Stoccaggio energia: i vantaggi delle batterie a flusso di elettrolita

La progressiva avanzata delle energie rinnovabili, leva fondamentale per la progressiva decarbonizzazione dei sistemi energetici e la migrazione verso un modello energetico distribuito, sta arricchendo sempre di più lo scenario delle famiglie di tecnologie di stoccaggio dell’energia, fino a qualche anno fa demandate unicamente ai sistemi di pompaggio idroelettrici (immagine di testata: Fonte CellCube).

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Infatti ad affiancare le collaudate opzioni tecnologiche delle classiche centrali idroelettriche a pompaggio, oltre alle nuove frontiere di accumulo meccanico, elettrico ed elettrochimico con le batterie al litio, metallo aria, etc, c’è chi sta portando avanti innovazioni alternative nell’ambito dei sistemi di stoccaggio a flusso di elettrolita, come nei laboratori del Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabile e l’Ambiente di Novara.

Una famiglia tecnologica quella delle batterie a flusso di elettrolita come dispositivi di accumulo ricaricabile, costituita da due serbatoi contenti gli elettroliti e una cella elettrochimica. Una configurazione che prevede che gli elettroliti vengano fatti fluire sugli elettrodi all’interno della cella, dove sono separati da una speciale membrana che permette il solo passaggio dei protoni.  In sostanza una configurazione tipica di un tale dispositivo di accumulo è composta da:

• stack della batteria;
• serbatoi di contenimento dell’elettrolita;
• sistema di pompe e tubazioni per la circolazione dell’elettrolita.

esempio di configurazione di una batteria a flusso di tipo “Zinco-Bromo” (Fonte: ENEA)

Si tratta di una tecnologia che presenta notevoli vantaggi come la capacità di offrire un ciclo di vita molto più lungo rispetto a famiglie concorrenti e tempi di risposta più rapidi.

Altra grande peculiarità che contraddistingue questa tecnologia è l’indipendenza tra energia accumulata e  potenza erogata, dal momento che la prima è dipendente dal volume e dalla concentrazione di elettroliti contenuti nei serbatoi, mentre la seconda è esclusivamente funzione della superficie della membrana attraverso la quale avviene lo scambio ionico e del sistema di conversione della potenza. Si tratta di una configurazione che permette di ridurre drasticamente le problematiche di sicurezza riscontrate nelle batterie al litio, permettendo una certa flessibilità al design  ed evitando il fenomeno dell’autoscarica. Si tratta di un approccio tecnologico capace di esaltarsi proprio in progetti rinnovabili come fotovoltaico o eolico, potendo garantire una fornitura di energia pulita affidabile e costante e con ridotti costi di manutenzione.

Si tratta di un settore che sta registrando continui progressi a livello mondiale, con la sperimentazione di nuovi materiali attivi low cost, architetture semplificate e i primi impianti prototipali, con la ricerca che ha ancora ampi margini di miglioramento. In questo contesto, proprio il Centro Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente ha realizzato alcuni prototipi basati su diverse coppie elettrolitiche, conseguendo efficienze molto elevate, tanto che per uno dei progetti portati avanti all’interno del centro, è prevista la messa a punto di un sistema di accumulo basato sulle batterie di flusso realizzato in situ, da integrare direttamente a un impianto fotovoltaico. Ampia flessibilità applicativa per questa soluzione, idonea presta sia per applicazioni di rete che per impianti off-grid.

Sauro Secci