Batterie al sale fuso: pro e contro di un’ “innovazione” vecchia di 40 anni

PRO e CONTRO delle batterie al sale

È vero, la tecnologia dietro alle batterie al sale fuso non ha mai sfondato, ma come ogni fonte energetica che si rispetti, ha i suoi pro e i suoi contro ed è più o meno efficace in base al settore di applicazione.

Analizziamo nel dettaglio i vantaggi e gli svantaggi delle batterie al sale.

Tra gli aspetti più interessanti di questa tecnologia, soprattutto al giorno d’oggi, dove la situazione geopolitica internazionale instabile ha generato diverse problematiche legate all’approvvigionamento di materiali, dobbiamo senz’altro annoverare la sua composizione: le batterie al sale fuso, infatti, sono composte da materie prime facilmente reperibili e disponibili in natura, come il semplice sale da cucina, il nichel, il ferro e la ceramica e sono, inoltre, semplici da smaltire.

Garantiscono, poi, lunghi cicli di vita: la scheda tecnica di FZSONICK che abbiamo analizzato, parla infatti di oltre 4,500 cicli di carica e scarica all’80%: un ottimo dato che, se fosse reale in tutti gli utilizzi, riuscirebbe ad eguagliare i cicli vita delle batterie al litio con chimica LFP.

La batteria al sale garantisce, infine, elevati standard di sicurezza, in quanto per la sua composizione intrinseca non può né bruciare né esplodere.

Parliamo quindi di batterie al sale sicure, durature e sostenibili. Ma allora, come mai in 40 anni di vita non hanno mai preso il posto delle batterie a litio?

Il vero tallone d’Achille delle batterie al sale fuso è da sempre legato al fatto che, per funzionare, necessitano una temperatura costante molto elevata, nell’ordine dei 250-300 °C, perché solo a tali temperature il sale può fondere. Questo aspetto porta con sé diverse problematiche, prendiamo, ad esempio, una batteria da 48V, 200Ah che eroga 9,6 kWh di energia e analizziamo cosa succede in una particolare fase di carica.

Nel grafico risulta evidente che, la fase di ricarica inizia solamente quando la temperatura interna raggiunge i 270°C. Se prestiamo attenzione all’asse inferiore che indica il tempo, notiamo che servono tra le 10,5 e le 11 ore solo per arrivare alla temperatura di fusione che permette alla batteria di funzionare. Visti i lunghi tempi di riscaldamento, risulta lampante il perché questa tecnologia non si sia mai allargata per l’utilizzo veicolare.

Un altro aspetto molto impattante legato alla temperatura è dato dall’auto scarica. Se partiamo da un SOC del 100%, la batteria per mantenersi in temperatura si scaricherà fino a zero in 80 ore.

Nel grafico sopra si capisce cosa succede quando si scollega la batteria dal caricabatterie e si lascia ferma: il BMS interno userà l’energia immagazzinata per tenersi alla temperatura di funzionamento, ma così facendo auto-consumerà la propria energia. Perciò, finché avrà energia, il pacco riuscirà a mantenersi a una temperatura costante, ma si scaricherà molto rapidamente. Vediamo infatti che in 80 ore il SOC arriva a zero, il che significa che in 24 ore la batteria userà il 30% della sua energia solo per mantenersi operativa (quindi, in un pacco batterie da 9,6 kWh, 3 kWh al giorno saranno dispersi solo per tenere in temperatura la batteria).

Quando la batteria si scarica fino a zero, a quel punto inizierà a raffreddarsi e non potrà funzionare previa altra fase di warm-up.

Si tratta di una problematica di non poco conto, facciamo un esempio concreto:

immaginiamo un’automobile in movimento il cui pacco batterie al sale fuso funziona perfettamente. Il guidatore, però, a un certo punto giunge a destinazione e spegne l’auto, lasciandola parcheggiata per un tempo imprecisato. Cosa succede se il pacco batteria si raffredda? La batteria si scarica e l’auto non parte più. Questo è proprio uno dei principali limiti: le batterie al sale consumano tanta energia e, per tenerle in funzionamento andrebbero lasciate costantemente attaccate alla colonnina di ricarica.

Utilizzi e applicazioni: dove ha senso utilizzare una batteria al sale?

L’auto scarica non è un elemento intrinseco alla cella in sé, ma dipende dall’isolamento termico utilizzato. Ovviamente, però, più la si isola limitando la dissipazione di calore nell’ambiente, più questa diventerà poco tollerante alle fasi di lavoro intense, in cui l’energia viene anche generata dalla sua resistenza interna e, a quel punto, non potrà più dissipare calore, andando in sovratemperatura.

Le batterie al sale fuso non sono quindi utilizzabili in ambito automotive o nel segmento delle macchine e dei veicoli industriali, che richiedono velocità di ricarica, elevate potenze di scarica e possibilità di fermi prolungati senza, però, perdere autonomia.

Il ciclo ideale per queste batterie dovrebbe essere:

• Frequente con tempi di scarica dalle 2 alle 10 ore
• Con una potenza intermedia, per aiutare il riscaldamento senza, però, rischiare di portarla in sovratemperatura
• Con applicazioni on grid in cui la batteria può rimanere sempre collegata

Il grafico seguente indica proprio come il miglior impiego sia dalle 2 alle 10 ore di total backup time e questo, concretamente, si traduce nell’utilizzo in campo di energy storage, ideale in particolare in estate, quando la produzione fotovoltaica è molto elevata. D’inverno, però, quando la produzione è poca, bisogna comunque essere consapevoli che si avrà una perdita di energia costante per tenere la batteria in attività.

Le batterie al litio saranno ancora per molti anni leader indiscusse in campo di elettrificazione, anche per l’accumulo energetico

Sono tante le tecnologie che nel tempo si sono affermate come alternative ecologiche alle fonti fossili inquinanti e le batterie al sale sono senza dubbio tra queste. Il segnale è quindi positivo e si osserva un impegno sempre maggiore per una transizione energetica pulita, a favore del nostro pianeta.

Ma se la parola “batterie” è ancora associata quasi esclusivamente al litio, il motivo è presto detto.

Performance e disponibilità

L’alta efficienza delle batterie al litio le rende leader indiscusse nel campo dell’elettrificazione, con una densità energetica elevata e la capacità di garantire ottime performance in modo continuativo. Inoltre, le batterie al litio sono disponibili in numerose chimiche e sfruttano diversi elementi e composizioni che si adattano alle più svariate situazioni di utilizzo.

Il loro largo impiego ha permesso alle batterie al litio di raggiungere negli anni un buon compromesso tra prezzo e qualità, rendendole facilmente accessibili, ma hanno anche un altro grande vantaggio: sono disponibili in diversi formati e la loro densità energetica consente alle batterie al litio di essere dimensionate in base alle specifiche necessità delle applicazioni o dei sistemi di accumulo su cui vengono installate.

Affidabilità e sicurezza sono possibili

Le batterie al litio, inoltre, non sono da condannare come poco sicure. Il produttore delle batterie gioca un ruolo essenziale per garantirne sicurezza e affidabilità nel tempo, a partire dalla scelta della giusta chimica (la chimica LFP, ad esempio, è la più sicura e stabile presente sul mercato), fino ad arrivare al corretto assemblaggio delle celle e ad un’elettronica di controllo intelligente che garantisce una stabilità di prestazioni nel tempo.

Riutilizzo e second life

Infine, è importante ricordare che quando una batteria al litio termina la sua vita utile su un mezzo, ovvero quando la sua capacità rimanente scende al di sotto dell’80%, avrà ancora numerose possibilità di utilizzo in altri ambiti, uno tra questi è proprio l’energy storage, per l’alimentazione di utenze di case ed edifici. Ciò consente di migliorare il funzionamento delle reti elettriche e, allo stesso tempo, sfruttare maggiormente l’energia prodotta da impianti rinnovabili.

Sia chiaro, condannare una tecnologia esaltandone un’altra non è l’intento di questo articolo, ma come da sempre ci piace sottolineare, è importante fare chiarezza, soprattutto in un settore come quello delle batterie, che ogni giorno evolve proponendo tecnologie sempre nuove e molto diverse tra loro.

Il futuro dell’energia sarà senz’altro rinnovabile e tutti ci stiamo orientando verso scelte sostenibili, ma dobbiamo tenere a mente che non esistono tecnologie semplicemente miracolose: ognuna possiede aspetti positivi e negativi ed è compito nostro informarci al meglio, mettendo sulla bilancia pregi, difetti, limiti e opportunità, valutando con chiarezza gli obiettivi che vogliamo raggiungere.