Gli esperti concordano senza riserve: per sostenere lo sviluppo delle fonti rinnovabili, è imperativo potenziare l’impiego delle batterie. Questa necessità deriva dalla natura non costante della produzione di energia da fonti rinnovabili, ad eccezione dell’idroelettrico. Il fotovoltaico genera energia solo di giorno, mentre l’eolico è attivo solo quando le correnti sono sufficientemente forti. Si pone quindi il problema dello storage, ovvero come conservare l’energia prodotta per utilizzarla quando serve. La soluzione, apparentemente ovvia, è rappresentata dalle batterie.
Negli ultimi decenni, la tecnologia alla base dei sistemi di accumulo ha mostrato un notevole sviluppo, proponendo soluzioni sempre più efficienti e affidabili. Attualmente, lo standard di mercato è rappresentato dal litio, un metallo altamente efficiente per la conservazione dell’energia, caratterizzato da un ciclo di vita elevato e in grado di supportare velocità di ricarica considerevoli. Nonostante la sua versatilità, il litio presenta alcuni ostacoli, spingendo la ricerca verso alternative promettenti.
Le alternative con litio
Il litio è diventato lo standard per una vasta gamma di applicazioni di storage, dalle batterie degli smartphone alle soluzioni per auto elettriche e accumulo domestico. Tuttavia, l’utilizzo del termine “litio” è generico, poiché esistono almeno sei tecnologie diverse: LCO, LMO, LFP, LTO, NMC e NCA, ognuna con le proprie caratteristiche e applicazioni specifiche. Vediamole insieme:
- LCO (litio, cobalto, ossido): batterie al litio più diffuse, soprattutto perché sono le prime ad essere prodotte. Vengono utilizzate soprattutto per i dispositivi elettronici, come smartphone, e garantiscono buone velocità di carica e una durata elevata. I loro cicli di vita però sono limitati (di media 500/1.000 cicli di ricarica completi);
- LMO (litio, manganese, ossido): pensate anche loro per dispositivi portatili, vengono usate per tutti gli strumenti che richiedono una maggiore resistenza termica, così come anche agli urti. Rientrano tra questi gli attrezzi per il fai da te, come trapani e avvitatori;
- LFP (litio, ferro, fosfato): batterie con un’elevata stabilità, sia termica che elettrica, utilizzate soprattutto in ambito industriale e, anche se con meno frequenza, per lo storage. Offrono cicli di carica elevati (3.000) – e garantiscono una tensione costante;
- LTO (litio titanato): meno diffuse ottengono sempre più spazio per la loro durata. Possono supportare circa 20.000 cicli di carica, se in condizioni ottimali. Sono molto richieste nel settore delle auto elettriche, ma soprattutto nelle comunicazioni satellitari;
- NMC (nichel, manganese, cobalto): garantiscono flussi di energia costanti e ad alto voltaggio, con minori rischi termici. Per questo vengono utilizzate soprattutto per alimentare piccoli mezzi di trasporto personali;
- NCA (nichel, cobalto, alluminio): mostrano un profilo di stabilità e un profilo termico. Questo le rende le alternative perfette per tutti i mezzi più pesanti.
Scopriamo maggiori dettagli
Quali sono però i limiti del litio? Scopriamolo insieme:
- Sicurezza: anche se le tecnologie al litio sono in evoluzione e in grado di garantire un buon livello di sicurezza, non si può ancora completamente escludere il rischio d’incendio. Un problema da affrontare senza che ci siano immotivate ansie: le LCO sono le batterie più soggette a questa evenienza ma utilizzando in modo appropriato i dispositivi in questione diventa una possibilità remota;
- Velocità: anche se le batterie al litio diventano sempre più veloci mostrano ancora problemi di ricarica e non riescono ad approfittare di cicli istantanei. Per questo motivo, le vetture elettriche non saranno completamente appetibili se non si riuscirà a sovrapporre i tempi di ricarica a quelli di un rifornimento di carburante;
- Ventilazione: per creare grandi centrali di storage bisognerà pensare a sistemi di ventilazione forzata. Questo perché le alte temperature aumentano i rischi d’incendio, e allo stesso tempo riducono anche l’efficienza stesse delle batterie;
- Depauperamento del territorio: il litio è in sé un metallo inerte e quindi non inquinante. Tuttavia, le maggiori riserve si trovano in Paesi di via di sviluppo che consentono estrazioni poco attente alla morfologia del territorio e alla sua conseguente contaminazione.
Quale sarà il futuro del mercato?
La ricerca sulle batterie si evolve costantemente, anche se questo processo avanza più lentamente rispetto alla domanda mondiale di sistemi di storage. Il litio rimane quindi la soluzione ottimale per i prossimi anni, anche se ci sono delle possibili alternative che si stanno rivelano già decisamente promettenti.
Nonostante i successi del litio, alcuni limiti come la sicurezza, la velocità di ricarica, la necessità di ventilazione e le questioni legate all’estrazione del litio stanno spingendo verso la ricerca di alternative. Alcune tecnologie emergenti includono batterie allo stato solido, batterie al magnesio, batterie agli ioni di sodio, batterie al grafene, batterie al litio-zolfo e persino batterie alla sabbia.
Queste nuove tecnologie offrono vantaggi come maggiore sicurezza, velocità di ricarica più rapida, resistenza termica e materiali più abbondanti e sostenibili. La ricerca sulle batterie è in costante evoluzione, e sebbene il litio rimanga la scelta principale per i prossimi anni, ci sono promettenti alternative in fase di sviluppo che potrebbero portare a una rivoluzione nell’ambito dello storage energetico e accelerare l’adozione delle energie rinnovabili.