Nuovissimi sistemi di accumulo agli ioni di sodio per impianti fotovoltaici
La costante ricerca di sistemi di accumulo efficienti, sicuri e sostenibili dal punto di vista economico ed ambientale, da utilizzare in sinergia con la produzione di energia rinnovabile, ha portato ad una nuova tecnologia che sta attirando grande attenzione: le batterie agli ioni di sodio (ioni Na+).
Questi sistemi, utilizzando materiali particolarmente abbondanti in natura, non pericolosi né inquinanti, sono in grado di ridurre i costi e aumentare la sostenibilità di un sistema per l’accumulo domestico e industriale associato al fotovoltaico.
Funzionamento delle batterie agli ioni di sodio
Le batterie agli ioni di sodio sono costituite da celle elettrolitiche del tutto simili alle celle al litio, con un anodo, un catodo ed un elettrolita che permette il movimento degli ioni in esso contenuti generando una corrente elettrica.
La differenza sostanziale tra le due tipologie di celle risiede nel materiale attivo: il sodio sostituisce il litio portando tutta una serie di benefici, sia tecnici, sia ambientali.
Tanti vantaggi nell’uso di questa tecnologia
Il sodio è un elemento molto abbondante nella crosta terrestre così come nell’acqua marina, al contrario del litio che si concentra in poche aree del globo.
Questa caratteristica porta direttamente ad un minore impatto ambientale in fase di estrazione della materia prima così come ne semplifica enormemente lo smaltimento ed il riciclo (riciclabili al 100%) dal momento che non contengono litio, cobalto né altri metalli “problematici”.
Inoltre garantisce prezzi più bassi e più stabili data la maggior economicità delle materie prime e la forte riduzione della dipendenza geopolitica.
Un’altra caratteristica molto importante, soprattutto parlando di impianti fotovoltaici domestici, è la migliore stabilità termica rispetto ad altre tecnologie simili.
Queste batterie lavorano a temperatura ambiente, senza bisogno di dissipatori di calore e/o di ventole, annullando quasi del tutto la possibilità di aumenti di temperatura incontrollati (runaway termico) che si riscontra con materiali come il litio e che potrebbero sviluppare un incendio.
Possono lavorare con temperature esterne che vanno da -20 a +50 °C senza subire particolare calo di prestazioni.
Limiti attuali
Ad oggi lo sviluppo delle celle agli ioni di sodio ha raggiunto la seconda generazione; presentano una densità energetica leggermente inferiore a quella di una cella al litio, attualmente alla quarta generazione.
Questo fa si che, a parità di capacità, le batterie agli ioni di sodio hanno un peso ed un ingombro di poco superiore alle batterie al litio.
L’aumento della densità energetica di queste batterie sarà una delle sfide che la ricerca affronterà nelle prossime generazioni.
In conclusione …
Di seguito una sintesi delle caratteristiche delle celle Na+ e LiFePo4 a confronto:
Caratteristica Ioni di Sodio Ioni di Litio
Costo materiali Basso Medio-alto
Disponibilità Molto alta Limitata
Densità energetica Media Medio-alta
Sicurezza Alta Media
Maturità tecnologia In sviluppo Consolidata
La disponibilità delle batterie agli ioni di sodio nel mercato attuale offre già da oggi la possibilità di coniugare i vantaggi di un accumulo di energia elettrica con la sostenibilità, la sicurezza ed un costo minore.