Per quindici anni la batteria è stata raccontata soprattutto attraverso l’automobile elettrica: più autonomia, ricarica più veloce, maggiore densità energetica. Ma la trasformazione energetica sta creando un secondo mercato nel quale molte delle caratteristiche indispensabili per un’auto diventano secondarie. Una batteria collegata alla rete non deve pesare poco, entrare sotto il pianale o accelerare da zero a cento. Deve soprattutto costare poco, durare a lungo, essere sicura e riuscire a immagazzinare grandi quantità di elettricità per restituirle quando servono.
È qui che stanno emergendo tecnologie diverse dagli ioni di litio tradizionali: batterie al sodio, sistemi ferro-aria, flow battery e altre forme di long-duration energy storage. Non esiste ancora un vincitore e molte soluzioni devono dimostrare competitività su larga scala, ma il problema a cui rispondono è destinato a diventare sempre più importante con l’aumento di eolico e fotovoltaico.
Il problema non è produrre energia rinnovabile, ma spostarla nel tempo
Un pannello solare produce quando c’è luce e una turbina quando soffia il vento, mentre famiglie e industrie consumano secondo logiche differenti. Finché la quota rinnovabile è limitata, centrali programmabili e interconnessioni possono compensare gran parte della variabilità. Quando la quota cresce, diventano più frequenti le ore in cui esiste energia abbondante e quelle in cui serve una riserva.
Le batterie agli ioni di litio sono eccellenti per spostare energia di alcune ore e stanno crescendo rapidamente nei sistemi di rete. Ma aumentare la durata significa spesso aumentare proporzionalmente il numero di celle e quindi il costo. Per coprire periodi più lunghi può diventare conveniente utilizzare tecnologie meno dense ma costruite con materiali più economici.
Il sodio rinuncia alla leggerezza per guadagnare disponibilità
Le batterie sodio-ion utilizzano un elemento molto più abbondante del litio. La chimica condivide alcuni principi con le celle agli ioni di litio e può sfruttare parte dell’esperienza industriale accumulata dal settore. La densità energetica inferiore è un limite serio nelle automobili, ma pesa molto meno in un container installato accanto a una sottostazione.
Il valore strategico riguarda anche la catena di fornitura. Diversificare le chimiche può ridurre la dipendenza da materiali critici e rendere l’accumulo meno esposto alle oscillazioni di prezzo di una singola materia prima.
Ferro e aria: quando il peso smette quasi di contare
Le batterie ferro-aria perseguono un’idea ancora più radicale: utilizzare materiali estremamente comuni e accettare una densità energetica bassa in cambio della possibilità di immagazzinare elettricità per periodi molto più lunghi. Il principio elettrochimico può essere descritto come una forma controllata e reversibile di ossidazione del ferro.
Per la rete una batteria enorme non è necessariamente un problema se il terreno costa poco e l’impianto deve rimanere fermo per decenni. La domanda diventa economica: quanto costa immagazzinare un megawattora, quante volte il sistema può essere ciclato e quale rendimento conserva nel tempo.
Le flow battery separano potenza ed energia
Nelle batterie a flusso l’energia è conservata in elettroliti liquidi contenuti in serbatoi. Una caratteristica interessante è che la quantità di energia può essere aumentata ingrandendo i serbatoi, mentre la potenza dipende dallo stack elettrochimico. Questa separazione permette di progettare in modo diverso la durata dello stoccaggio.
Esistono diverse chimiche, tra cui quelle al vanadio e alternative basate su materiali differenti. Anche qui il vantaggio teorico deve confrontarsi con costi, complessità impiantistica e supply chain, ma la lunga vita operativa rende la tecnologia interessante per applicazioni stazionarie.
La metrica importante è il costo dell’energia restituita
Confrontare batterie soltanto in euro per kilowattora di capacità iniziale può essere ingannevole. Una tecnologia che costa di più ma sopporta molti più cicli può risultare economicamente migliore nell’intera vita dell’impianto. Bisogna considerare efficienza, degrado, manutenzione, durata e valore dell’energia nei momenti in cui viene restituita.
Per questo il mercato dello storage potrebbe frammentarsi. Il litio continuerà a essere molto competitivo per risposte rapide e durate brevi, mentre altre tecnologie potranno trovare spazio quando servono otto, dodici, cento ore o persino più giorni.
Una rete con più batterie cambia anche il mercato elettrico
Lo storage non è soltanto un dispositivo fisico: compra elettricità quando è abbondante e la vende quando è scarsa, partecipa ai servizi di frequenza e può ridurre congestioni locali. Se la capacità cresce abbastanza, può modificare la differenza di prezzo tra le ore e ridurre la necessità di accendere alcune centrali di picco.
Il valore dipende però dalle regole. Mercati elettrici progettati per un sistema dominato da centrali tradizionali devono adattarsi a risorse che sono contemporaneamente carico e generazione. Connessioni, tariffe e remunerazione dei servizi di rete possono accelerare o frenare gli investimenti quasi quanto la chimica delle celle.
La batteria più importante potrebbe essere quella che nessuno vede
La tecnologia consumer ha abituato a giudicare le batterie dalla percentuale nell’angolo dello schermo. La transizione energetica potrebbe rendere molto più importante una batteria che il consumatore non vedrà mai, installata in una zona industriale e progettata per lavorare per vent’anni.
Se le rinnovabili continueranno a crescere, produrre elettricità pulita sarà soltanto metà del problema. L’altra metà sarà conservarla abbastanza a lungo da renderla disponibile quando il sole e il vento non coincidono con la domanda. È in quel passaggio, apparentemente meno affascinante di una nuova automobile, che potrebbe giocarsi una parte decisiva del sistema energetico del futuro.
