L’alluminio ha il potenziale per immagazzinare 50 volte più energia delle batterie agli ioni di litio, il che lo rende davvero promettente per l'accumulo di energia rinnovabile. Per questo gli scienziati dell'Istituto svizzero di tecnologia solare SPF stanno sviluppando una tecnologia basata sull’alluminio per dare all’Europa inverni meno turbolenti del prossimo.
Il problema è molto semplice, lo abbiamo affrontato più volte. L’ostacolo principale alla nostra corsa verso forme di energia a emissioni zero è la natura intermittente dell'energia rinnovabile a basso costo. Su scala piccola e quotidiana, il solare raccoglie la maggior parte della sua energia a metà giornata e la parcheggia in una qualche forma di batteria. A sera, quando tutti tornano a casa e iniziano a far funzionare TV e lavastoviglie, l’energia raccolta viene utilizzata.
Questi sistemi di accumulo sono già installati in molte case e stanno dimostrando il loro valore. Il problema su scala più ampia, però, persiste. E il problema è di natura non quotidiana e individuale, ma stagionale e collettiva.
Cosa ci serve davvero
Più ci si allontana dall'equatore, meno sole si ottiene nei mesi invernali. Si sa. In alcune parti della Scandinavia non c’è sole per mesi e mesi (ci sono paesi che per avere un po’ di sole installano enormi specchi). Per avverarsi, il nostro sogno di un mondo a zero emissioni di carbonio ha bisogno di un modo per immagazzinare quantità assolutamente enormi di energia rinnovabile in eccesso generata nei mesi più caldi, e rilasciarla durante i lunghi inverni. E dovrà essere conveniente, altrimenti non vedrà mai la luce.
I ricercatori SPF studiano da anni i cicli redox dell'alluminio e, con i finanziamenti del programma Horizon Europe dell'UE hanno appena avviato un progetto di ricerca chiamato Reveal. Reveal coinvolge nove diversi partner da sette paesi europei, per sviluppare quella che sembra un'idea molto promettente. Quale?
Alluminio mon amour
Cito da un report SPF del 2020 (che vi linko qui): un singolo blocco di alluminio da un metro cubo (35,3 piedi cubi) può immagazzinare chimicamente circa 23,5 megawattora, più di 50 volte una batteria agli ioni di litio. In sintesi, può alimentare una casa di medie dimensioni per 2 interi anni.
Il team di Reveal propone di ”caricare” sfere di alluminio del diametro di 1 mm (0,04 pollici). Durante il "processo di ricarica", l'energia rinnovabile in eccesso verrebbe usata per convertire l'ossido di alluminio, o idrossido di alluminio, in alluminio elementare puro. È un processo di elettrolisi industriale che richiede temperature intorno agli 800 °C (1.472 °F), nonché nuovi elettrodi inerti, che evitano le emissioni degli attuali processi di fusione dell'alluminio.
Il team stima che sarà possibile "caricare" un sistema redox di alluminio come questo con un'efficienza di circa il 65%.
Tutti i materiali necessari per la realizzazione sono relativamente poco costosi (anche da rottami o riciclo) e facili da reperire, da immagazzinare e trasportare.
E per “scaricare” l'alluminio?
Il team Reveal è molto chiaro in proposito: per “scaricare” l’alluminio ed utilizzarne l’energia accumulata è sufficiente riconvertirlo. Questo può essere fatto a basse temperature, utilizzando reazioni alluminio-acqua a meno di 100 ° C (212 ° F). Queste reazioni generano idrossido di alluminio e idrogeno puro, che può essere fatto funzionare direttamente in una pila di celle a combustibile PEM per la conversione in elettricità.
Ovviamente il processo e la cella a combustibile generano anche calore, che può essere recuperato per riscaldare gli ambienti o per l'acqua calda sanitaria.
Nel modello previsto da Reveal, il processo di ricarica verrebbe eseguito presso strutture specifiche, e l'alluminio "caricato" verrebbe poi messo a disposizione per essere "scaricato" in condomini, strutture industriali e persino singole case, quando un convincente sistema di conversione alluminio-idrogeno sarà messo a punto. In fondo le attrezzature necessarie sono relativamente semplici e richiedono poca manutenzione.
I costi?
Questa sembra la parte più interessante: il team SPF ha analizzato l’intero ciclo di vita del progetto e parla di soli € 0,09 (US $ 0,09) per kWh. Questo lo rende piuttosto interessante, e non a caso Reveal lavora a tutto spiano (con una deadline relativamente breve, l’estate 2026) per realizzare soluzioni pratiche di questo nuovo concetto di stoccaggio energetico.
Che ne pensate?
