Techno-Economic Assesment of Lithium Ion Batteries for Utility Scale Purpose in The Italian Market

To address the issue of climate change, the world has been undergoing an energy transition over the last decade, promoting renewable energy and clean technologies. In Italy, the high usage of variable renewable energy (VRE), like solar and wind, has allowed for a cleaner and larger electricity supply. However, the variability and inflexibility of VRE has raised concerns about its long-term reliability. Battery storage systems (BESS) can store energy and inject it when needed, providing support to the grid with greater flexibility and resilience. At present, BESS projects can be costly with a capital expenditure between €350-410/MWh for 4-hour batteries. However, it is expected to decrease in the long-term to cost lower than €250/MWh. Due to battery efficiency and flexibility, it is possible to stack different revenues and increase the profitability of BESS projects. This work presents a technical economic assessment of BESS for utility-scale purposes in the Italian market. Several energy services are available in the electricity market, such as aFRR, RR, fast reserve, and capacity adequacy. A battery model run in Python was used, followed by financial modelling in Excel. The internal rate of return (IRR) for the different configurations and revenue mix analysed ranged from -1.2% to 8.46%. Moreover, sensitivity analysis showed that CAPEX and electricity price changes were the parameters that most influenced the IRR and NPV. In the current scenario and considering the services used in the valuation, although revenue stacking enhances financials, BESS projects are not profitable in the Italian market. Therefore, there is a need for more incentives and the development of new markets where BESS can participate. Nevertheless, it is expected that BESS CAPEX will decrease substantially in the short to medium term, making it profitable and more stable towards electricity prices and market dynamics.

Per affrontare il problema dei cambiamenti climatici, il mondo ha attraversato una transizione energetica nell'ultimo decennio, promuovendo l'energia rinnovabile e le tecnologie pulite. In Italia, l'alto utilizzo di energie rinnovabili variabili (VRE), come il solare e l'eolico, ha permesso una fornitura di energia elettrica più pulita e ampia. Tuttavia, la variabilità e l'influenza delle VRE hanno sollevato preoccupazioni sulla loro affidabilità a lungo termine. I sistemi di accumulo a batteria (BESS) possono immagazzinare energia ed iniettarla quando necessario, fornendo supporto alla rete con maggiore flessibilità e resilienza. Attualmente, i progetti BESS possono essere costosi, con una spesa iniziale tra € 350-410/MWh per batterie di 4 ore. Tuttavia, si prevede che diminuirà nel lungo termine fino a costare meno di € 250/MWh. Grazie all'efficienza e alla flessibilità della batteria, è possibile impilare diverse entrate e aumentare la redditività dei progetti BESS. Questo lavoro presenta una valutazione finanziaria di BESS per scopi di utilità nel mercato italiano. Nel mercato dell'energia elettrica sono disponibili diversi servizi energetici, come aFRR, RR, riserva rapida e adeguamento della capacità. È stato utilizzato un modello di batteria eseguito in Python, seguito dalla modellizzazione finanziaria in Excel. Il tasso interno di rendimento (TIR) per le diverse configurazioni e il mix di entrate analizzato variava dal -1,2% all'8,46%. Inoltre, l'analisi di sensibilità ha mostrato che il CAPEX e le variazioni dei prezzi dell'elettricità sono i parametri che influenzano maggiormente la TIR e il VAN. Nello scenario attuale e considerando i servizi utilizzati nella valutazione, anche se l'impilamento di entrate migliora i dati finanziari, i progetti BESS non sono redditizi nel mercato italiano. Pertanto, è necessario maggiore incentivazione e lo sviluppo di nuovi mercati in cui BESS può partecipare. Tuttavia, si prevede che il CAPEX di BESS diminuirà notevolmente nel breve-medio termine, rendendolo redditizio e più stabile rispetto ai prezzi dell'elettricità e alle dinamiche di mercato.