Nei deserti degli Emirati Arabi Uniti, un imponente progetto di energia pulita—che si estende su un'area grande circa quanto 12.600 campi da calcio—sta per raggiungere un traguardo: utilizzare l'energia solare per fornire elettricità equivalente a mezzo milione di case durante tutta la notte. Lo stato del Golfo ha progressivamente combinato 5,2 gigawatt (GW) di capacità solare con 19 gigawattora (GWh) di accumulo a batterie per creare il più grande sistema di batterie al mondo.
Nel frattempo, a circa 7.500 miglia di distanza, presso il Laboratorio Nazionale per le Energie Rinnovabili degli Stati Uniti in Colorado, ricercatori e ingegneri stanno sviluppando alcune delle batterie più piccole mai realizzate. Queste sono minuscole rispetto alle batterie agli ioni di litio su scala di rete utilizzate per immagazzinare energia rinnovabile. Sono progettate per alimentare etichette elettroniche che seguiranno giovani salmoni e anguille, lunghi circa 3 pollici (7,5 cm).
Mentre le tradizionali batterie agli ioni di litio spingono i limiti di dimensioni e scala, altri tipi di batterie potrebbero svolgere un ruolo altrettanto vitale nello sfruttare l'energia a basse emissioni di carbonio—senza la necessità di minerali critici come litio, cobalto e nichel, che hanno sollevato preoccupazioni riguardo a danni ambientali e danni a comunità vulnerabili.
A differenza delle batterie agli ioni di litio, che hanno un numero limitato di cicli di carica e scarica, molte di queste tecnologie alternative di batterie possono essere utilizzate indefinitamente e riciclate dopo la fine della loro vita utile di 20 anni. Gli sviluppatori stanno già ricorrendo a un'ampia gamma di materiali per immagazzinare elettricità rinnovabile quando disponibile e usarla per alimentare qualsiasi cosa, dalla tecnologia indossabile alle reti di riscaldamento, fabbriche e persino missili.
Ecco alcune delle tecnologie di accumulo energetico più innovative che stanno facendo notizia.
Aria Liquida
Alla fine dello scorso anno, sul sito di un'ex centrale a carbone a Trafford, l'ex sindaco della Grande Manchester ha segnato l'inizio della costruzione di un progetto di accumulo energetico tanto atteso che potrebbe innescare la "reindustrializzazione" della regione. Andy Burnham ha dichiarato che lo sviluppo del cluster verde di Trafford, che include la criobatteria ad "aria liquida" di Carrington, potrebbe rendere "questo decennio il più emozionante dal periodo vittoriano per la Grande Manchester."
In termini semplici, il progetto Carrington—sviluppato dalla startup britannica Highview Power—mira a catturare l'energia rinnovabile quando è abbondante e immagazzinarla come aria liquida. In teoria, una "criobatteria" può immagazzinare energia per ore, giorni o persino settimane. La scienza è più complessa: Carrington utilizza l'energia rinnovabile in eccesso per raffreddare l'aria a -196°C, trasformandola in un liquido che occupa 1/700 del suo volume originale. Rimane in questo stato finché l'energia rinnovabile non diventa scarsa e i prezzi di mercato aumentano. Quindi, il liquido viene lasciato tornare gas, espandendosi rapidamente attraverso una turbina per generare elettricità senza le emissioni tipiche delle centrali a gas.
Il progetto ha subito diversi ritardi, ma una volta che inizierà a funzionare—previsto entro la fine dell'anno—fornirà 300 MWh di accumulo e 50 MW di potenza per sei ore. Abbastanza energia pulita e rinnovabile per alimentare quasi mezzo milione di case.
Sale Fuso
Mentre l'energia viene immagazzinata a temperature sotto zero a Manchester, l'approccio opposto viene utilizzato nel deserto del Nevada. Lì, 10.000 specchi generano elettricità per il progetto Crescent Dunes, che ha trascorso gli ultimi 10 anni usando l'energia del sole per riscaldare un serbatoio di nitrato di potassio e sodio a 560°C. Questa temperatura può essere mantenuta per 10 ore dopo il tramonto, e l'energia termica immagazzinata viene poi convertita in elettricità utilizzando il calore per azionare una tradizionale turbina rotante. L'accumulo a sale fuso è un modo efficace per immagazzinare elettricità pulita come calore. Queste batterie a sale fuso servono come fonte di alimentazione principale per la maggior parte dei missili guidati moderni e delle armi nucleari. Funzionano come "batterie di riserva," trattenendo energia finché il calore di una carica pirotecnica—innescata quando l'arma viene lanciata—rilascia quell'energia immagazzinata.
Negli anni 2020, la Danimarca ha dimostrato che l'accumulo a sale fuso potrebbe anche aiutare a risolvere la sfida della decarbonizzazione dell'industria pesante. Il paese, leader nell'energia eolica, ha svelato all'inizio di quest'anno un progetto di batteria a sale fuso su larga scala con una capacità di 1 GWh. Può immagazzinare elettricità pulita fino a due settimane riscaldando i sali a circa 600°C. Quando necessario, il sale caldo viene fatto circolare attraverso un generatore che produce vapore ad alta temperatura, utilizzabile direttamente nei processi industriali.
Sabbia
Proprio come l'elettricità rinnovabile può essere immagazzinata riscaldando il sale, l'energia pulita può essere immagazzinata anche 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 permettere al distretto di smettere completamente di usare petrolio nella sua rete di riscaldamento locale e ridurre l'uso di trucioli di legno di circa il 60%.
La batteria di sabbia utilizza circa 2.000 tonnellate di pietra ollare frantumata per immagazzinare energia pulita come calore, fornendo 1 MW di potenza termica e una capacità di accumulo di 100 MWh. In estate, la batteria di sabbia—alta circa 13 metri e larga 15 metri—può coprire quasi un mese di fabbisogno di calore a Pornainen. In inverno, può coprire quasi una settimana. Questo è circa dieci volte più grande di una versione precedente lanciata nel paese nel 2022, evidenziando il potenziale delle batterie di sabbia per svolgere un ruolo maggiore nella riduzione delle emissioni in tutta la Finlandia.
Tecnologia del Sudore
In Giappone, i ricercatori della Tokyo University of Science stanno esplorando se il sudore umano potrebbe essere una fonte di energia praticabile per alimentare la tecnologia indossabile.
Trattando il corpo come una fonte di energia in grado di fornire alimentazione continua, i ricercatori sperano di risolvere il problema di alimentare i sensori nei dispositivi indossabili senza fare affidamento su piccole batterie che li rendono ingombranti e richiedono ricariche costanti.
In risposta, hanno sviluppato un cerotto sottile e indossabile che genera elettricità direttamente dal sudore umano. Utilizza una cella a combustibile bioenzimatica per catturare i composti chimici—specialmente il lattato—rilasciati nel sudore e convertirli in energia. Quando il sudore entra in contatto con la cella, gli enzimi incorporati nel cerotto innescano una reazione biochimica che rilascia elettroni.
Ciò significa che l'elettricità può essere generata senza alcuna fonte di alimentazione esterna, durante le attività quotidiane come camminare, fare esercizio fisico o sbrigare commissioni.
Domande Frequenti
Ecco un elenco di domande frequenti sulle batterie insolite che utilizzano sale fuso e sudore umano per immagazzinare energia rinnovabile, scritte in tono naturale con risposte chiare e semplici.
Domande di Livello Base
D Aspetta, stiamo davvero usando il sudore umano per immagazzinare energia
R Sì, ma non nel modo in cui potresti pensare. I ricercatori stanno sviluppando una batteria sottilissima e flessibile che utilizza il sale nel sudore umano come combustibile chimico. Quando sudi, la batteria genera una piccola quantità di elettricità sufficiente ad alimentare minuscoli sensori o dispositivi indossabili.
D Cos'è una batteria a sale fuso
R È una grande batteria industriale che utilizza sale riscaldato fino a diventare liquido. Questo sale liquido agisce come una spugna, immagazzinando calore o elettricità. Viene utilizzata principalmente per immagazzinare energia da fonti solari o eoliche per un uso successivo.
D Perché avremmo bisogno di batterie fatte di sudore o sale fuso
R Le batterie normali possono essere costose, difficili da riciclare o prendere fuoco. Le batterie a sudore sono perfette per i dispositivi indossabili perché sono sicure e non necessitano mai di ricarica. Le batterie a sale fuso sono ottime per la rete elettrica perché possono immagazzinare enormi quantità di energia a basso costo e durare per decenni.
D Come funziona effettivamente una batteria a sudore
R Il tuo sudore contiene sale. Un enzima speciale nella batteria reagisce con il lattato per creare una minuscola corrente elettrica. Più sudi, più energia produce.
D Una batteria a sale fuso può alimentare la mia casa
R Sì, ma non direttamente. Queste batterie sono solitamente costruite su larga scala per interi quartieri o impianti solari. Immagazzinano calore e poi lo trasformano in elettricità per alimentare migliaia di case.
Domande Tecniche Avanzate
D Qual è il più grande vantaggio delle batterie a sale fuso rispetto a quelle agli ioni di litio
R Costo e durata. Le batterie a sale fuso utilizzano materiali economici e abbondanti. Possono durare 20-30 anni senza perdere molta capacità, mentre le batterie al litio iniziano a degradarsi dopo 5-10 anni. Inoltre, non prendono fuoco.
D Quanto diventa caldo il sale in una batteria a sale fuso
