Sembra strano che, al giorno d’oggi, si continui a estrarre petrolio e a bruciarlo per generare elettricità. Un retaggio primitivo, che non solo inquina ma è anche costoso e alimenta guerre. C’è un’innovazione che potrebbe rendere totalmente obsoleti sia gli attuali combustibili fossili che alcune fonti energetiche future, rendendo solare ed eolico molto più convenienti ed ecologici. Signore e signori: le batterie a CO2.
Innanzitutto, cosa sono le batterie a CO2 ?
Una batteria a CO2 è una tecnologia che converte l’energia dall’anidride carbonica muovendola in un circuito chiuso. Quando la batteria viene scaricata, resta solo un’enorme cupola piena di anidride carbonica a pressione atmosferica. Per caricarla, la CO2 viene prima pompata fuori dalla cupola e compressa (il che la riscalda). Il calore viene rimosso e immagazzinato in un dispositivo noto come TES (Thermal Energy Storage), che trasforma la CO2 in un liquido freddo e denso che viene poi immagazzinato in serbatoi. Ora l’energia viene immagazzinata sotto forma di calore nel TES e come pressione nei serbatoi di anidride carbonica liquida.
Scaricare la batteria a CO2 è un processo in due fasi.
Prima: vengono aperti i serbatoi, che rilasciano la CO2 liquida ad alta pressione. Quando fuoriesce, la pressione diminuisce e fa ritornare la CO2 allo stato gassoso (questo la fa espandere). Il gas viene quindi fatto passare attraverso il TES, dove viene riscaldato e si espande ulteriormente. Questa doppia espansione crea una pressione colossale, che viene incanalata attraverso una turbina che fa girare un generatore e produce elettricità. La CO2, ora a pressione atmosferica, viene quindi pompata nuovamente nella cupola, pronta per la ricarica della batteria.
A me sembra complicato, e considerate le dimensioni richieste ho idea che difficilmente vedremo batterie a CO2 che alimentano veicoli elettrici-
Dunque cosa rende uniche queste batterie a CO2?
Eolico e solare sono eccellenti, creano carichi di energia con molte meno emissioni di altre tecnologie. Non sempre soffia il vento, però, e non sempre splende il sole. Non mi stancherò mai di ripeterlo: serviranno batterie per immagazzinare energia quando eccede, e scaricarla quando ne serve. L’attuale batteria preferita per questo processo è la batteria agli ioni di litio, la stessa tecnologia che alimenta veicoli elettrici, laptop e telefono.
Le batterie a CO2 sono semplicemente migliori di quelle al litio per essere utilizzate come sistemi di accumulo. Per quattro motivi: costo, impatto ambientale, scalabilità e ciclo di vita.
Costo
Le batterie al litio sono costose e la maggior parte dei proprietari di veicoli elettrici potrà confermarvelo. Le batterie per l’accumulo di energia solare ed eolica sono ancora più costose, perché di dimensioni maggiori. Le batterie a CO2, invece, possono essere create con materiali facilmente reperibili a una frazione del costo, rendendo i parchi eolici e solari molto più economici.
Impatto ambientale
Le batterie agli ioni di litio non sono gli “angeli ambientali” che sembrano. Costruirle richiede molta energia e logistica, per cui hanno anche loro una certa impronta di carbonio (date un’occhiata a questa ricerca pubblicata su Nature). Senza contare l’attività mineraria necessaria per accedere a questa materia prima, e i problemi geopolitici che provocherà nei prossimi anni. D’altra parte, le batterie CO2 possono essere costruite utilizzando materiali riciclati prontamente disponibili. Questo rende il loro impatto sul nostro pianeta molto più leggero.
Scalabilità
Come forse sapete, stiamo precipitando a capofitto in una crisi delle batterie. Le catene di approvvigionamento dei materiali (e la situazione mondiale) non permettono di gestire la crescita della domanda di batterie, motivo per cui il prezzo di materiali come litio, nichel e manganese è salito alle stelle.
Le batterie CO2 non hanno di questi problemi. Migliaia e migliaia di queste batteria possono essere costruite rapidamente e con facilità: in teoria, il mondo potrebbe abbracciare questa tecnologia in modo rapidissimo.
Ciclo di vita
Le batterie agli ioni di litio non durano all’infinito, come sanno tutti i possessori di un iPhone. La struttura interna della cella si deteriora a ogni carica e la capacità della batteria si riduce nel tempo. Le moderne celle agli ioni di litio di fascia alta possono sopportare fino a 2.000 cariche, ma le versioni meno costose possono sopravvivere a poche centinaia di ricariche. In sintesi? Le batterie agli ioni di litio andranno sostituite ogni 10 anni circa.
Ancora una volta, le batterie a CO2 sarebbero di gran lunga superiori, dato che non si degradano. In teoria, queste batterie potrebbero durare centinaia di anni con una manutenzione regolare.
E allora perchè non adottiamo subito le batterie a CO2?
Nessuno è perfetto, e dunque neanche le batterie a CO2. Sul piano dell’efficienza, ad esempio, sono inferiori a quelle agli ioni di litio. Queste ultime hanno un’efficienza del 99%: se ne caricate una con 1 kWh di potenza otterrete 0,99 kWh. Le batterie a CO2 hanno un’efficienza massima di “solo” l’80%. Al momento, dunque, per ottenere la stessa energia dovremmo costruire più impianti, e buonanotte a una parte dei vantaggi che vi ho elencato fino ad ora.
Una parte però non significa tutti. Ci sarebbe comunque un risparmio. Con parchi solari di nuova generazione (e più grandi) possono comunque migliorare energia eolica e solare, mitigando l’impatto ambientale. Sarebbe anzi l’inizio di un effetto domino.
Rivoluzione rinnovabile
Il passaggio ad una rete di batterie a CO2 potrebbe dare il via a una rivoluzione rinnovabile. Perché preoccuparsi di incrementare (o reintrodurre) l’energia nucleare, o mantenere in funzione centrali elettriche a gas quando potremmo ottenere molta più energia (e un impatto ecologico molto inferiore) da un parco solare o eolico alimentato con batterie a CO2?
Diamo tempo al tempo: la tecnologia delle batterie a CO2 è stata concepita solo nel febbraio 2020, e da allora sono già disponibili i primi impianti funzionanti. Una tale rapidità di sviluppo giustifica un po’ di fiducia.
Forse non abbiamo bisogno di un reattore a fusione o di tecnologie da fantascienza per salvare il pianeta. Forse una tecnologia già disponibile può produrre risultati incredibili in modo sorprendentemente rapido, se opportunamente sostenuta.
Che ne dite?
