Impressioni di un Tecnico

Viste le premesse illustrate brevemente nel precedente post, inizio con l’elencarvi quali sono attualmente le possibili scelte in ambito di batterie ricaricabili per uso in sistemi per la produzione di energia elettrica. Partirò dalle tecnologie più tradizionali per arrivare a quelle di più recente introduzione: nel seguito si parlerà di energia specifica, misurata in Wh/kg, per quantificare l’energia che può essere immagazzinata dalla batteria in esame, potenza specifica, misurata in W/kg, per quantificare la potenza massima da essa erogabile, e efficienza energetica, per quantificare il rapporto tra l’energia erogata e l’energia assorbita durante il procedimento di carica

• Batterie al piombo: sono le batterie tradizionalmente impiegate nelle automobili. Grazie alla loro diffusione, sono molto economiche, praticamente completamente riciclabili ed hanno un livello di durata ed affidabilità molto alto, efficienza pari al 75-80%. Hanno però una bassa densità di energia e di potenza (rispettivamente 30-40 Wh/kg e 250 W/kg) e le prestazioni dipendono fortemente dalla temperatura di esercizio: queste caratteristiche ne rilegano l’uso in piccoli impianti di produzione isolati (un impianto tipico fornisce 500kW di potenza e 1MWh di energia).
• Batterie al nichel-cadmio:hanno un costo elevato dovuto essenzialmente al cadmio, che risulta essere molto tossico. Per questa ragione direttive europee ne sconsigliano fortemente l’uso: non è la tecnologia del futuro (almeno un questo ambito) per cui non è esaminata in dettaglio se non per notare che ha caratteristiche desiderabili quali resistenza ai sovraccarichi, alle condizioni operative avverse, energia e potenza specifica circa doppie rispetto alle batterie al piombo.
• Batterie al nichel-metallo idruro: nascono dalle batterie precedenti per sostituzione del cadmio con idruri metallici, vale a dire con metalli alcalini o metalli alcalino terrosi. Hanno efficienza energetica pari al 70%, densità di energia e potenza pari a 60-70Wh/kg e 350W/kg: sfortunatamente i materiali di costruzione, pur non essendo tossici, sono molto costosi. Inoltre queste batterie manifestano instabilità termica durante la carica, e quindi richiedono sistemi di controllo complessi.
• Batterie al nichel-zinco: hanno efficienza energetica di circa il 60% e densità di energia e potenza pari a 70Wh/kg e 300W/kg. Il costo dei materiali di costruzione è basso e hanno scarso impatto ambientale, ma rimangono dei problemi di durata e affidabilità dovuti all’instabilità dell’elettrodo di zinco.
• Batterie al litio: si tratta in realtà di una classe di batterie con caratteristiche simili. Sono caratterizzate da elevata efficienza energetica (tra l’88% e il 90%) e densità di energia e potenza pari a 120-180Wh/kg e 400W/kg. Nonostante presentino questi vantaggi dal punto di vista energetico, presentano una elevata non uniformità di caratteristiche elettriche (tensione nominale, carica accumulata, resistenza interna) che obbligano all’uso di sistemi elettronici complessi per il loro controllo e rendono problematica la costruzione di batterie di grosse dimensioni, dal punto di vista della durata e dll’affidabilità: in condizioni di estremo malfunzionamento possono incendiarsi (!!!! ).
• ZEBRA e batterie ad alta temperatura sodio-zolfo: sono batterie che richiedono elevate temperature di funzionamento interne (260°C per ZEBRA e 300°C per le batterie sodio-zolfo). L’efficienza energetica è elevata (85%) e parimenti lo sono la densita energetica e di potenza (120Wh/kg e 100W/kg). E’ necessaria la presenza di un apparato di gestione e controllo per la gestione termica e per la sicurezza d’uso.
• Batterie vanadio Redox e batterie zinco-bromo: sono batterie nate per uso come accumulatori energetici in centrali di generazione/distribuzione dell’energia elettrica. Sono costituite da due serbatoi contenente le soluzioni chimiche, e da una membrana che costituisce gli elettrodi del sistema. Hanno densità energetica e di potenza pari a circa 50Wh/kg e 60W/kg, e efficienza energetica che raggiunge l’85%: è una tecnologia in piena fase di sviluppo, che dal punto di vista del sistema ha diverse caratteristiche desiderabili, tra le quali la possibilità di carica meccanica, e una elevata sovraccabilità.

E per il momento ci fermiamo .