Energie rinnovabili, che cos’è la batteria “ibernante”: benefici e funzioni

Il mondo dell’innovazione energetica in questo periodo sta producendo molte nuove invenzioni e tecnologie necessarie al miglioramento della produzione e dello stoccaggio di energie rinnovabili. Andiamo a scoprire l’ultimo modello di batteria ideato dai ricercatori del PNNL che potrebbe rivelarsi un’innovazione decisamente utile per un’applicazione immediata vista la situazione di instabilità dal punto di vista delle risorse energetiche.

La ricerca del PNNL

Gli studiosi della Pacific Northwest Laboratory (PNNL) sono riusciti a creare una batteria definita “ibernante“, che si basa su una nuova tecnologia a sali fusi e risulta essere in grado di conservare per lunghi periodi di tempo l’energia immessa in quel sistema. Stiamo parlando di una nuova “super“ batteria che presenta un potenziale di accumulo importante e permetterebbe di stoccare l’energia per i periodi di maggiore necessità, come ad esempio quello in cui stiamo vivendo ora.

La pubblicazione dei ricercatori del PNNL  è stata fatta a Marzo sul sito Cell Reports Physical Science. In questo progetto vediamo come il prototipo della batteria abbia le dimensioni di un disco da hockey, e nonostante le dimensioni, riesca comunque ad intrappolare una buona quantità di energia al proprio interno.

La nuova soluzione proposta dagli scienziati rappresenta un tassello importante per l’accumulo di energia stagionale, inatti, grazie a questa tecnologia, si potrebbe aumentare la resistenza della rete quando viene inserita una grande quantità di energia alternativa. La batteria “ibernante” ha il potenziale per poter superare l’efficienza e la durata delle batterie prodotte con le odierne tecnologie utilizzate in campo energetico.

Esistono diverse applicazioni possibili con questa innovazione: le batterie “ibernanti” potrebbero essere utilizzate in ambito aziendale per migliorare la capacità di resistere alle interruzioni di corrente o ai black-out durante i processi produttivi. Un’ altra applicazione riguarda l’utilizzo della batteria per immagazzinare energia idroelettrica prodotta dalle acque surgive, infatti è possibile riutilizzare tale energia per immetterla nella rete quando la domanda di elettricità è piu elevata.

Come funziona la batteria ibernante

Il processo su cui si deve ragionare per capire il funzionamento della batteria ibernante è la coltivazione di ortaggi. Infatti proprio come viene fatto in questo caso, la produzione extra delle verdure viene riposta nel congelatore per essere conservata e riutilizzata in un momento futuro di necessità, allo stesso modo la produzione extra di energia elettrica viene immagazzinata nelle batterie “ibernanti” per poter essere utilizzata in futuro.

In sostanza, inizialmente la batteria viene caricata  e riscaldata fino al raggiungimento di una temperatura pari a 180°C, così facendo gli ioni fluiscono attraverso l’elettrolita liquido per creare energia pura (energia chimica). In seguito la batteria viene fatta raffreddare fino alla temperatura ambiente, in questo modo si genera la solidificazione dell’elettrolita, che essendo stabile, nel momento in cui ci fosse la necessità di rilasciare energia verrà nuovamente riscaldato per l’immissione immediata dell’ elettricità immagazzinata precedentemente.

La particolarità della batteria “ibernante” è la presenza dei sali fusi. Questi hanno la peculiarità di potersi adattare alle temperature e cambiare il proprio stato fisico. Quando le temperature sono elevate si presentano allo stato liquido, quando ci troviamo a temperatura ambiente si trasformano in uno stato solido.

I risultati derivanti dai test svolti in laboratorio hanno evidenziato che la batteria è riuscita a mantenere una capacità del 92% per circa 14 giorni, un risultato molto positivo per la ricerca.

Gli obbiettivi del PNNL

E’ essenziale per i ricercatori del PNNL utilizzare materiali non altamente reattivi. La batteria “ibernante” utilizza un catodo e un anodo rispettivamente formati da nichel e alluminio, oltre a questi è presente un elettrolita di sali fusi a cui è aggiunto lo zolfo per migliorare l’efficienza energetica della batteria stessa. L’altra componente è il separatore dell’anodo e del catodo, realizzato in fibra di vetro, resistente al ciclo di gelo e disgelo utilizzato durante i processi di immagazzinamento di energia.

Quanto costa e quali sono i benefici?

Ad oggi il prototipo presenta un costo dei materiali che si aggira intorno ai 23 dollari per KWh, però bisogna considerare che la registrazione dei costi è stata fatta prima che i prezzi dei metalli come il nichel salisse vertiginosamente.

Proprio per il fatto che i costi dei materiali stanno salendo, i ricercatori stanno testando l’utilizzo di altri metalli per la produzione della batteria in scala. L’obbiettivo è quello di ridurre le spese per i materiali a circa 6 dollari per KWh, costo che ridurrebbe la concorrenza con le attuali batterie al litio.

Per quanto riguarda i benefici, possiamo dire che ad oggi la capacità energetica della batteria è di circa 260 wattora per chilogrammo, ovviamente superiore alle batterie piombo-acido che si trovano in commercio.

In generale si tratta di una scoperta importante per il miglioramento del settore dell’energia rinnovabile, infatti le batterie “ibernanti” potrebbero portare diversi vantaggi, come l’abbattimento dei costi e la possibilità di reperire energia stoccata in precedenza per necessità energetiche future. Sì all’innovazione tecnologica per le rinnovabili!