degrada in modo leggermente diverso, gli sbilanciamenti che si accumulano nel tempo possono causare sempre più problemi. E nell’ambito grid-scale si può fare qualcosa che in un’auto non si può fare, cioè combinare e scambiare batterie: si possono sostituire moduli tra i container, se sono abbastanza leggeri. Dipende anche un po’ dall’architettura. E si può fare qualcosa chiamato augmentation, che significa aggiungere batterie supplementari semplicemente per garantire il rispetto della potenza nominale. Questo serve a contrastare quel degrado.

James Sweetlove: Okay. Interessante. Sì, ci sono davvero molte cose interessanti qui. Le persone praticamente non pensano a quasi nulla di tutto questo nella vita quotidiana, quindi è davvero illuminante, grazie. Parliamo allora un po’ di alcune delle cose che offrite. Avevo una domanda sui servizi che offrite tra asset management e performance e operations: in che modo differiscono le loro esigenze in un ambito come questo?

Lennart Hinrichs: È interessante osservare il mercato e vedere i diversi modus operandi delle aziende. Vediamo sempre più spesso aziende che prendono in carico una parte maggiore di quello stack. Credo che storicamente le persone cercassero di stare il più lontano possibile dalle batterie, quindi acquistavano un sistema completamente chiavi in mano. Tesla è un esempio, tra l’altro, di chi offre questo tipo di soluzione. Quindi vai da Tesla, paghi il CapEx, loro installano lo storage, e poi paghi una fee OpEx perché lo mantengano operativo. Non ricevi quasi nessun dato. Sai quando stanno caricando, quando stanno scaricando e qual è lo stato di carica, e poi hai pochissimi punti dati oltre a questo. E loro si occupano semplicemente della batteria affinché funzioni senza problemi. Sono previsti fermi giustificati per consentire loro di effettuare la manutenzione, ma tu non la tocchi.

Quindi, dal punto di vista dell’asset management, probabilmente vuoi solo vedere: “Okay, qual è la performance della batteria? Cosa mi stanno dicendo sul degrado attuale, e quanti soldi ci ho guadagnato?”

Ora, credo che il pendolo si stia spostando un po’ dall’altra parte, e che le persone stiano iniziando davvero a chiedersi: “Che cosa sta facendo realmente la mia batteria, e come posso ottimizzarla, e come posso ottenere molta più performance da essa, dato che questi sistemi richiedono investimenti di centinaia di milioni?”

Quindi i performance engineer da quel lato stanno davvero analizzando e passando al setaccio i dati per capire che cosa sta rallentando il sistema, dove stiamo perdendo capacità, dove stiamo perdendo performance e come possiamo ottimizzare il tutto. E oggi abbiamo persino un cliente che dispone di un team di manutenzione onsite, quindi nel momento in cui emerge qualcosa corrono subito lì e iniziano a riparare immediatamente le batterie o i PCS, i power conversion systems, solo per garantire che la batteria sia sempre in condizioni perfette.

E questo dipende davvero dall’idea che di solito si ha un acquirente dell’energia, oppure un mercato in cui si opera, quindi la domanda è: si stanno soddisfacendo le richieste di quell’acquirente? Si ha a disposizione potenza sufficiente e capacità sufficiente? E c’è anche un sovradimensionamento, ma se si inizia a intaccare quel sovradimensionamento, A, di solito si tratta della riserva legata all’invecchiamento, e B, una volta raggiunte queste soglie e fallito, per esempio, un ciclo di capacità, ci si trova davvero ad affrontare il problema delle penali da pagare.

Ora, cosa significa davvero? In cosa è diverso? Un asset manager è più una figura finanziaria, che guarda soprattutto alla performance complessiva con una buona comprensione tecnica, mentre quando entriamo nell’ambito delle operations and maintenance, si tratta davvero di capire: “Come stiamo gestendo il sistema di accumulo? Stiamo caricando, stiamo scaricando, quale componente stiamo sostituendo? Dobbiamo eseguire aggiornamenti qui? Quali ordini di lavoro stiamo inviando ai nostri fornitori e ai service provider?” E si entra davvero nei dettagli più minuti delle batterie, fino ad arrivare alla comprensione dei dati di serie temporali provenienti dalle celle e dai moduli della batteria.

James Sweetlove: Ok, no, ha perfettamente senso. Grazie. Quindi volevo parlare un po’ di qualcos’altro che c’è sul vostro sito web, dove avete molte risorse. Ne ho consultate alcune, davvero molto interessanti. C’è qualcosa lì che consiglieresti alle persone di vedere se stanno cercando di costruirsi una comprensione di base di questi temi?

Lennart Hinrichs: Sì, grazie James per la domanda. Penso davvero che il nostro team marketing abbia fatto un lavoro fenomenale, ed è parte di ciò che vediamo nel mercato. Molte persone che provengono dal solare, dall’eolico o persino dagli impianti di generazione termica stanno entrando nel settore delle batterie, e questo significa che non hanno ancora molta familiarità con i termini e con i requisiti. Quindi incoraggerei davvero a usare l’enciclopedia delle batterie che abbiamo lì, che è un glossario dei termini più importanti se si è nuovi nel settore, per capire davvero questi concetti. Ci sono anche ottime risorse sulle strutture dati necessarie per avere successo nella comprensione e nella gestione di una batteria, ma anche spiegazioni dei termini più importanti relativi alle prestazioni della batteria e alla sicurezza, che guidano passo dopo passo in questi aspetti. E penso che sia un ottimo punto di partenza per chi è interessato alle batterie.

James Sweetlove: Sì, assolutamente. Ho dato un’occhiata a quell’enciclopedia e, da persona che non è un ingegnere, ho pensato: “Wow, ok. C’è davvero molto da imparare qui.” Quindi sì, onestamente sembra molto utile. Vorrei chiederti qualcosa che entusiasma tutti. La parola del momento è AI. Che ruolo ha l’AI nel lato analitico di ciò che fate?

Lennart Hinrichs: Sì, è un’ottima domanda, e ce la fanno spesso. E penso sempre—

Voglio dire, ce l’abbiamo nel nome, e l’abbiamo sempre avuta nel nome. Penso che fosse già di moda allora, ma l’idea di AI era diversa, ed è ancora quella che usiamo, soprattutto ciò che oggi viene più comunemente definito machine learning. Quindi applichiamo davvero un’AI guidata dai dati numerici, meno gli LLM che si vedono al momento con ChatGPT e Claude. Quindi usiamo davvero modelli di machine learning per ottenere insight da grandi quantità di dati.

Ora, ci sono naturalmente applicazioni in cui si vogliono usare gli LLM per contestualizzare i risultati di quell’analisi, in modo da rendere gli insight operativi più rapidi o più applicabili alla specifica situazione di accumulo, per esempio collegandoli ai manuali di manutenzione. Ma in generale utilizziamo molto le applicazioni più tradizionali del machine learning in quest’area per assicurarci KPI più precisi e poi confezionarli in soluzioni utilizzabili.

Quello che trovo interessante in questo momento, guardando alla rete energetica, è che l’AI sta diventando un importante motore della domanda di energia, e vediamo che tutti i data center che si stanno collegando alla rete stanno esercitando una pressione enorme sulle infrastrutture di rete locali e sulla generazione complessiva. E se guardiamo alla domanda “Ok, come forniremo tutta questa energia?”, si parla di nucleare, ma il nucleare richiede 10, 15, probabilmente 20 anni per essere effettivamente costruito. Le centrali a gas di picco hanno una supply chain che al momento è nel caos. Ci vogliono anni per costruirle. Ma ciò che si può realizzare rapidamente è il solare e l’accumulo, quindi stiamo vedendo anche lì una crescita enorme. E in particolare, il modo in cui i data center assorbono energia dalla rete rende quasi assolutamente necessario avere una grande batteria combinata con il data center per bilanciare questi picchi e fungere semplicemente da gruppo di continuità, così da rispettare i loro obiettivi di disponibilità.

James Sweetlove: Certo. Penso che il problema del nucleare, inoltre, sia che il processo normativo è così esteso e lungo che, quando si ottengono persino le autorizzazioni per iniziare a costruire, si sarebbero già potuti realizzare diversi altri sistemi di approvvigionamento energetico.

Lennart Hinrichs: E se posso aggiungere una cosa, so che ci sono state discussioni sulle batterie e sulla sicurezza, e so che soprattutto in California hanno appena irrigidito le normative in materia dopo l’incendio di Moss Landing. E a volte c’è opposizione locale alle batterie, che sono estremamente sicure, e la cosa peggiore che può succedere è un incendio. E non credo che sia mai stata dimostrata alcuna contaminazione delle acque locali. E ora, riflettendo sull’idea degli SMR, small modular reactors, e vedendo che esiste già un’opposizione piuttosto significativa alle batterie, non voglio nemmeno immaginare quale sarà l’opposizione all’idea di avere una mini centrale nucleare nel proprio quartiere. Penso che ci sia ancora molta strada da fare se davvero quello sarà il futuro, e al momento credo che la combinazione di solare con un costo livellato dell’energia molto basso insieme all’accumulo per compensare l’intermittenza sia davvero una combinazione molto, molto potente da sfruttare. È operativa molto rapidamente e fornisce energia molto affidabile.

James Sweetlove: Sicuramente. No, è verissimo. Quindi volevo fare un passo indietro rispetto all’azienda e guardare un po’ di più al settore. Mi piacerebbe chiederti, ed è una domanda ampia, quindi sentiti libero di rispondere come preferisci: come è cambiato o si è evoluto il settore delle batterie negli ultimi anni, e quali diresti che sono stati alcuni dei cambiamenti più importanti?

Lennart Hinrichs: Penso che possiamo guardarlo dal punto di vista della tecnologia, del modo in cui funziona la supply chain, del modo in cui vengono gestite, e magari anche con uno sguardo prospettico e al market design. Quindi, primo punto: siamo partiti da batterie per auto inserite in sistemi di accumulo stazionario, e poi le due cose si sono separate. Oggi vediamo batterie sviluppate specificamente per sistemi grid-scale e batterie sviluppate specificamente per le auto, e vediamo che la famiglia degli ioni di litio ha fatto enormi progressi. Ora la chimica di cella predominante nel grid-scale è il litio-ferro-fosfato, che è molto sicuro, affidabile, durevole e adatto a funzionare a lungo, mentre nel settore automotive ci sono ancora batterie NMC ad alte prestazioni. Quindi ormai c’è stata una specializzazione estremamente marcata.

So che in passato si è parlato molto dello stato solido come elemento più performante per le auto e dello ione sodio come alternativa agli ioni di litio, soprattutto per il grid-scale, con l’idea che il sodio sia sostanzialmente abbondantissimo e più facile da reperire. Ora, però, si scopre che il litio in realtà non è così raro e costoso come si pensava un paio di anni fa. Le prestazioni delle LFP sono così forti che al momento vedo pochissimo spazio per quella prossima transizione, e penso piuttosto che nel prossimo futuro ci sarà un’ottimizzazione sul lato LFP. Mai dire mai, ma non credo che si realizzeranno le previsioni secondo cui lo ione sodio arriverà a conquistare il 20% della quota di mercato entro il 2030. Penso che sarà prevalentemente LFP.

Guardando un po’ allo sviluppo e al modo in cui le batterie vengono utilizzate, penso che nell’industria automobilistica il tasso di adozione sia piuttosto costante. Nell’area grid-scale, invece, vediamo un allontanamento dal modello dell’integratore completo, in cui aziende come Fluence o Tesla forniscono una soluzione completamente chiavi in mano, verso un approccio più orientato ai blocchi OEM/DC, cioè i produttori originari delle celle che forniscono l’intero container, a cui poi si aggiunge in proprio l’elettronica di potenza, fino ad arrivare a un approccio più autogestito e auto-integrato, con aziende sempre più professionali nel settore delle batterie, che le comprendono meglio e quindi si assumono più rischi direttamente e anche più responsabilità nel garantirne il funzionamento.

E infine, penso che il punto più rilevante sia questo: perché abbiamo visto una tale espansione delle batterie in California e ora in Texas negli Stati Uniti? È il market design. Sono le strutture di prezzo che favoriscono davvero le batterie. In Texas si trattava del peak pricing ottenuto durante eventi meteorologici rari. Quindi, in sostanza, non era davvero necessario usare la batteria per 350 giorni all’anno. In pratica non contribuiva ai ricavi, e poi arrivavano i rari eventi meteorologici in cui i prezzi di picco facevano sì che, se si aveva energia disponibile e si poteva scaricare in quelle finestre temporali, si ottenesse l’intero ritorno sull’investimento della batteria molto, molto rapidamente.

In California esiste quel mercato della capacità in cui si ottiene semplicemente questo ciclo giornaliero, che viene remunerato. E penso che ora in Europa stiamo vedendo questa enorme espansione degli asset di accumulo, perché i mercati stanno iniziando a tenerne conto. Il Texas, credo, è un caso molto significativo. Penso che questo podcast verrà pubblicato a febbraio, quindi forse ne vedremo già i risultati, ma a dicembre il Texas, quindi il suo ERCOT, rilascerà RTC plus B, dove la “B” sta per batterie, proprio per tenere conto di ciò che le batterie possono fare. E credo che le stime lì siano che, A, questo farà risparmiare miliardi di dollari nei costi operativi di quella rete, ma idealmente renderà anche l’uso delle batterie più efficiente e più interessante per espandere la capacità che, in ultima analisi, impedirà che si renda necessario il distacco del carico in rari eventi meteorologici o veri e propri blackout.

James Sweetlove: Giusto. Ah, molto interessante. Ho seguito marginalmente anche alcune delle cose innovative che si sta cercando di fare con la tecnologia delle batterie. Hai visto qualcosa sulle cosiddette batterie di terra, costruite con sabbia invece che con metalli preziosi?

Lennart Hinrichs: Sì, penso che ci sia sempre molto entusiasmo attorno alle nuove tecnologie per batterie, ai nuovi approcci alle batterie. Per me la domanda chiave è sempre: come si può scalare questa tecnologia e come si riflette sul piano economico? E penso che al momento non ci sia davvero alcuna alternativa praticabile alle LFP. L’idea degli ioni di sodio è sul tavolo e credo che ci siano anche altre chimiche di cella in fase di test. In definitiva, bisogna superare in modo piuttosto significativo la tecnologia esistente entro cinque anni, perché probabilmente è questo il tempo necessario per arrivare davvero alla commercializzazione e portare la produzione su larga scala.

Ora, se anche la tecnologia esistente tra cinque anni sarà andata avanti, a quel punto ci sarà ancora un differenziale di prestazioni abbastanza grande da consentire, o giustificare, grandi investimenti in nuova capacità produttiva e nel cambiamento dell’intero stack tecnologico? Possibilmente. E sono molto consapevole delle curve a S dell’innovazione, per cui potrebbe esserci un miglioramento molto forte sul fronte delle prestazioni, ma non ho ancora visto nessuna tecnologia per cui, al momento, sarei così entusiasta da dire: “Questa cambierà davvero le regole del gioco”.

Penso che ci saranno molti cambiamenti incrementali sul lato degli elettroliti e nell’ottimizzazione dei materiali di anodo e catodo per eliminare alcuni di questi materiali più rari, ma LFP è già litio-ferro-fosfato. Non utilizza davvero nessuno dei materiali o minerali critici che in qualche modo— voglio dire, il cobalto era uno degli elementi che causava davvero molti problemi nella chimica delle celle NMC a causa della supply chain e del lavoro minorile utilizzato in Africa per reperirlo. Questo non viene più usato nelle batterie LFP, quindi la supply chain è già molto più semplice e—

Okay, interessante. Guardando davvero al panorama generale, al momento non vedo nulla che possa ribaltare radicalmente la situazione.

James Sweetlove: Oh, buono a sapersi. Hai toccato un punto che è anche la mia ultima domanda per te, cioè la supply chain. Nel caso della supply chain delle batterie, ovviamente, ci sono molti elementi coinvolti. Hai detto che in una certa misura si sta semplificando. Puoi dirci qualcosa su come fattori come i conflitti regionali, i recenti dazi o, per esempio, la pandemia abbiano influenzato le supply chain delle batterie?

Lennart Hinrichs: Sì, la verità è che il 90% della produzione di batterie, credo sia il 90%, non citatemi necessariamente su quel numero esatto, ma siamo lì, proviene dalla Cina. E questo non riguarda solo le celle, ma anche tutto ciò che concerne la raffinazione dei materiali necessaria per arrivarci. Quindi la recente normativa, l’OBBBA, ha lasciato invariato l’ITC per le batterie, e questa è una buona notizia. Si continuano quindi a ottenere i crediti d’imposta per la costruzione di batterie, ma sono stati inaspriti i criteri relativi a ciò che viene definito FEOC, Foreign Entity of Concern, considerando che le batterie sono infrastrutture critiche, il che ha perfettamente senso. Questo aspetto va protetto. Alcune entità non possono rappresentare più di una certa percentuale del progetto e credo che questa percentuale cambi nel tempo, aumentando, del progetto. Quindi, nella maggior parte dei casi, le celle cinesi diventano sempre più difficili da integrare pur restando idonee agli ITC.

Ora, combinando questo con i dazi imposti sui prodotti cinesi, si vede improvvisamente che qualcosa che prima era estremamente competitivo in termini di costi si ritrova allo stesso livello delle celle prodotte negli Stati Uniti, semplicemente perché non si ottiene l’ITC e perché ci sono i dazi. Ora, la domanda per la visione di lungo termine sarà: vale la pena investire in capacità locale per sviluppare tutto questo? Costruire una Gigafactory richiede un investimento di un paio di miliardi, quindi serve una visione di lungo periodo che dia per scontato che questi dazi e questi requisiti FEOC rimarranno in vigore. E non sono sicuro che il mercato abbia ancora una grande fiducia in questo. So che aziende come Fluence stanno scommettendo su questo e dicono: “Questa situazione resterà e noi investiamo nella produzione locale, e quindi ne trarremo vantaggio”. Ma penso che questo sia ancora tutto da vedere.

E penso che al momento ci siano aziende là fuori che dicono: “Beh, conviene ancora semplicemente acquistare celle cinesi e non ottenere alcun ITC né i crediti d’imposta, ma avere una supply chain affidabile che alla fine costa meno, oltre a trattarsi di celle dalle prestazioni molto elevate e di ottima qualità”. Credo che vedremo questo spostamento un po’ verso altri Paesi fornitori come la Corea e, naturalmente, verso una produzione locale che aumenterà in futuro. Quindi questo sta sicuramente accadendo, ma è una sfida, e penso che sia uno dei motivi per cui al momento c’è molta incertezza nel mercato. E le aziende si stanno affrettando a mettere al sicuro le batterie dei progetti già in costruzione, mentre resta un punto interrogativo su ciò che accadrà dopo e su quali tecnologie verranno effettivamente approvvigionate per costruire le batterie nel 2027 e oltre.

James Sweetlove: Interessante. Sì, ottimo saperlo. Ultima domanda, super semplice. Se le persone vogliono mettersi in contatto con l’azienda, vedere la vostra offerta o cose del genere, quali sono i modi migliori per farlo?

Lennart Hinrichs: Siamo molto aperti e mostriamo con orgoglio i nostri prodotti sul nostro sito web. Quindi, se andate su Twaice, potrete registrarvi per delle demo o guardare video del prodotto. Siamo anche felici di inviare demo autoguidate, quindi potete contattare me; spero che ci sia un indirizzo email che possiamo inserire da qualche parte nella descrizione o qualcosa del genere, perché qui non mi metterò a sillabare il mio cognome. Ma sul sito ci sono molti moduli di contatto attraverso cui potete raggiungerci, e poi possiamo condividere qualche dettaglio in più o organizzare una call con voi.

James Sweetlove: Certamente. Inseriremo il link al sito web e il tuo contatto LinkedIn nella descrizione del video, così le persone potranno contattarvi secondo necessità. Lennart, grazie mille. È stato davvero molto illuminante. Avevo una comprensione molto basilare delle batterie e penso che oggi tu abbia contribuito ad alzarne un po’ il livello, quindi apprezzo il tuo tempo e il livello di dettaglio con cui hai affrontato tutto.

Lennart Hinrichs: Grazie per avermi invitato, James. È stato un piacere.

James Sweetlove: Quando vuoi. E a chiunque ci abbia ascoltato, grazie mille per esservi sintonizzati. Tornate la prossima volta, perché avremo un altro ospite per voi.