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Materiali, smaltimento e costi: le complicazioni (superabili) delle batterie

Il nuovo report sull'energy storage con batterie pubblicato da IRENA, l'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili, indaga a 360 gradi il mondo degli accumuli elettrochimici, facendo il punto anche su aspetti di cui non si parla spesso. In allegato il documento, che abbiamo sfogliato per voi.

In situazioni come i piccoli sistemi elettrici delle isole o nelle applicazioni off-grid, i sistemi di accumulo elettrochimici sono già ampiamente convenienti rispetto a tecnologie convenzionali come i generatori diesel. Con la discesa dei prezzi le batterie raggiungeranno nel giro di pochi anni la grid parity anche abbinate al fotovoltaico, nel residenziale, rivoluzionando i sistemi energetici. Grandi anche le potenzialità di quello che possono fare per l'equilibrio della rete, dato che già ora in alcune situazioni forniscono un certo grado di flessibilità in maniera più efficiente rispetto ad altre soluzioni. Lo mostra, con tanto di casi di studio, il nuovo report sull'energy storage in batterie pubblicato da IRENA, l'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (allegato in basso).

Accanto a molte cose che abbiamo riportato di recente anche di altri lavori – si veda l'ultimo report Citicorp di cui abbiamo parlato qualche giorno fa - l'Agenzia cerca di fare chiarezza anche su molti aspetti spesso trascurati. Ad esempio quello della sostenibilità ambientale delle batterie e della disponibilità delle materie prime che servono a produrle o di come comparare i costi dei vari tipi di batterie disponibili.

Secondo il report saranno le batterie agli ioni di litio a crescere di più come quota di mercato, anche se continueranno a convivere con le altre tecnologie come le batterie al piombo acido.

La disponibilità di litio, si afferma nel report, non sarà un problema nemmeno in uno scenario di alta diffusione, ma alcuni problemi potrebbero esserci nel reperire sufficiente cobalto, componente chiave per questa tecnologia, tanto che la ricerca è impegnata a trovare un sostituto di questo elemento. Allo stesso modo le batterie a flusso devono cercare alternative al vanadio, di cui c'è una disponibilità limitata.

In generale, si osserva, la prevista diffusione delle batterie impone studi più approfonditi sull'impatto ambientale che hanno nell'intero ciclo di vita: dall'estrazione delle materie prime alla produzione, fino allo smaltimento. Un peso molto importante in tutto ciò lo ha la quantità di energia necessaria alla loro produzione.

L'impatto ambientale può essere ridotto e la disponibilità di materie prime aumentata affinando le tecniche di riciclo. Da questo punto di vista si è a buon punto per le batterie al piombo-acido: si possono produrre usando al 50% piombo riciclato e al 100% plastica riciclata, riducendo così del 40% l'energy input (si veda anche la soluzione proposta in questo studio di usare le vecchie batterie per produrre moduli fotovoltaici low-cost).

Ancora più sostenibili le batterie zinco-aria, riciclabili al 100% e prive di sostanze tossiche. Non esiste invece ancora una tecnologia affidabile per il riciclo delle batterie agli ioni di litio, il cui elemento base è altamente infiammabile e, in particolari condizioni, a contatto con l’acqua funziona da catalizzatore, creando una miscela esplosiva di idrogeno e ossigeno.

Altro aspetto particolarmente importante, ma poco chiaro del mondo delle batterie è quello dei prezzi. Le previsioni sul calo dei prezzi, ma addirittura i rilevamenti sui valori attuali riportati da IRENA, sono così diverse tra loro che quasi non ha senso citarli senza poter entrare nel dettaglio. Solo per fare un esempio, Bloomberg e Glodie-Scot parlano di circa 100 $/kWh per il 2020, mentre altri come Parkinson e Citicorp rilevano che già oggi si vendono batterie per il residenziale sotto ai 1000 $/kWh e prevedono per il 2020 di arrivare a 200-300 $/kWh).

D'altra parte il costo della batteria in sé non è così rilevante, fa notare il report IRENA. Molto più utile è considerare il costo dell'energia accumulata, cioè non solo della capacità, ma anche della vita della batteria, cioè il costo del kWh per ciclo. La tabella qui sotto, basata su prezzi rilevati sul mercato tedesco nel 2012 (da allora i prezzi in Germania sono calati almeno del 25%), mostra bene la differenza.

Come si vede, a parità di potenza, il sistema di accumulo più costoso, quello agli ioni di litio da 8 kWh di capacità, risulta il più economico (0,39 €/kWh) se si considera la vita del componente.

L'IRENA Battery Storage REport 2015 (pdf)