Batterie storage sostenibili, integrazione e ricondizionamento

Dalle batterie per accumulo energetico alle batterie per la mobilità: oggi più che mai è fondamentale che le batterie siano efficienti, che abbiano costi ridotti, ma soprattutto che siano sostenibili.

La transizione energetica è un tema centrale in questo momento in cui il mercato è più che mai vivo e in continua evoluzione, soprattutto in termini di tecnologie impiegabili. L’energy storage è il fulcro della transizione energetica in atto, e vede anche il sostegno dell’UE. E le batterie per i processi di accumulo? Sono di fondamentale importanza per stoccare l’energia auto-prodotta e poterla utilizzare quando serve in ambito residenziale e in ambito industriale. Ma si tratta anche di batterie per la mobilità sostenibile: cresce infatti anche il mercato delle auto elettriche.

Le batterie per stoccare l’energia sono oggi realizzate con diversi materiali. Al piombo-acido, al nichel cadmio, di flusso redox, sodio-zolfo e agli ioni di litio.
Queste ultime, in particolare, sono applicate in strumenti di uso quotidiano (per esempio dispositivi mobili). Si tratta di una tecnologia largamente utilizzata in ambito fotovoltaico residenziale e aziendale per i sistemi di accumulo, assicurando un lungo ciclo di vita e dimensioni contenute.

È inoltre la più utilizzata nell’ambito delle auto elettriche, con uno dei migliori rapporti tra peso e potenza, e una lenta perdita della carica quando non è in uso. È di fatto la tecnologia che più di altre rientra in un tema di continua ricerca e sviluppo per migliorarne sempre di più la capacità, l’efficienza, la sostenibilità e costi inferiori.

Un mondo più sostenibile – Batterie storage sostenibili

Nel documento per il sostegno dell’UE per lo stoccaggio di energia, vengono identificati alcuni problemi specifici cui l’UE deve far fronte affinché il sostegno da essa fornito allo stoccaggio di energia contribuisca in maniera efficace agli obiettivi energetici e climatici dell’unione.

Per avviare la transizione energetica, è necessaria la diminuzione delle emissioni di gas serra (tra gli obiettivi troviamo per il 2030 una diminuzione del 40 % rispetto al 1990), provenienti per lo più dall’approvvigionamento energetico e dai trasporti, e sostenere quindi un utilizzo via via maggiore di energia proveniente da fonti rinnovabili e una mobilità sempre più sostenibile.

Rispetto alle sfide in termini di stoccaggio dell’energia, l’UE fissa valori-obiettivo specifici per la quota di energia da fonti rinnovabili utilizzata nei trasporti: il 14 % entro il 2030. Occorrerà quindi aumentare l’accumulo di energia, sia nelle rete sia nei trasporti. A tal proposito, fra il 2014 e il 2018, Orizzonte 2020, il principale programma di ricerca della Commissione, aveva erogato 1,34 miliardi di euro a favore di progetti per lo stoccaggio di energia in rete o per la mobilità a basse emissioni di carbonio.

Batterie storage sostenibili, il ruolo nell’economia

Le batterie accumulano energia elettrica in forma chimica e la convertono in elettricità. Possono essere usate per l’accumulo di energia a breve termine, per alcune ore o giorni, ad esempio per spostare il picco quotidiano della domanda. Una volta caricate, però, non possono mantenere la carica per settimane o mesi senza subire forti perdite. Secondo il documento UE condiviso, nuove versioni di queste tecnologie sono in fase di sviluppo: i ricercatori stanno lavorando a soluzioni alternative, come le batterie al litio allo stato solido o batterie organiche.

Il tema delle batterie, dalla produzione al loro utilizzo, è un tema centrale. Esse consentono di stoccare energia dalle rinnovabili per alimentare edifici, case e auto. Fanno sperare, di fatto, in un futuro più sostenibile. Esse stesse devono essere sostenibili, a partire dalla produzione.

È necessario effettuare delle scelte sostenibili anche nell’ambito delle materie prime (e della loro estrazione e lavorazione che vede un ampio utilizzo di energia, anche fossile), considerare l’impatto ambientale della produzione e fare scelte oculate anche rispetto ai costi energetici che ne conseguono.

Lo smaltimento o il riassemblamento delle batterie, per esempio, rappresentano un costo per i produttori che devono smaltire le batterie come ‘rifiuti’ oppure riassemblarle pagando tasse per il riciclo.
Inoltre, le procedure di riciclo vengono effettuate in larga parte termo-chimicamente, producendo quantità rilevanti di emissioni tossiche.
Un altro tema è rappresentato dai veicoli elettrici. Per abolire le emissioni nell’ambito dei trasporti occorrerebbe integrare gli EV nella rete in modo più efficiente. Questo perché gli utilizzatori richiedono tempi di ricarica rapida, cosa che può compromettere la stabilità della rete, e dei costi più accessibili.

Batterie storage sostenibili

Come rendere le batterie più sostenibili in UE?
Per esempio accorciando la filiera produttiva affinché sia breve, economica, sicura e flessibile. In particolare, nell’ambito del mercato degli EV in crescita, aumenta di pari passo anche la domanda sulle materie prime essenziali, litio e cobalto, per lo più proveniente dalla Cina (che ha il 50% delle attività di estrazione, contro il 3% di capacità dei Paesi UE).

È fondamentale, quindi, agevolare l’accesso alle fonti di materie prime nonché l’accesso, mediante il riciclaggio, alle materie prime secondarie nell’ambito di un’economia circolare delle batterie. Infatti, i tre quarti del costo di fabbricazione delle batterie riguarda le materie prime, in un mercato dominato da concorrenti asiatici che praticano prezzi bassi.

Second life batteries

Una soluzione più sostenibile dal punto di vista ambientale ed economico per la gestione delle batterie usate potrebbe essere il Second life batteries management: una modalità efficace per l’ingresso degli accumulatori nell’economia circolare. Riutilizzare, quindi, le batterie per alimentare una smart grid, le colonnine di ricarica elettrica o sistemi di accumulo locale. Il mercato è in fermento e questo sta via via agevolando una diminuzione dei costi sia di produzione sia di rimessa in funzione.

Batterie storage sostenibili – A fronte della bassa capacità di produzione di celle per batterie dell’UE, la Commissione ha creato nel 2017 la European Battery Alliance: l’alleanza che mira a creare in Europa una catena di valore della produzione di batterie sostenibile e competitiva.

Essa riunisce partner industriali dell’UE, partner nella ricerca e nell’innovazione e gli Stati membri per rendere l’Europa leader mondiale nella produzione e nell’uso di batterie sostenibili. Il futuro sembra, quindi, tracciato. La stessa UE, infatti, stima che entro il 2025 la produzione europea di batterie agli ioni di litio potrebbe raggiungere un valore di 250 miliardi di euro l’anno, con un forte incremento degli impianti di produzione, che potrebbero essere in grado di produrre fino a 200 GWh.

Le batterie organiche

Oltre ad utilizzare in modo più completo ed efficiente energia derivata da fonti rinnovabili per produrre le batterie, un’ulteriore strada possibile è quella di utilizzare le batterie organiche. È possibile oggi costruire delle batterie a partire da materiali naturali che non richiedono estrazioni o lavorazioni speciali e dispendiose a livello economico e ambientale.
Per esempio, come la definisce Edison, oggi esiste la “batteria “batteria amica dell’ambiente”. Si tratta di una batteria ‘semplice’ costituita da materiali organici: i protoni al posto degli ioni di litio. Creata dai ricercatori svedesi dell’Università di Uppsala, può essere caricata in pochi secondi tramite una cella solare.