Le batterie del futuro!

Tutti hanno familiarità con le batterie, la maggior parte le usa ogni giorno della propria vita. Sono presenti in tutti i tipi di prodotti elettronici di consumo, dagli orologi, ai computer portatili e ai telefoni cellulari. Quando la maggior parte pensa a una batteria, viene in mente una comune batteria chimica AA, del tipo che potresti inserire in una torcia o nel telecomando della televisione. Tuttavia questo tipo di tecnologia è molto più diffusa di così. Le batterie possono essere disponibili in molte forme e sono ampiamente utilizzate nei settori della produzione e dello stoccaggio di energia per gestire l’energia elettrica all’interno delle reti. In effetti, la tecnologia delle batterie sarà probabilmente il fattore chiave nello sviluppo della tecnologia delle energie rinnovabili nei prossimi anni.

Questo è il risultato di una stranezza associata alle energie rinnovabili. A differenza di altre fonti di energia che possono essere accese e spente quando necessario, la produzione di energia rinnovabile dipende dalle condizioni meteorologiche, se le condizioni meteorologiche sono sfavorevoli non viene generata elettricità. Ciò vale in particolare per l’energia solare che genera energia solo durante il giorno e nessuna durante la notte. Ciò porta a un problema di bilanciamento energetico, l’elettricità viene utilizzata durante il giorno e la notte, quindi deve essere generata dalla rete per soddisfare la domanda.

Un sistema interamente rinnovabile non soddisferebbe questo requisito poiché la produzione di energia va e viene. È necessario un sistema per raccogliere l'energia generata durante la giornata e distribuirla quando necessario. È qui che entrano in gioco le batterie. Grandi banchi di batterie possono immagazzinare l’elettricità e rilasciarla quando necessario. Sistemi di questo tipo sono già in uso oggi. Grandi banchi di batterie agli ioni di litio sono stati costruiti come parte della rete australiana per immagazzinare l’energia in eccesso. Le banche sono attualmente nel periodo di prova per testare la loro efficacia.

Le batterie agli ioni di litio sono attualmente la forma più popolare di batterie nell'industria, sono le batterie comunemente utilizzate nei telefoni cellulari, nell'elettronica di consumo e nei veicoli elettrici. Questo perché rappresentano, al momento, la migliore soluzione disponibile per queste applicazioni. Tuttavia, presentano alcuni svantaggi, in particolare quando si cerca di applicarli allo stoccaggio di elettricità in reti su larga scala, come stiamo osservando oggi. I materiali necessari per produrre le batterie sono difficili da reperire poiché vengono per lo più estratti in paesi africani con pratiche di lavoro poco etiche, che portano a un grande sfruttamento nel settore minerario del litio.

https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work

Queste preoccupazioni sull’approvvigionamento dei materiali fanno sì che le batterie agli ioni di litio siano costose da produrre, quindi l’unità di stoccaggio dell’elettricità per libbra spesa, in altre parole l’efficienza in termini di costi, è bassa. Infine, queste batterie possono presentare alcuni problemi di stabilità poiché diverse batterie causano incendi su larga scala nei centri di test delle batterie australiani quando le batterie si surriscaldano. Quindi, anche se queste batterie sono ottime per una serie di dispositivi elettronici di consumo, non sono altrettanto adatte per lo stoccaggio di elettricità su larga scala.

Quindi che tipo di alternative ci sono? Esiste ovviamente il modo tradizionale di immagazzinare elettricità… acqua! Le dighe idroelettriche sono presenti in tutto il mondo e rappresentano un metodo collaudato per immagazzinare e rilasciare elettricità. Durante il picco di produzione di energia, l'acqua viene pompata in un serbatoio e quando è necessaria elettricità, l'acqua viene rilasciata dal serbatoio e passa attraverso una turbina, generando elettricità. Questo sistema è stato utilizzato per centinaia di anni in una forma o nell'altra, quindi è un modo molto affidabile per immagazzinare grandi quantità di energia. Tuttavia presenta un grosso svantaggio, vale a dire lo spazio e gli investimenti necessari per costruire un progetto così grande. Questo tipo di progetto è inoltre limitato a una determinata area geografica che richiede grandi altezze e paesaggi montuosi.

Ciò di cui la tecnologia delle batterie ha bisogno è l’innovazione, fortunatamente sono in fase di sviluppo una serie di nuove idee tecnologiche per cercare di colmare questa lacuna nel mercato. Una nuova entusiasmante startup con sede a Edimburgo ha sviluppato una tecnologia simile agli impianti idroelettrici alimentati dalla gravità di cui abbiamo appena parlato, sollevando un peso pesante al posto dell'acqua. Gravitricity ha costruito un banco di prova per questa nuova tecnologia nel Prince Albert Dock, a Forth, con risultati promettenti! L'obiettivo finale dell'azienda è quello di riqualificare le miniere di carbone dismesse del Regno Unito trasformandole in lunghi alberi per sollevare e abbassare grandi pesi per immagazzinare e rilasciare elettricità.

https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/

Passiamo ora ad un altro tipo di energia… Termica! I ricercatori di molte istituzioni in tutto il mondo stanno studiando lo sviluppo di batterie termiche. Queste batterie riscaldano il materiale quando c’è un eccesso di elettricità e convertono lo stesso calore in energia elettrica da utilizzare quando c’è meno energia disponibile. Le versioni con specifiche elevate di questa tecnologia utilizzano sali fusi, riscaldati a oltre 1000 gradi Celsius come materiale di accumulo termico. Sistemi come questo hanno visto grandi promesse come metodo di stoccaggio dell’energia, ma devono ancora affrontare problemi con lo spostamento dei sali fusi per generare elettricità da essi.

In Finlandia è stata installata una versione con specifiche inferiori di questa tecnologia. Il sistema, in collaborazione con un villaggio locale, riscalda la sabbia normale a 500 gradi Celsius utilizzando fonti di energia rinnovabile. Questa energia immagazzinata può quindi essere utilizzata tutto l’anno per riscaldare costantemente le case locali (un fattore particolarmente importante durante i freddi inverni finlandesi). Questa prova di concetto di impianto pilota è particolarmente interessante in quanto rappresenta un modo estremamente economico di immagazzinare elettricità e potrebbe essere facilmente integrato nelle comunità locali, offrendo l’opportunità di sviluppare microreti locali.

 

https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520

Speriamo che ora possiate vedere quanto sia importante la tecnologia delle batterie per il futuro verde della terra e come diverse tecnologie siano in fase di sviluppo per garantire che l’energia rinnovabile sia più efficace ed economica che mai!