Quali sono le alternative alle batterie di accumulo agli ioni di litio?

Tra i sistemi di accumulo di energia, la batteria agli ioni di litio è sicuramente la tecnologia con più mercato. Ma altre formule più efficienti si stanno lentamente affermando.

L’energia rinnovabile è il futuro, ma il suo sfruttamento su larga scala richiede soluzioni avanzate per l’accumulo. La produzione da fonti come il solare e l’eolico è variabile e non sempre allineata con la domanda energetica. È qui che entrano in gioco i sistemi di stoccaggio dell’energia, fondamentali per garantire disponibilità nei momenti di necessità, riducendo la dipendenza da fonti fossili. Finora, il mercato si è concentrato su un’unica eccezione: la batteria al litio.

Ma il dominio delle batterie agli ioni di litio nell’immagazzinamento dell’energia potrebbe presto essere messo in discussione da un gruppo di nuove tecnologie che mirano a immagazzinare energia per molte ore, quindi molto più a lungo. L’indagine “Long-duration energy storage cost survey” di BloombergNef sui costi dell’accumulo di energia a lunga durata mostra che, sebbene la maggior parte di queste tecnologie sia ancora in fase iniziale e costosa, alcune raggiungono già costi inferiori a quelli degli ioni di litio con prestazioni migliori.

Esistono tecnologie di accumulo più efficienti del litio

Con l’aumento della produzione di energia rinnovabile, cresce la necessità di accumulare energia per lunghi periodi. Immagazzinare energia prodotta da fonti pulite per far fronte all’intermittenza delle fonti stesse è la principale funzione delle batterie di storage. Secondo lo studio di Bloomberg, i sistemi di accumulo di energia termica (Tes: Thermal energy storage) e quelli ad aria compressa (Caes: Compressed air energy storage) si presentano come le soluzioni più economiche per lo storage di lunga durata, con costi rispettivi di 232 e 293 dollari per kilowattora. In confronto, nel 2023, i sistemi agli ioni di litio avevano un costo medio di 304 dollari per kilowattora per una durata di 4 ore. Queste nuove tecnologie, oltre a essere più economiche per durate superiori alle otto ore, offrono anche la possibilità di immagazzinare energia fino a 24 ore, con margini di estensione.

In genere, il costo unitario della maggior parte delle soluzioni di storage di energia a lunga durata diminuisce con ogni ora di stoccaggio aggiunta. Questo vale in particolare per i sistemi Tes e Caes, rendendo queste tecnologie più efficienti rispetto alle batterie agli ioni di litio. Queste ultime, infatti, comportano un aumento lineare dei costi con l’incremento delle ore di stoccaggio. L’analisi di Bloomberg evidenzia che, eccetto in Cina dove le batterie agli ioni di litio sono molto economiche, le nuove soluzioni di storage sono già più convenienti in molti mercati per durate superiori alle otto ore.

Oggi, per quanto riguarda le batterie al litio, nel mondo sono installati circa 16 GW (o 35 GWh: la prima misura, il watt, esprime la potenza, quindi l’energia prodotta in un secondo, mentre con watt/ora si esprime l’energia prodotta in un determinato periodo) di impianti utility-scale, cioè su larga scala, e si stima un target di 63 GW al 2026; a livello europeo, nel 2021 si segnalano circa 4,6 GW (o 7,7 GWh) di installato. Considerando, invece, l’intera capacità globale installata per tutte le applicazioni – tra cui e-mobility, elettronica, accumulo residenziale – si contano circa 1.500 GWh. Nel 2022, la produzione globale di celle al litio (a copertura anche del settore della mobilità elettrica) ha raggiunto i 700 GWh/anno, con operatori attivi sul mercato da oltre 10 anni.

E in Italia?

Per attrarre investimenti nel settore dell”accumulo in Italia, il Decreto legislativo 210/21 ha introdotto il Macse (meccanismo di approvvigionamento di capacità di stoccaggio elettrico), un meccanismo ideato per supportare la diffusione e l’integrazione delle energie rinnovabili nel sistema elettrico nazionale, incentivando proprio lo sviluppo di capacità di stoccaggio dell’energia. L’obiettivo del Macse è garantire che l’energia elettrica prodotta in eccesso durante i periodi di bassa domanda possa essere immagazzinata e poi rilasciata quando la domanda è alta, stabilizzando così la rete elettrica e riducendo la necessità di ricorrere a fonti fossili per compensare i picchi di consumo.

Il Macse prevede l’assegnazione di contratti di approvvigionamento di lungo termine tramite aste competitive. Queste aste sono organizzate dall’Arera (Autorità di regolazione per energia reti e ambiente) con il supporto del Gse (Gestore servizi energetici) e sono gestite da Terna, il proprietario della rete di trasmissione elettrica italiana. Possono partecipare alle aste gli operatori autorizzati alla costruzione e all’esercizio di nuovi impianti di accumulo di energia. Il Macse considera varie tecnologie di stoccaggio dell’energia, ma la selezione delle tecnologie ammissibili dipende dalla loro maturità tecnologica e commerciale. Attualmente, quindi, le tecnologie principali incluse sono le batterie agli ioni di litio e i pompaggi idroelettrici, ideali per lo stoccaggio di energia su larga scala e per lunghi periodi.

• Cosa sono i pompaggi idroelettrici? Sono una tecnologia di accumulo dell’energia utilizzata per immagazzinare l’energia elettrica in eccesso prodotta in periodi di bassa domanda e rilasciarla durante i periodi di alta domanda. Questo sistema sfrutta due bacini d’acqua a differenti altitudini e un meccanismo di pompaggio e generazione. Quando c’è un surplus di energia elettrica, ad esempio durante la notte quando la domanda è bassa, questa energia viene utilizzata per pompare acqua dal bacino inferiore a quello superiore. Questo processo trasforma l’energia elettrica in energia potenziale gravitazionale. Quando la domanda di energia elettrica aumenta, l’acqua accumulata nel bacino superiore viene rilasciata attraverso turbine che producono elettricità mentre l’acqua fluisce verso il bacino inferiore. Questo processo trasforma l’energia potenziale gravitazionale dell’acqua in energia cinetica e poi in energia elettrica.

Ma il Macse è stato anche concepito anche per promuovere l’adozione di tecnologie innovative, riservando una quota del 10% dei contingenti di approvvigionamento a soluzioni emergenti che potrebbero rivelarsi competitive in futuro. Ciò permette alle nuove tecnologie di guadagnare gradualmente terreno nel mercato dello stoccaggio dell’energia e, qualora dimostrassero risultati promettenti, di sfidare il predominio delle batterie al litio.