La sfida italiana per l’accumulo di energia di GES: come funziona la batteria ibrida idrogeno-manganese

Green Energy Storage (GES), un azienda italiana con sede a Rovereto (Trento), ha lanciato una tecnologia innovativa di accumulo dell'energia basata sull'utilizzo di manganese e idrogeno. L'obiettivo è fornire un'alternativa sostenibile ed economica alle batterie al litio che oggi dominano il mercato mondiale e sono dipendenti dalla produzione in Paesi come la Cina. Infatti, il manganese è un elemento molto diffuso sulla Terra e ha può contare su una produzione italiana ed europea, garantendo una maggiore indipendenza dai materiali critici extra-UE.

L'importanza dei sistemi di accumulo di energia è data dal fatto che, nell'ambito della transizione energetica, le fonti rinnovabili (sole, vento) sono per loro natura intermittenti e metodi sempre più efficienti per mantenere energia a lungo termine sono essenziali.

Come funziona la tecnologia ibrida di GES

Le batterie di flusso sono speciali accumulatori ricaricabili che trasformano l'energia chimica in elettricità sfruttando reazioni di ossidoriduzione (redox). A differenza delle batterie classiche, gli elettroliti sono contenuti in due serbatoi esterni. Il loro funzionamento si basa sul trasferimento di elettroni tra specie chimiche che si ossidano (perdendo elettroni) e si riducono (acquisendoli) autoproducendo energia sotto forma di ioni H+.

Il nome "flusso" deriva proprio dal movimento di questi liquidi, che vengono pompati continuamente attraverso una membrana centrale dove avviene la reazione. Grazie a questa architettura, possono immagazzinare enormi quantità di energia (megawattora) per lunghi periodi. Esistono due grandi tipologie di queste batterie, sistemi con soli elettroliti liquidi (esempio: vanadio) o sistemi ibridi liquido-gas (esempio: bromo e zinco).

La tecnologia GES, protetta da 7 brevetti, è un sistema ibrido che utilizza una combinazione di idrogeno (gas) e un elettrolita liquido a base di manganese.

Durante la fase di carica, quando c'è abbondanza di energia (per esempio in pieno giorno con i pannelli solari), l'elettrolita liquido viene pompato nel "cuore" del sistema. Qui le molecole d'acqua si scindono generando protoni (H+) che diventano idrogeno gassoso (H₂), subito stoccato in un serbatoio esterno. Nel frattempo, il manganese nel liquido cambia stato di ossidazione e si "carica".

Quando invece c'è bisogno di energia (per esempio di notte), il processo si inverte. L'idrogeno viene prelevato dal serbatoio e inviato nuovamente al cuore del sistema, dove incontra l'elettrolita carico. Avviene la reazione opposta: l'idrogeno si divide liberando elettroni – che generano corrente elettrica nel circuito esterno – e protoni, che tornano nel liquido riportando il manganese allo stato iniziale, pronto per un nuovo ciclo.

I vantaggi del sistema GES

La tecnologia, che nel 2022 ha ricevuto un finanziamento Ipcei (Important Projects of Common European Interest) di 61,5 milioni di euro, è pensata specificamente per il Long Duration Energy Storage (LDES), ovvero l'accumulo di energia per lunghe durate (ore o giorni), fondamentale per stabilizzare la rete elettrica con le rinnovabili. Tra i punti di forza del progetto, oltre all'integrazione dell'intelligenza artificiale per gestire la sicurezza e fare manutenzione predittiva, ci sono:

• Materiali: il manganese è un metallo abbondante ed economico
• Costo: promette un costo di stoccaggio (LCOS) significativamente inferiore rispetto alle tecnologie attuali. L'uso di un solo elettrolita dimezza la quantità di materia prima necessaria e di conseguenza i costi di produzione
• Sicurezza: funziona a temperatura ambiente, utilizza elettroliti acquosi e utilizza processi chimici non corrosivi e non tossici
• Sostenibilità: l'intero sistema è riciclabile e ha un impatto ambientale ridotto

L'azienda stima un numero di cicli superiore a 12.000 che corrisponderebbero a un ciclo di vita di 15-20 anni, rendendo il sistema altamente competitivo sul mercato.

GES ha annunciato che aprirà una sede in Spagna, a Bilbao, dove lo scorso anno un blackout dovuto proprio da un eccesso di produzione rinnovabile che la rete, priva di adeguati sistemi di accumulo, non è riuscita a gestire.

Applicazioni: reti elettriche e grandi impianti

L'esordio di questa tecnologia è previsto per il 2027, con applicazioni su scala industriale, reti elettriche e grandi impianti a fonti rinnovabili. Caratterizzato da un’efficienza superiore al 75%, il sistema è pensato sia per i grandi utilizzatori di energia verde, che possono così migliorare la propria gestione energetica e la sicurezza della fornitura, che per i fornitori o distributori, il cui obiettivo è ottimizzare la gestione dello stress sulla rete elettrica.

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