Batteria al sale per fotovoltaico: prezzi e convenienza

Le batterie al sale sono progettate per immagazzinare e successivamente rilasciare energia elettrica in modo efficiente. Integrate nei sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici, permettono di ottimizzare l’autoconsumo e ridurre la dipendenza dalla rete elettrica tradizionale. Grazie alla loro capacità di funzionare in condizioni estreme e alla lunga durata operativa, rappresentano una soluzione sempre più interessante per la gestione sostenibile dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, potrebbero rappresentare nel futuro prossimo una delle alternative più promettenti alle più comuni e diffuse batterie al litio.

Nei paragrafi che stai per leggere ti guideremo alla scoperta delle caratteristiche di questo innovativo sistema di accumulo termico, vedendone il funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi che questa batteria termica comporta.

Nota: se vuoi approfondire ulteriormente l’argomento, leggi anche il nostro articolo dedicato alla batteria termica.

Non mancherà, alla fine, qualche considerazione sui prezzi e, più in generale, sulla convenienza di questa soluzione per stoccare l’energia prodotta dal tuo impianto fotovoltaico. 

Se sei alla ricerca di altre informazioni sui sistemi di accumulo per il tuo impianto, sicuramente troverai interessante anche questo articolo dedicato ai kit di accumulo per il fotovoltaico.

Batterie al sale per fotovoltaico: una tecnologia innovativa o un ritorno al passato?

Quando si parla di batterie al sale, parliamo di sistemi di accumulo che utilizzano il comune sale da cucina, in abbinamento al nichel, per immagazzinare energia.

Anche se solo da qualche tempo si sono accesi i riflettori sulle batterie al sale, la verità è che si tratta di una tecnologia non proprio recente.

Il loro nome originale sarebbe ZEBRA, acronimo di Zeolite Battery Research Africa, il nome del progetto, che risale addirittura agli anni 80.

Insomma, anche se solo da qualche tempo si sono accesi nuovamente i riflettori sulle batterie al sale, la verità è che si tratta di una tecnologia che vide la luce nel 1985 in Sud Africa e che ha conosciuto negli anni vari alti e bassi, fino a essere oscurata, negli anni Novanta, dalla maggiore diffusione delle ormai famose batterie al Litio. 

Batterie al sale fuso

Le batterie al sale fuso sono una variante specifica delle batterie al sale, caratterizzate dall’impiego di elettroliti in stato completamente fuso durante il funzionamento. Questi sistemi, progettati per lavorare ad altissime temperature, sfruttano la mobilità degli ioni nel sale liquido per ottenere una maggiore efficienza e una migliore stabilità operativa. Sebbene condividano molte caratteristiche con le batterie ZEBRA, si distinguono per alcune configurazioni tecniche che ottimizzano la gestione del calore e la durata dei cicli.

La tecnologia delle batterie al sale fuso rappresenta un’evoluzione della più ampia famiglia delle batterie termiche. Basata sulla capacità del sale di diventare conduttivo in forma liquida, questa tecnologia combina materiali facilmente reperibili come sodio e nichel con l’impiego di separatori ceramici ad alte prestazioni. Le innovazioni più recenti si concentrano sull’ottimizzazione della gestione termica interna, al fine di ridurre il dispendio energetico e prolungare ulteriormente la vita utile delle batterie.

Stato di carica

All’interno delle batterie al sale, il monitoraggio dello stato di carica è essenziale per garantire un funzionamento sicuro ed efficiente. Il sistema tiene sotto controllo la quantità di energia immagazzinata e il livello di reazione chimica tra sale, sodio e cloruro di nichel. A differenza di altre tecnologie, lo stato di carica nelle batterie al sale è meno influenzato dalle fluttuazioni ambientali, grazie alla stabilità offerta dall’ambiente ad alta temperatura in cui operano.

Corrente di carica

La corrente di carica è un parametro fondamentale per il corretto funzionamento delle batterie al sale. Durante la fase di ricarica, è necessario applicare una corrente adeguata per innescare la dissociazione chimica del sale in sodio e nichel. Grazie alla resistenza termica e chimica dei materiali utilizzati, le batterie al sale possono tollerare correnti di carica relativamente elevate, pur mantenendo elevati standard di sicurezza e durata.

Energia stoccata

La principale funzione delle batterie al sale è l’accumulo di energia stoccata sotto forma di reazioni chimiche reversibili. Durante la carica, l’energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili, come il fotovoltaico, viene trasformata in energia chimica immagazzinata all’interno della batteria. In fase di scarica, il processo inverso restituisce energia disponibile per l’uso domestico o industriale, garantendo così continuità di fornitura anche in assenza di produzione immediata.

Perché le batterie al Sale sono tornate sotto i riflettori?

Come sai, la sostenibilità ambientale diventa di anno in anno uno degli argomenti più caldi e dibattutti: si cercano continuamente nuove soluzioni tecnologiche, in grado di ridurre l’impatto ambientale, senza perdere di vista efficacia ed efficienza energetica.

Da questo punto di vista, le batterie al sale rappresenterebbero una svolta importante, poiché sono realizzate con materiali, come sale e nichel, con un minore impatto ambientale rispetto al litio, materiale necessario per la produzione dei sistemi di accumulo attualmente più resistenti e performanti.

A proposito di sistemi di accumulo per il fotovoltaico, in questo articolo trovi informazioni su una soluzione a cui potresti non aver ancora pensato: l’impianto fotovoltaico ibrido!

Come sono fatte e come funzionano le batterie al sale

Il sale, utilizzato nelle batterie al sale, subisce un processo di fusione durante il funzionamento ad alte temperature. Così il sale si presenta in forma fusa, permettendo il movimento degli ioni attraverso l’elettrolita ceramico. Questo stato fisico è fondamentale per il corretto funzionamento delle batterie, poiché consente le reazioni chimiche necessarie ai cicli di carica e scarica

Le batterie al sale per fotovoltaico lavorano a temperature elevate, solitamente tra 270°C e 350°C, e utilizzano il sale come reagente durante la fase di carica e come prodotto di reazione durante la fase di scarica.

Ogni cella della batteria contiene un elettrodo negativo di sodio liquido chiamato anodo e un elettrodo positivo solido composto da nichel e cloruro di nichel, noto come catodo. Un tubo ceramico separa i due elettrodi, mentre un elettrolita ceramico beta-alluminato facilita il contatto tra l’elettrodo positivo e l’elettrolita.

Durante la fase di carica della batteria, il sale viene diviso in sodio e nichel, con quest’ultimo che si lega al cloro per formare cloruro di nichel.

Durante la fase di scarica, il sodio viene ionizzato per formare sale, mentre il cloruro di nichel si riduce a nichel metallico.

Batterie al sale: perché potrebbero essere la batterie del futuro

L’aspetto della sostenibilità ambientale è sicuramente uno dei primi motivi che fa ipotizzare ad una maggiore diffusione di queste batterie nel futuro prossimo.

Materiali come Sale, Nichel e Acciaio, utilizzati per la loro produzione, hanno un impatto ambientale molto inferiore rispetto al litio, sono completamente riciclabili, non sono tossiche e non rischiano di incendiarsi, nè durante l’utilizzo, nè durante il trasporto, come capita con le comuni batterie al litio.

Inoltre, risultano estremanente resistenti, con una durata che supera i vent’anni e non necessitano di particolare manutenzione. 

Infine, dal momento che non subiscono particolarmente le variazioni ambientali, riescono a mantenere inalterata la loro efficienza nel tempo. 

Pro e contro delle batterie al sale per fotovoltaico

La batteria sale ha un tasso il autoscarica estremamente contenuto rispetto ad altre tecnologie di accumulo. Questo vantaggio è dovuto principalmente all’ambiente ad alta temperatura stabile e alla natura solida dei materiali reattivi in assenza di cicli di carica o scarica. Tuttavia, la necessità di mantenere la batteria a una temperatura elevata comporta un consumo energetico costante per il riscaldamento interno, che può essere interpretato come una forma indiretta di autoscarica energetica.

Le batterie al sale per fotovoltaico presentano due problemi principali: uno riguarda la temperatura, l’altro, strettamente correlato, riguarda il dispendio di energia e la capacità effettiva della batteria.

Le batterie al sale per funzionare correttamente devono essere tenute ad una temperatura di circa 250 gradi, perché solo a tale temperatura avviene il processo di fusione degli elettroliti e dei suoi cloruri.

Questo rende le batterie ZEBRA estremamente dispendiose dal punto di vista energetico, rispetto ad altri tipi di batterie. 

Inoltre, la necessità di temperature elevate per il suo funzionamento, rende necessarie tante ore per far tornare le batterie alla temparatura operativa.

Batterie al sale per fotovoltaico: prezzi

Come già accennato nei paragrafi iniziali, le batterie al sale, dagli anni Ottanta fino a oggi, hanno vissuto una serie di alti e bassi all’interno del mercato, per finire soppiantate dalle batterie al litio.

Questo ha fatto in modo che ne fossero prodotte relativamente poche, rendendo il processo industriale relativamente costoso. 

In altre parole, non è tanto la complessità della produzione a renderle costose, ma il fatto che i volumi di produzioni siano attualmente troppo bassi per rendere questa tecnologia economicamente accessibile.

Si tratta sicuramente di una tecnologia che si sta attualmente studiando e applicando ad alcuni settori, anche perché può essere utilizzata in maniera ibrida, in accoppiamento a batterie al litio.

Nota: A propisito di sistemi ibridi, hai già letto questo articolo dedicato all'impianto fotovoltaico ibrido?

Tuttavia, è probabile che bisognerà fare qualche altro salto tecnologico e commerciale per vederle via via più diffuse, rendendole anche più accessibili.

Se hai letto fin qui, sei probabilmente un utente attento, curioso e affamato di innovazione e tecnologia.Ti segnaliamo anche questo interessante articolo, dove parliamo dei pannelli fotovoltaici del futuro: quelli ad alta efficienza.