Una batteria antimonio-magnesio liquidi potrebbe cambiare il mondo delle energie rinnovabili

Come spiega Donald Sadoway nel video qui sopra, batterie giganti potrebbero risolvere il problema dell’intermittenza delle fonti rinnovabili con un costo minore di impianti termoelettrici a gas di backup o sistemi di pompaggio. Non stiamo parlando di minuscole pile per l’elettronica o di mini batterie per le auto, ma di sistemi che occupano il volume di un intero container per applicazioni di potenza.

Un gruppo di ricerca del MIT sembra avere trovato la risposta giusta in termini di efficienza, durata e versatilità nelle batterie a metalli liquidi formate da tre strati: lega antimonio-magnesio /sale/magnesio, che formano tre strati separati immiscibili grazie alla loro diversa densità (1).

In condizioni operative il sistema lavora intorno ai 700°C, la temperatura è mantenuta con il calore dissipato dai processi di conversione. Come si vede dallo schema qui sotto, durante la fase di carica il magnesio dello strato inferiore cede elettroni al circuito esterno, migra in forma ionica attraverso il sale e torna metallico nello strato superiore acquisendo elettroni esterni. Durante la fase di scarica il sistema funziona all’inverso. Altri dettagli sono in questo articolo del 2010.

Una cella di 10×10 cm può immagazzinare circa 0,27 kWh di energia. Assemblate in pacchi da 24 celle e in moduli da 32 pacchi si arriva a 200 kWh. Lo storage system proposto dalla Ambri, azienda spin-off del MIT, è costituito da 10 moduli per un totale di di 2 MWh.

Secondo gli sviluppatori, la batteria può rispondere come un’auto da corsa o un trattore, può cioè convolgiare enromi quantità di energia in pochissimo tempo, oppure scaricarsi lentamente nell’arco di 12 ore. Il sistema potrebbe quindi rispondere ad una crescita della domanda in rete con una velocità superiore a tutti gli impianti attualmente in esercizio.

La relativa abbondanza dell’ antimonio rispetto ad altri elementi chimici usati in batterie hi-tech e la completa disponibilità del magnesio, estraibile dall’acqua di mare, rendono questa batteria meno costosa di altri sistemi alternativi. L’obiettivo è di restate sotto i 500 $ per kWh, circa la metà degli attuali sistemi di potenza. I primi prototipi funzionanati verranno installati nel corso di quest’anno a Cape Cod e alle Hawaii.

Se la scommessa sarà vinta, queste batterie potrebbero cambiare per sempre il mondo dell’energia rinnovabile, distribuendo l’energia quando serve ad un costo minore per l’ambiente rispetto ai sistemi attuali. Qui occorre concentrare gli investimenti, invece di sprecare miliardi di dollari per bucare il pianeta alla ricerca di petrolio di cattiva qualità.

(1) L’antimonio (Sb) fonde a 630 °C ed ha una densità in fase liquida di 6,53 g/cm³; il magnesio (Mg) fonde a a 650 °C ed è molto meno denso: 1,58 g/cm³. Lo strato inferiore è in realtà una lega liquida antimonio magnesio con una frazione molare massima di magnesio del 12% in condizioni di batteria totalmente scarica. Il sale è un composto MgCl2:NaCl:KCl (50:30:20 in fazione molare) con punto di fusione a 396 °C.