Sistemi di stoccaggio energetico

La caratteristica principale delle batterie a flusso è che disaccoppiano energia e potenza. Questo è possibile perché le sostanze reagenti sono disciolte nell’elettrolita e quindi allo stato liquido, mentre nelle batterie statiche (come quelle al litio) le specie chimiche reagenti sono contenute negli elettrodi. Gli elettroliti sono conservati in serbatoi distinti e da questi vengono pompati nello stack, costituito da una serie di celle elettrochimiche, dove rimangono separati grazie a una membrana selettiva. Le caratteristiche geometriche dello stack (area attiva, numero di celle) determinano la potenza della batteria, mentre la sua energia è legata alle dimensioni dei serbatoi. La tecnologia più diffusa nelle batterie a flusso è quella dei sistemi acquosi ai sali di vanadio.

La tecnologia delle batterie a flusso è caratterizzata da una significativa flessibilità e scalabilità di progettazione, permettendo soluzioni su misura in base alle esigenze. Inoltre, altri vantaggi di queste batterie ricaricabili sono elevata durata, auto-scarica minima, elevata riciclabilità dei materiali, e rischio nullo di esplosività o infiammabilità. A causa della bassa densità di energia, questi sistemi sono di grandi dimensioni e sono adatti per accumuli stazionari, come per esempio in ambito domestico o aziendale. 

Le batterie a flusso, a differenza delle batterie a ioni di litio, possono quindi essere facilmente utilizzate per lo stoccaggio su tempi medio-lunghi costituendo un vantaggio molto importante per l’integrazione con le rinnovabili.

La ricerca Eni

Nell’ambito delle batterie a flusso, la ricerca Eni si concentra in particolare sul miglioramento delle membrane che separano i due elettroliti, il cui costo attualmente incide fortemente sulla produzione e diffusione di questo sistema di storage. Infatti, sono state brevettate membrane più performanti ed economiche e sono oggetto di studio elettroliti organici con migliori prestazioni teoriche rispetto ai sali di vanadio, e meno criticità dal punto di vista della disponibilità mineraria di questo materiale. Attualmente, stiamo sviluppando un progetto per l’installazione di un impianto di stoccaggio con batterie a flusso al vanadio in grado di accumulare più MWh.

Tra le tecnologie più promettenti nell’ambito dello stoccaggio energetico ci sono le batterie agli ioni di sodio che hanno come vantaggio principale il fatto che il sodio è un elemento molto più comune e diffuso rispetto al litio.

Per questa loro caratteristica, le batterie agli ioni di sodio rappresentano una delle tecnologie all’avanguardia nel campo dello storage elettrico, soprattutto per le applicazioni di tipo stazionario ma anche per la mobilità, in particolare per veicoli a due ruote, ma a tendere potenzialmente anche per gli altri veicoli. Pur non raggiungendo, allo stato attuale, la stessa densità energetica e una stabilità paragonabile alle batterie al litio, quelle a ioni di sodio si distinguono per una supply chain formata da materiali non critici dal punto di vista degli approvvigionamenti e consentono un abbattimento dei costi. Inoltre, la produzione, l’uso e lo smaltimento di questi materiali presentano un minore impatto ambientale.

La ricerca Eni

Nel campo delle batterie agli ioni di sodio, Eni sta sviluppando diversi progetti. Sono oggetto di studio nuovi materiali per elettrodi, con focus su diversi meccanismi di stabilizzazione che possano consentire di raggiungere un numero elevato di cicli di carica-scarica a più elevate densità energetiche, nuovi elettroliti, sia con molecole organiche sia a base acquosa, e configurazioni di batterie ottenute dal riciclo. Inoltre, Eni sta studiando e testando l’integrazione di sistemi di accumulo e conversione con diverse fonti di energia rinnovabile.