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2 Novembre 2022
17:35

Batterie al sale e alla sabbia: le alternative al litio non sono chiacchiere, ma neanche il Santo Graal

Spesso per sfruttare al massimo l'energia rinnovabile si usano accumulatori al litio. Ma ci sono alternative? Vediamo cosa sono le batterie al sale, alla sabbia e gli accumulatori a CO2.

A cura di Elena Buratin
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Batterie al sale e alla sabbia: le alternative al litio non sono chiacchiere, ma neanche il Santo Graal
batterie sale

Le energie rinnovabili, in particolare eolico e solare, sono fonti energetiche intermittenti e non adatte a seguire da sole i carichi elettrici e termici richiesti dalla rete, per l’industria e le abitazioni domestiche. Da questo dato di fatto, indiscutibile, nasce l’idea di accumulare l’energia in eccesso e di utilizzarla nei momenti in cui la produzione manca o è necessaria.
Negli anni si sono sviluppati tantissimi tipi diversi di accumulatori per sopperire a questo bisogno. Alcuni esempi? Le batterie che sfruttano processi chimici (come le tanto conosciute batterie al litio), i sistemi meccanici (tramite accumulo di pesi in quota, chiamati accumuli gravimetrici) e quelli termici (come, ad esempio, il solare termico).

Esistono però anche altri sistemi, come ad esempio le batterie al sale, che nell'ultimo periodo sono sempre più citate sul web e in televisione e che si pongono come alternative agli accumulatori al litio. Riprendiamo proprio uno dei molti servizi televisivi sull'argomento, andando a capire più nel dettaglio il mondo delle energie rinnovabili e dei sistemi di accumulo alternativi.

Sopravviveremmo solo con le rinnovabili?

Prima di analizzare le varie alternative alle rinnovabili è necessario rispondere a una domanda: siamo sicuri di essere in grado di sopperire a tutti i bisogni energetici solo con le rinnovabili e il loro accumulo?
Stando a quanto visto in televisione, parrebbe di sì. Ma cosa dice la comunità scientifica a riguardo? In realtà il mondo accademico è spaccato in due, come confermato anche studi svolti da università australiane e tedesche nel 2018. Secondo quanto riportato nel primo studio, alcuni ricercatori mettono in discussione la fattibilità di tale operazione mentre nel secondo paper viene dimostrata la possibilità di una società capace di sfruttare al 100% energia rinnovabile.

Energia eolica

Come sperimentiamo nella vita di tutti i giorni, forse, la soluzione perfetta non esiste, ma ciò che più si avvicina è un mix equilibrato di varie fonti energetiche e di vari tipi di accumulo in base alle risorse del territorio e alla latitudine. Alcune fonti di back-up dovranno essere, comunque, disponibili, intercambiabili e rapide in caso di necessità. Insomma, nel loro insieme devono riuscire a coprire la domanda del mercato energetico, senza generare black-out ripetuti. Un altro aspetto da tenere in considerazione è l’autonomia degli accumuli e la loro grandezza. Alcuni sistemi permettono un’autonomia di qualche ora per l’utilizzo notturno, altri addirittura promettono un’autonomia di qualche settimana, ma hanno dimensioni molto diverse. Insomma, una sola soluzione non va bene per tutto. Ad ogni applicazione la giusta misura.

Autonomia energetica domestica

L’autonomia energetica domestica è il sogno di tante, tante persone. Pompa di calore geotermica a bassa temperatura, solare termico, solare fotovoltaico e il rispettivo accumulo sono applicazioni formidabili per chi se le può permettere tutte assieme. Per alcune tecnologie c’è il problema dello smaltimento futuro, per altre meno, ma restano senza dubbio ottime applicazioni – ove possibile.

C’è da tenere in considerazione un piccolo dettaglio però: se tutte le abitazioni fossero energeticamente autonome, i costi per la gestione della rete e le situazioni di emergenza resterebbero fissi, quindi la bolletta azzerata o, addirittura, con un margine di guadagno, a grande scala resta una chimera. Come citato durante l’intervista, i paesi nordici sono tipicamente all’avanguardia, ma non dimentichiamoci che oggi, nel 2022, in alcune zone remote della Svezia si usano ancora derivati del petrolio per il riscaldamento domestico. In Francia il riscaldamento domestico a gasolio è interdetto da quest’anno, ma in alcune zone montuose, aimè, si usano ancora stufe a legna.

Le batterie al sale

Una delle innovazioni tanto discusse riguarda proprio la prima generazione di batterie agli ioni di sodio, anche chiamate batterie al sale. Varie start-up e aziende nel mondo lavorano su questo fronte e utilizzano queste nuove applicazioni, come accade ad esempio in Cina, in UK o in Italia. Proprio questa tipologia di batterie italiane nasce dalla collaborazione di due aziende per applicazioni di accumulo domestico (derivato da fonti rinnovabili) e per i veicoli elettrici. Questa batteria è composta da tanti parallelepipedi, chiamati celle, che contengono un mix di materiali – quindi non solo il "banalissimo" sale!

batteria al sale

Fra i componenti elencati nel catalogo per quanto riguarda le batterie al Sodio Metallo Cloruro (SMC), ci sono anche nichel in polvere, ferro, allumina, sodio (che esplode a contatto con l’acqua) e alcuni derivati, come tetracloroalluminato di sodio (NaAlCl4), cloruro ferroso (FeCl2), cloruro di nichel (NiCl2), e solfuro ferroso (FeS). Insomma, dire che si usa del semplice sale da cucina è riduttivo.

La batteria di per sé è riciclabile, i materiali sono facilmente reperibili, non è pericolosa per l’essere umano e, in effetti, il sodio rimpiazza il litio, un elemento molto più raro e costoso. Tali materiali non solo pericolosi per l’uomo, ma per l’ambiente non vale esattamente la stessa cosa. Affermare che se “per assurdo la apriamo e la getti in ambiente, non fa nulla’’ è un po’ esagerato.
Ad esempio, negli ultimi anni, si sta cominciando a sostituire il sale con la sabbia per abbassare il punto di congelamento dell’acqua presente sulle strade. Per quale motivo? Semplice, il sale nel terreno, ad esempio, influisce sul processo di fotosintesi delle piante. Insomma, non gettate sale nell’ambiente e nemmeno questo tipo di batterie a fine vita!

Le batterie di sabbia

Durante il servizio televisivo citato in apertura si è anche parlato di accumuli termici che sfruttano l'elevata capacità termica della sabbia. In particolare, si sfrutta un impianto solare a concentrazione per scaldare un silos di sabbia che raggiunge temperature molto elevate. Questa sistema, che potremmo chiamare batteria solare a sabbia, permette il rilascio di calore per applicazioni industriali o domestiche, con un’autonomia energetica che può durare diverse settimane. Sicuramente è un'ottima idea anche se forse è un po' azzardato affermare che sia totalmente a “impatto zero”: non dimentichiamo che le emissioni di un sistema non si calcolano solo durante la fase di produzione di energia elettrica o termica, si devono anche considerare la costruzione dell’impianto e il suo smantellamento a fine vita, tramite l’analisi del ciclo di vita di un impianto (LCA).

Sistema di accumulo ad anidride carbonica

Un'altra tipologia di accumulo molto interessante è nata in Sardegna e consiste in in sistema di accumulo ad anidride carbonica (CO2) che tramite un processo termodinamico immagazzina energia cambiandone stato fisico. Questo tipo di impianto necessita di grandi spazi e ha un rendimento costante stimato attorno al 75%. Ciò significa che un quarto dell'energia iniziale proveniente dalle fonti intermittenti viene persa nel processo termodinamico. Le batterie al litio, invece, hanno rendimenti più elevati, attorno al 90%, ma la loro efficienza degrada nel tempo.

Perché le batterie al litio non verranno rimpiazzate a breve?

Tutti questi sistemi innovativi di accumulo complementari possono ridurre la dipendenza da combustibili fossili, come petrolio e gas naturale, limitando l'impatto ambientale. Le batterie al litio, però, non verranno rimpiazzate da queste tecnologie nel breve termine: continueranno ad essere in pole position per quanto riguarda l'accumulo energetico grazie alla loro alta efficienza, al costo accessibile e alla piccola taglia.
In altri termini, ben venga la diffusione di nuove soluzioni di accumulo, ma difficilmente saranno il Santo Graal.

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