Esistono le batterie al sale ovvero come conservare energia grazie al sale

Lo sapevate che esistono le batterie al sale e sono state messe a punto per la prima volta in Australia, dai ricercatori della Murdoch University di Perth. Queste batterie agli ioni di sodio sono in grado di rendere meno costose le procedure per la conservazione dell’energia rinnovabile.

Esistono le batterie al sale

Si tratta di sistemi di accumulo a base di acqua salata che potrebbero sostituire le più ‘assetate’ batterie tradizionali per una funzione estremamente utile: immagazzinare l’energia solare ed eolica, in modo da garantire rifornimenti costanti alla rete (civile e industriale) anche nelle giornate nuvolose o senza vento.

Cosa sono le batterie al sale

Questo tipo di batteria utilizza il sodio (un elemento chimico abbondante e poco costoso) al posto del litio come componente principale. Sono riciclabili ed ignifughi.

Nel mondo delle batterie ricaricabili, questa si configura come un’alternativa promettente rispetto a quelle al litio, soprattutto per applicazioni stazionarie come lo stoccaggio di energia rinnovabile (dall’energia eolica e solare).

La differenza principale rispetto alle classiche al litio è che il sodio è una sostanza minerale più abbondante, meno costosa e più sicura, ma dalle proprietà chimiche leggermente diverse, che influenzano poi le prestazioni complessive.

Come sono fatte le batterie al sale

Come in tutte le batterie, ci sono 3 elementi principali:

1. Anodo: realizzato in materiali a base di sodio
2. Catodo: composto da materiali a base di ossidi metallici o sali di sodio
3. Elettrolita: una soluzione o un materiale solido per il trasporto degli ioni di sodio tra l’anodo e il catodo durante i processi di carica e scarica

Le tecnologie più promettenti di batteria al sale sono:

• Batterie al sodio-ione: simili alle batterie al litio-ione, dove l’elettrolita è liquido
• Batterie al sodio-zolfo: utilizzano sodio metallico e zolfo come materiali principali, e l’elettrolita può essere solido o liquido
• Batterie al cloruro di sodio/nichel (batterie ZEBRA): utilizzano sale fuso come elettrolita

La tecnologia delle batterie ZEBRA in particolare è la più interessante grazie alla lunga durata (20 anni) ed alla loro manutenzione nulla, conservando un’elevata efficienza durante l’utilizzo (quindi non soffrono dell’effetto memoria).  Tuttavia, hanno un periodo di riscaldamento piuttosto elevato (10-12 ore) per l’avviamento fino alla temperatura interna operativa (260°), prima di poter cominciare un nuovo processo di carica e scarica che le rende inadatte a ricariche veloci o utilizzi irregolari, come le auto elettriche.

Come funzionano le batterie al sale

Il funzionamento è simile a quello delle batterie al litio. Durante il processo di carica gli ioni di sodio si spostano dall’elettrodo positivo (catodo) all’elettrodo negativo (anodo) attraverso l’elettrolita, accumulando energia nella batteria.

Nella fase di scarica sono gli ioni di sodio a muoversi in direzione opposta, generando elettricità.

A cosa servono le batterie nelle energie rinnovabili

La possibilità di accumulare energia in eccesso e non immediatamente utilizzata dalla rete con soluzioni ecologiche è l’asso nella manica delle batterie al sale.

Attualmente, infatti, le turbine eoliche e i pannelli solari dipendono dalle condizioni atmosferiche, il che inevitabilmente determina forniture di energia rinnovabile non omogenee nel corso dei giorni.

Per garantire erogazioni continue, occorre dunque mettere da parte delle riserve da mettere a disposizione quando il processo generativo cala, o questo temporaneamente sarà sospeso.

Finora le batterie erano a base di zolfo fuso e altri metalli, con elevati consumi, e con resa appena soddisfacente. Invece il nuovo composto non richiede temperature di conservazione elevate, è risparmioso e per di più fa utilizzo di un materiale green, il sodio, disponibile e in abbondanza in tutto il mondo.

La resa è estremamente elevata, dal momento che il sodio vanta caratteristiche chimiche simili a quelle del litio, materiale leader per le batterie di apparecchiature elettroniche.

In definitiva queste nuove batterie sono particolarmente promettenti per:

• Stoccaggio di energia rinnovabile: ideali per immagazzinare energia da impianti solari o eolici, grazie alla loro affidabilità e ai costi inferiori
• Applicazioni stazionarie: come alimentazione di backup o stabilizzazione della rete elettrica
• Auto elettriche: al momento meno competitive rispetto al litio per veicoli elettrici, ma alcune versioni possono essere utilizzate in mezzi di trasporto pesanti o a media autonomia

Ci troviamo così di fronte a un importante passo in avanti nelle strategie di stoccaggio per i quantitativi di energia prodotti da fonti rinnovabili, e pronti per essere immessi nella rete elettrica. Il tutto grazie allo sfruttamento di semplice acqua salata.

Quali sono i vantaggi delle batterie al sale

Gli indubbi vantaggi, che vanno valutati con attenzione, per questi sistemi di stoccaggio dell’energia, sono legati alla facilità di smaltimento, alla lunga vita ed alla non tossicità per l’uomo, inoltre sono riciclabili ed hanno un rischio nullo di incendio. Vediamo meglio le loro caratteristiche positive:

• Costo inferiore: il sodio è uno degli elementi più abbondanti sulla Terra ed è molto meno costoso del litio, e non dipendono da materiali critici come il cobalto o il nichel, spesso utilizzati nelle batterie al litio. Il sale è estratto facilmente in seguito all’evaporazione dell’acqua marina in vasche.
• Maggiore sostenibilità: l’estrazione del sodio ha un impatto ambientale molto inferiore rispetto al litio e non presenta i rischi ambientali e sociali legati all’estrazione di litio e cobalto. Lo smaltimento è al pari di un RAEE, basta portarle in discarica come rifiuti elettronici
• Sicurezza: meno soggette a surriscaldamento e incendi, non sono sensibili agli sbalzi termici, come quelle al litio, grazie alla chimica più stabile del sodio
• Disponibilità di materie prime: il sodio è disponibile in grandi quantità e non è concentrato in poche regioni geopoliticamente sensibili, come accade con il litio (principalmente estratto in Sud America, Australia e Cina)
• Temperature di funzionamento: alcune versioni (come le batterie sodio-cloruro di nichel) funzionano bene anche a temperature elevate, rendendole adatte per ambienti estremi

Quali sono gli svantaggi delle batterie al sale

Questa tecnologia ha diversi elementi negativi che dovrà risolvere se vuole diventare competitiva.

1. Meno densità energetica: la densità inferiore rispetto a quelle al litio, significa che immagazzinano meno energia per unità di peso o volume. E questo le rende meno adatte per dispositivi portatili o veicoli elettrici a lunga autonomia.
2. Durata di vita: alcuni tipi hanno una durata di vita più breve rispetto a quelle al litio
3. Efficienza di carica e scarica: è leggermente inferiore rispetto alle batterie al litio
4. Tecnologia non ancora matura: sebbene promettenti, non sono ancora diffuse su larga scala perché richiedono ulteriori sviluppi per migliorare le prestazioni e ridurre i costi di produzione

Differenze tra batterie al sale e al litio

Ecco una tabella riassuntiva di confronto tra batterie al sale e quelle al litio

La ricerca e sviluppo delle batterie al sale

Diverse aziende stanno sviluppando batterie al sodio su scala industriale. Anche la ricerca accademica è molto attiva, con università che studiano nuovi materiali per migliorare la densità energetica e la durata.

L’obiettivo è di aumentare la densità energetica per avvicinarsi alle batterie al litio e ridurre ulteriormente i costi di produzione per renderle competitive su larga scala.

Le batterie al sale potrebbero diventare una soluzione economicamente vantaggiosa per lo stoccaggio stazionario entro i prossimi 5-10 anni. Ma è improbabile che sostituiscano completamente le batterie al litio, pur offrendo un’alternativa più sostenibile in determinati settori.

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Ultimo aggiornamento il 4 Febbraio 2025 da Rossella Vignoli