Batterie agli ioni di zinco

Estati più calde, foreste più secche, innalzamento delle acque: il cambiamento climatico non è solo una minaccia per il nostro futuro, ma sta danneggiando il nostro mondo proprio adesso.

Sebbene siano molti i modi in cui l’attività umana ha provocato il cambiamento climatico, le fonti globali di generazione di elettricità sono tra i principali colpevoli. Nonostante i piccoli aumenti nella fornitura di energia eolica e solare, non abbiamo ancora raggiunto un punto in cui siamo in grado di eliminare i combustibili fossili che sono radicati nel mix energetico di molti paesi.

Ma perché è ancora così?

Poiché le fonti rinnovabili forniscono una fornitura intermittente di energia, abbiamo anche bisogno di un modo per immagazzinare questa energia per soddisfare la domanda della rete quando il sole non splende o il vento non soffia. Si tratta di una sfida importante, poiché il passaggio all’energia rinnovabile richiede anche la creazione di sistemi di stoccaggio dell’energia duraturi, sicuri e convenienti. Pertanto, trovare una batteria economica, sicura e alternativa al litio è la chiave per spostare l’ago verso un settore energetico completamente rinnovabile.

Oltre le batterie agli ioni di litio

Come per i veicoli elettrici, le batterie agli ioni di litio sono diventate un’opzione popolare per la rete, poiché offrono una soluzione modulare ad alta densità di energia per lo stoccaggio dell’energia. Ma l’uso delle batterie agli ioni di litio ha portato con sé anche sfide quali l’alto costo dei materiali, il rischio di incendi ed esplosioni e la mancanza di pratiche di riciclaggio che limitano l’adozione diffusa delle batterie agli ioni di litio per la rete.

Un’opzione incredibilmente promettente per sostituire il litio per lo stoccaggio di energia su scala di rete è la batteria ricaricabile agli ioni di zincoApparse solo negli ultimi 10 anni, le batterie agli ioni di zinco offrono molti vantaggi rispetto al litio. Questi includono costi dei materiali più bassi, maggiore sicurezza e opzioni di riciclaggio più semplici.

Con il potenziale di stoccaggio dell’energia su scala di rete a un costo notevolmente più economico – e livelli di sicurezza più elevati – la commercializzazione diffusa delle batterie agli ioni di zinco potrebbe essere esattamente ciò che è necessario per integrare le energie rinnovabili nelle infrastrutture energetiche in Canada e in altri paesi.

Il costo di una batteria

Gli studi hanno dimostrato che affinché le energie rinnovabili diventino la fonte del 90-95% di tutta l’elettricità, il costo dello stoccaggio dell’energia deve essere inferiore a 150 dollari/kWh. I moderni sistemi agli ioni di litio si aggirano ancora intorno ai 350 dollari/kWh. In parte, ciò è dovuto agli elevati costi di produzione e alla dipendenza da materie prime costose per ottenere l’elevata densità di energia necessaria per i moderni veicoli elettrici.

Le batterie agli ioni di zinco, d’altro canto, potrebbero risolvere i problemi di costi e abbondanza. L’utilizzo di materiali economici e abbondanti come zinco e manganese non solo li rende più economici da produrre, ma riduce il rischio di interruzioni della catena di approvvigionamento o di carenza di materiali che colpiscono i materiali agli ioni di litio come litio e cobalto.

La produzione annuale di zinco a livello globale è oltre 100 volte quella del litio. Per non parlare del fatto che si prevede che la domanda di litio e cobalto supererà l’offerta entro il prossimo decennio.

Lo zinco è un’opzione più sicura

Con la creazione di rigorosi standard di sicurezza per le batterie utilizzate nelle case, nelle fabbriche o all’interno della rete elettrica, la sicurezza è fondamentale per convincere il pubblico ad abbracciarli. In questo modo le batterie agli ioni di zinco offrono un ulteriore vantaggio.

L’elettrolito infiammabile e tossico a base di solvente delle batterie agli ioni di litio viene sostituito con un’alternativa a base d’acqua, eliminando il rischio di incendio ed esplosione.

Al contrario, anche lo smaltimento sicuro delle batterie agli ioni di litio può essere un compito difficile, poiché contengono composti tossici. Riciclare queste batterie è attualmente economicamente irrealizzabile a causa dei costi elevati che portano a un gran numero di celle esaurite che finiscono nelle discariche.

Fortunatamente, le batterie agli ioni di zinco semplificano il trattamento di fine vita. L’elettrolita acquoso e non tossico utilizzato nelle batterie agli ioni di zinco consente di utilizzare metodi consolidati come quelli per lo smaltimento delle batterie al piombo. Inoltre, l’anodo metallico di zinco potrebbe essere facilmente riutilizzato in nuove batterie.

Il futuro dello stoccaggio dell’energia

Per raggiungere l’obiettivo del 90% di energia rinnovabile entro il 2030, si deve cercare alternative alle batterie agli ioni di litio per consentire la decarbonizzazione del suo settore energetico. Sfruttando i vantaggi in termini di costi, abbondanza e sicurezza delle batterie agli ioni di zinco, si può accelerare l’integrazione dell’energia eolica e solare.

Sebbene le batterie agli ioni di zinco siano una tecnologia relativamente nuova, il loro potenziale per supportare lo stoccaggio di energia su scala di rete nel mondo non può essere sottovalutato.

Con l’aiuto della ricerca e della produzione, compresi gli sforzi della McMaster University e della Salient Energy Inc. con sede a Dartmouth, nel NS, l’integrazione delle batterie agli ioni di zinco potrebbe diventare una realtà entro i prossimi anni.

Autore

Storm William D Gourley, Drew HigginsMcMaster University