Nei deserti degli Emirati Arabi Uniti un vasto progetto di energia pulita, che si estende su un’area grande quanto circa 12.600 campi da calcio, svolgerà un ruolo importante nel consentire all’energia solare di alimentare mezzo milione di case durante la notte.
Lo Stato del Golfo ha gradualmente integrato 5,2 GW di capacità solare e 19 GWh di stoccaggio tramite batterie per creare il sistema di batterie più grande del mondo.
Nel frattempo, a circa 7.500 miglia di distanza, presso il National Renewable Energy Laboratory degli Stati Uniti in Colorado, ricercatori e ingegneri stanno creando alcune delle batterie più piccole che il mondo abbia mai visto. Una frazione delle dimensioni delle batterie agli ioni di litio su scala di rete utilizzate per immagazzinare energia rinnovabile, sono progettate per alimentare tag elettronici che tracceranno specie di salmone e anguilla lunghe 3 pollici (circa 7,5 cm).
Poiché le tradizionali batterie agli ioni di litio spingono i limiti in termini di dimensioni e scala, altri tipi di batterie possono svolgere lo stesso importante ruolo nell’uso di energia a basse emissioni di carbonio, ma senza la contraddizione di importanti minerali come litio, cobalto e nichel che hanno sollevato preoccupazioni sulla protezione dell’ambiente e delle comunità vulnerabili.
A differenza delle batterie agli ioni di litio, che hanno un numero limitato di cicli di carica/scarica, molte di queste tecnologie alternative delle batterie possono essere utilizzate indefinitamente e riciclate quando le unità raggiungono la fine della loro vita utile di 20 anni.
Gli sviluppatori si stanno già rivolgendo a un’ampia varietà di dispositivi di stoccaggio dell’energia rinnovabile, quando disponibili, e li utilizzano per alimentare qualsiasi cosa, dalla tecnologia indossabile alle reti di riscaldamento, alle fabbriche e ai missili.
Ecco alcuni dei nuovi prodotti per lo stoccaggio dell’energia che stanno suscitando perplessità.
Aria liquida
Alla fine dell’anno scorso, sul sito di un’ex centrale a carbone a Trafford, l’ex sindaco della Greater Manchester ha segnato l’inizio della costruzione di un progetto di stoccaggio energetico tanto atteso che potrebbe inaugurare un “rinascimento industriale” per la regione.
Andy Burnham ha affermato che lo sviluppo del cluster verde di Trafford, che comprende la criobatteria ad “aria liquida” Carrington, potrebbe significare “il decennio più emozionante dall’era vittoriana nella Grande Manchester”.
In termini semplici, il progetto Carrington, sviluppato dalla start-up britannica Highview Power, mira a prendere energia rinnovabile in abbondanza e immagazzinarla sotto forma di vento liquido. In teoria, una “criobatteria” potrebbe immagazzinare energia per ore, giorni o addirittura settimane.
La scienza è più complicata: Carrington utilizza una superficie rinnovabile per raffreddare l’aria a -196°C, riducendola a un liquido pari a 700 volte il suo volume. Può essere mantenuto in questo stato finché l’energia rinnovabile non scarseggia e i prezzi di mercato iniziano a salire. Il liquido viene quindi trasformato nuovamente in gas, espandendosi rapidamente attraverso una turbina che genera elettricità senza il gas normalmente associato alle centrali elettriche a gas.
Il progetto ha dovuto affrontare numerosi ritardi, ma una volta operativo, previsto per la fine dell’anno, fornirà 300 MWh di stoccaggio e 50 MW di produzione per sei ore, ovvero energia pulita e rinnovabile sufficiente ad alimentare quasi mezzo milione di case.
Sale disciolto
Mentre a Manchester l’energia viene immagazzinata a temperature sotto lo zero, nel deserto del Nevada è stato adottato un approccio diverso.
Qui, 10.000 pannelli generano elettricità dal sistema Crescent Dunes, che negli ultimi 10 anni ha utilizzato l’energia solare per riscaldare l’acqua di nitrato di potassio e sodio a 560°C.
Questa temperatura può essere mantenuta per 10 ore dopo il tramonto, prima che l’energia termica immagazzinata possa essere convertita in elettricità utilizzando il calore per azionare una tradizionale turbina rotante. Il sistema immagazzina efficacemente l’elettricità pulita sotto forma di calore in un processo noto come stoccaggio del sale fuso.
Queste batterie al sale fuso forniscono la fonte di energia primaria per molti moderni missili guidati e armi nucleari agendo come “batterie di accumulo” che immagazzinano energia fino a quando il calore pirotecnico prodotto quando l’arma viene lanciata non attiva il rilascio di energia.
dopo la promozione della newsletter
Negli anni 2020 la Danimarca ha dimostrato che la tecnologia di stoccaggio del sale fuso potrebbe fornire una risposta al problema delle emissioni di carbonio dell’industria pesante. La nazione leader nel settore dell’energia eolica ha presentato all’inizio di quest’anno un imponente progetto di batterie a sale fuso da 1 GWh, che potrebbero immagazzinare elettricità pulita per un massimo di due settimane riscaldando il sale a 600°C. Se necessario, il sale caldo viene fatto circolare attraverso un generatore che produce vapore surriscaldato che può essere utilizzato direttamente nei processi industriali.
La sabbia
Proprio come l’elettricità rinnovabile può essere immagazzinata riscaldando il sale, l’energia pulita può essere immagazzinata nella sabbia.
Nella piccola città di Pornainen, nel sud della Finlandia, migliaia di tonnellate di sabbia aiutano a immagazzinare l’energia utilizzata per riscaldare scuole, biblioteche e municipi. Ciò dovrebbe consentire alla regione di eliminare completamente l’uso di combustibile nella propria rete di teleriscaldamento e di ridurre l’uso di legna da ardere di circa il 60%.
La batteria di sabbia utilizza circa 2.000 tonnellate di sapone frantumato per immagazzinare energia pulita sotto forma di calore per fornire 1 MW di potenza termica e una capacità di stoccaggio di 100 MWh.
In estate, la batteria di sabbia, lunga circa 13 metri e larga 15 metri, può coprire circa un mese di fabbisogno di calore a Pornainen – e in inverno, circa una settimana. È 10 volte più grande della versione precedente introdotta nel paese nel 2022, sottolineando la potenza delle batterie a sabbia che svolgono un ruolo importante nella riduzione dell’inquinamento in tutto il paese.
Tecnologia del sudore
In Giappone, i ricercatori dell’Università delle Scienze di Tokyo stanno studiando come il sudore umano possa essere una valida fonte di energia per la tecnologia indossabile.
Trattando il corpo come una fonte di energia in grado di fornire energia continua, i ricercatori sperano di risolvere il problema di come riscaldare i sensori che supportano i dispositivi indossabili senza le minuscole batterie che li rendono ingombranti e necessitano di una ricarica costante.
In risposta hanno sviluppato un piccolo dispositivo indossabile che genera elettricità direttamente dal sudore umano. Utilizza una cella a biocarburante enzimatico per catturare i composti chimici – principalmente lattato – che vengono escreti nel sudore e convertirli in energia. Quando il sudore incontra una cellula, gli enzimi incorporati nel cerotto provocano una reazione biochimica, rilasciando elettroni.
Ciò significa che l’elettricità può essere generata senza la necessità di alcuna fonte di alimentazione esterna, durante le attività quotidiane come camminare, fare esercizio o correre.