Immagazzinare l'energia si può e a basso costo: le batterie di flusso

L'immagazzinamento e la conservazione dell'energia solare ed eolica, necessari per renderla fruibile in maniera continua, al di là dei "capricci" del tempo e dell'assenza di luce, è sempre stato uno dei grandi obiettivi dei ricercatori. La discontinuità e l'alto prezzo di produzione dei dispositivi, tuttavia, hanno reso complicato e costoso riuscire nell'intento, nonostante i risultati ottenuti fino ad oggi siano stati buoni.
Ingegno e fantasia non mancano nell'invenzione di apparecchi in grado di utilizzare o immagazzinare energia alternativa. Dai pannelli fotovoltaici, in grado di catturare la luce del sole, si passa a strumenti sempre più piccoli e portatili, pensati per sopperire a diverse esigenze, come ad esempio gli alimentatori per apparecchiature Hi-tech (tablet, cellulari, ecc.) o gli orologi gps a energia solare di elevate prestazioni.


Prototipo di batteria di flusso low cost

(Prototipo della batteria di flusso low-cost. Fonte Havard - Photo by Eliza Grinnell, SEAS Communications)
 


La svolta, però, viene da un team dell'Università di Harvard che ha presentato il progetto delle prime batterie di flusso ecosostenibili, attendibili ed economiche.
La scoperta, presentata e pubblicata sulla rivista scientifica Nature, ha subito ottenuto il finanziamento dal Dipartimento dell'Energia, Advanced Research Projects Agency — Energy (ARPA-E). L'intenzione è quella di svilupparla e renderla commerciabile in un prossimo futuro.

Grazie a questo tipo di batteria sarà possibile non solo ovviare al problema della raccolta di energia pulita, ma anche di abbattere i costi. Inoltre, si potrà fare affidamento su composti idrosolubili e presenti in natura in abbondanza. A cambiare, quindi, non sono soltanto le metodologie, ma anche le risorse.

 

Diagramma della batteria di Flusso(Diagramma della batteria di flusso - Fonte: GIGAOM)

 

Le tipiche batterie di flusso, sebbene potenzialmente utili, risultano limitative e costose nella loro applicazione. Il funzionamento, infatti, si fonda sull'utilizzo di  liquidi composti da metalli preziosi e poco abbondanti, come ad esempio il vanadio, per le prime produzioni, o il ferro e il cromo per quelle più recenti.
La scoperta straordinaria dei ricercatori di Harvard si basa sull'impiego di particolari molecole di carbonio, chiamate chinoni, presenti in natura e simili a quelle possedute dal mondo animale e vegetale. Esse si trovano soprattutto nel petrolio grezzo e nelle piante. Dopo complesse e difficili analisi su un vasto numero di campioni, gli studiosi hanno trovato la molecola chinone nel rabarbaro. Poter sfruttare particelle presenti in natura, significa avere fonti rinnovabili e più disponibili.

 

Schema della batteria di flusso

(Schema della batteria di flusso - Fonte C&ENNature)
 


Ma analizziamo meglio il funzionamento di tutto il processo. Nelle batterie di flusso le reazioni elettrochimiche di base avvengono in serbatoi disposti esternamente ad esse.  A differenza, quindi, di quelle tradizionali, dove tutto avviene all'interno e le cellule sono rinchiuse in un piccolo spazio, quelle di
flusso mostrano di possedere una grande capacità quantitativa e una notevole concentrazione grazie proprio a questi contenitori esterni. Ogni componente può così attivare un procedimento indipendente e tale da offrire il massimo della prestazione.  Di conseguenza queste batterie possono essere progettate e realizzate a seconda delle esigenze ed essere utilizzate nel momento in cui viene a mancare o ad eccedere l'energia prodotta dal sole o dal vento. 

Un altro vantaggio è rappresentato dalla durata, poiché, mentre le batterie tradizionali in caso di necessità garantiscono piena potenza solo per un certo lasso di tempo, quelle di flusso riescono a fornire con continuità grandi quantità di energia. In questo modo, si riesce a superare il problema posto dalla variabilità e discontinuità degli elementi naturali.

 

speranza di un'energia rinnovabile e continua(Energia solare - Fonte: Lusi)



La sfida di trovare fonti rinnovabili ed economicamente accessibili, questa volta è stata vinta e già si pensa alle future applicazioni. Una batteria, della dimensione di una piccola cisterna, sistemata in uno scantinato, potrebbe contenere tanta energia quanto quella catturata dai pannelli solari in un giorno intero e rilasciarla senza l'uso di combustibili.

Partner del Progetto, la Sustainable Innovations, LLC, prevede tra pochissimi anni la distribuzione della batteria a flusso organico delle dimensioni di un rimorchio da cavallo. L'accumulatore potrebbe essere collegato ai pannelli solari e soddisfare il fabbisogno di energia quotidiano.
Il sistema potrebbe anche correre in aiuto a quella parte della popolazione che non ha accesso all'energia elettrica.

 

Team del laboratorio di Havard

(Team del Laboratorio di Havard - Fonte: Havard - Foto di  Eliza Grinnell, SEAS Communications.)


Tra i nomi importanti coinvolti nella ricerca abbiamo Michael J. Aziz, professore della SEAS (Harvard School of Engineering and Applied Sciences) che ne ha guidato la progettazione, costruzione e sperimentazione, Roy G. Gordon , professore di chimica e biologia che si è occupato dell'analisi sulle molecole, e  Alán Aspuru-Guzik che ha ricercato le fonti migliori di chinone. William Hogan, esperto mondiale sui mercati dell'energia elettrica, sta esaminando e tracciando le linee guida per il mercato. Trent M. Molter, Presidente e CEO della Sustainable Innovations, LLC, offre le sue competenze nel perfezionamento della tecnologia all'interno dei sistemi elettrochimici commerciali
Come ha sottolineato il capo del gruppo, Michael Aziz, ci saranno altri test, altri miglioramenti, tesi ad ottimizzare il sistema della batteria, per renderlo efficiente e negoziabile.

Un futuro fatto di energia rinnovabile e sostenibile non sembra, quindi, tanto lontano. Non ci resta che attendere.




Fonti:
Havard  University
Havard gazette 
C&EN

AutoreDott.ssa Silvia Pasquariello

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