Tecnologia e Scienza

Batterie zinco-aria per accumulare energia solare

Le batterie zinco-aria sembrano una soluzione ideale per accumulare l’energia prodotta su larga scala dagli impianti solari.

Uno dei maggiori problemi che affligge due delle più popolari fonti di energia rinnovabile, solare ed eolico, è il costo delle batterie per accumulare l’energia prodotta, soprattutto nei grandi impianti.

Ciò che rende costose le batterie per questo tipo di applicazioni sono i metalli necessari: il cobalto, il vanadio e il litio.

Ecco perchè la tecnologia della batterie zinco-aria offre una valida soluzione alternativa.

La domanda di energia pulita continua a crescere

La domanda di energia pulita e rinnovabile in tutto il mondo è più forte che mai. Secondo un recente studio della DGA (David Gardiner and Associates), l’83% dei principali produttori su scala globale ha l’obiettivo di ridurre i gas serra e il 25% di loro già fa uso di energia rinnovabile. Aziende del calibro di Anheuser-Busch InBev, Nestle, Nike, Unilever e VF Corporation sono impegnate in un passaggio completo alle energie rinnovabili.

La tendenza globale su base decennale, mostra un aumento della capacità solare di quasi 400 GW nel 2017 quando, nel 2007, era meno di 10 GW. Secondo l’International Energy Agency, fino al 2022, la crescita della capacità del solare fotovoltaico sarà superiore a qualsiasi altra tecnologia rinnovabile.

Ma dove immagazzinare tutta questa energia?

In questo contesto di forte espansione, uno dei maggiori problemi che si presenta è lo stoccaggio e il trasporto delle fonti energetiche.

Come noto, uno dei principali ostacoli alla diffusione del solare su vasta scala è la cosiddetta intermittenza. In altre parole, la variabilità nella produzione di energia da fonti solari che non va sempre d’accordo con i bisogni del consumatore. Ad esempio, l’energia solare ha bisogno di luce per funzionare alla massima capacità, ma questa non è sempre disponibile. L’unico modo per compensare l’intermittenza di luce è di immagazzinare l’energia in batterie, per renderla disponibile al momento del bisogno.

E qui entrano in gioco i metalli necessari alle batterie ed il loro costo.

Litio, cobalto e vanadio

Nel settore delle batterie, la parte del leone la fanno le tecnologie agli ioni di litio che, nel 2015, rappresentavano più del 95% dei dispositivi per l’accumulo di energia. Secondo Goldman Sachs, la domanda di litio triplicherà entro il 2025. Mentre il consumo di batteria agli ioni di litio è cresciuto del 73% tra il 2010 e il 2014, la produzione di litio è aumentata soltanto del 28%. Ma, se non verranno risolti i problemi di fornitura di litio, nei prossimi 15 anni, la produzione di batterie rallenterà.

Ma nelle batterie agli ioni di litio c’è anche cobalto. Il metallo è considerato critico dal momento che la maggior parte di esso viene prodotto in un paese altamente instabile come la Repubblica Democratica del Congo (RDC). Inoltre, in questo paese, le condizioni dei lavoratori che estraggono cobalto sono drammatiche. I minatori, compresi i bambini, lavoravano 24 ore su 24, usando strumenti rudimentali in condizioni di totale insicurezza.

Ma quello che succederà sui mercati globali è che a domanda di cobalto supererà abbondantemente l’offerta se i veicoli elettrici prenderanno piede.

Infine, parliamo di vanadio, utilizzato nei sistemi di batterie per accumulare l’energia dei grandi impianti. Anche le forniture di vanadio sono a rischio. La recente chiusura della miniera Kuranakh in Russia ha comportato tagli alla produzione che provocheranno una carenza di metallo sul mercato.

Comunque, ad oggi, le batterie agli ioni di litio sono l’unica opzione disponibile per lo stoccaggio di energia su larga scala, anche se non possono in alcun modo competere con l’economicità e le dimensioni delle batterie di flusso zinco-aria.

La soluzione più economica: le batterie di flusso zinco-aria

Queste batterie immagazzinano in modo efficiente l’energia sotto forma di particelle di zinco e non contengono nessuno dei tradizionali componenti, tanto meno litio, vanadio o cobalto. Mentre le batterie convenzionali hanno un rapporto energia/potenza fisso, le batterie zinco-aria utilizzano un sistema di serbatoi che rende questo rapporto flessibile e scalabile. La capacità di stoccaggio è direttamente collegata alle dimensioni del serbatoio e alla quantità di di zinco caricato.

Inoltre, è possibile caricare e scaricare simultaneamente e con diverse velocità di carica o scarica. Cosa impossibile utilizzando ioni di litio.

Con l’aumento della domanda globale di energia solare e la diminuzione dell’offerta di zinco a causa dell’arresto di molte delle più grandi miniere del mondo, il mercato è in fibrillazione. Quando l’offerta è bassa e la domanda è alta, i prezzi salgono e si presentano le migliori opportunità di profitto.

Probabilmente, proprio quello che hanno pensato gli investitori negli scorsi mesi, che hanno cominciato ad acquistare zinco, anche in vista della possibile diffusione sul mercato delle batterie di flusso zinco-aria.

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