Dobbiamo parlare di batterie

Una nota ✏️ Nella prima versione di questo articolo abbiamo parlato del litio come di una terra rara: si tratta di un errore, che abbiamo corretto. Grazie a chi ce l’ha segnalato.

Che le rinnovabili galoppino, in Europa e non solo, è un fatto: stiamo installando sempre più impianti – nel 2026 abbiamo raggiunto 3 terawatt di potenza solare installata – e le batterie stanno migliorando la loro capacità di immagazzinamento.

Quest’ultima cosa è piuttosto importante, dato che il problema principale delle rinnovabili è la loro intermittenza, cioè l’incapacità di produrre energia in modo continuato. Con le batterie, infatti, l’energia prodotta in eccesso può essere messa da parte e utilizzata la notte o quando non c’è vento. Uno dei loro problemi principali, però, è che per farle serve il litio, un metallo disponibile solo in alcune regioni del mondo. Questa cosa lo rende un materiale molto prezioso.

Come abbiamo potuto vedere con gas e petrolio, infatti, avere a che fare con un monopolio può complicare non poco la nostra indipendenza energetica. 

All’orizzonte, però, è apparsa una potenziale soluzione: le batterie agli ioni di sodio. Vediamo di che si tratta.

Le batterie agli iodi di sodio sono un dispositivo di accumulo energetico che permette di raccogliere e rilasciare energia elettrica grazie allo scambio di ioni di sodio tra un anodo e un catodo attraverso un elettrolita.

Quando l’energia viene rilasciata, gli ioni di sodio si spostano dall’anodo al catodo; l’esatto contrario avviene quando la batteria riceve energia.

Ora, il sodio si presta particolarmente bene per le batterie perché – come il litio – è un metallo alcalino: entrambi possiedono un solo elettrone nel guscio esterno e lo cedono molto facilmente per stabilizzarsi, rilasciando energia. Allo stesso tempo, quando “forziamo” la batteria con un voltaggio superiore, spingiamo tutti gli elettrodi nell’anodo e “costringiamo” il sodio stabilizzato a tornare indietro, attratto dalle cariche negative dell’elettrone. 

Iniziamo dai pro, il vero motivo per cui siamo qui. Le batterie agli ioni di sodio:

• costano meno, non sono monopolizzabili e sono più facili da ottenere. Il sodio, infatti è un materiale molto più diffuso del litio e non va estratto – con tutti i danni all’ambiente che questa cosa comporta – perché lo troviamo nell’oceano, sotto forma di cloruro di sodio (esatto, il sale da cucina)

• Il collettore di corrente può essere in alluminio, materiale molto meno costoso del rame e molto più facile da riciclare

• Il rischio di incendi è molto più basso rispetto alle batterie al litio perché il sodio è un materiale più stabile. Questo abbassa anche i rischi di trasporto

• Il sodio rimane molto efficiente in ambienti freddi (fino a circa -20° C) mentre, alle stesse condizioni, il litio riduce la sua capacità di ricarica ed è molto più lento.

Adesso passiamo ai contro:

• il sodio ha un raggio ionico di 120 pm (picometri) mentre il litio arriva a 76 pm. Questo vuol dire che le batterie a ioni di sodio, per avere la stessa durata di quelle al litio, devono essere più grandi. Le conseguenze sono meno versatilità, peggiore trasportabilità e costi dei materiali superiori. In parole povere, non conviene infilare una batteria agli ioni di sodio né nel tuo cellulare né dentro una macchina elettrica pensata per percorrere lunghe distanze

• Visto che gli ioni sono così grandi, i materiali degli elettrodi tendono a rovinarsi più velocemente rispetto a quelli delle batterie al litio.

Come dicevamo, al momento è davvero difficile pensare di inserire una batteria agli ioni di sodio in dispositivi molto piccoli – come i telefoni, i computer o le power bank – o in dispositivi più grandi in cui la durata della batteria è una caratteristica fondamentale, come le auto elettriche. 

A parità di dimensioni, infatti, una batteria agli ioni di sodio non riesce a garantire gli stessi standard di autonomia richiesti oggi in un veicolo elettrico che deve percorrere lunghe distanze.

Ma ci sono tante cose in cui le batterie agli ioni di sodio sono ottime sostitute del litio.

Al momento, le batterie con gli ioni di sodio vengono utilizzate principalmente per:

• i grandi impianti di produzione eolica e fotovoltaica: in questo caso lo spazio non è un problema e poter costruire delle grosse batterie di accumulo abbatte i costi e rende più sostenibile, sia da un punto di vista economico che ambientale, l’intero impianto

• Micro-mobilità cittadina: se tenute a una dimensione più piccola, le batterie agli ioni di sodio possono funzionare bene nei veicoli pensati per la città, dove l’autonomia dei veicoli può essere un po’ più ridotta senza farti rimanere a piedi. Nello specifico, le batterie al sodio stanno iniziando a prendere piede solo nelle city car ma anche nei motorini elettrici, nei monopattini e nelle bici elettriche.

Per capire il costo di una batteria agli ioni di sodio bisogna definire, intanto, l’utilizzo finale che se ne vuole fare. 

Se, per esempio, stai cercando di capire quanto ti costerebbe installare un impianto di accumulo con batterie agli ioni di sodio, devi tenere conto che i kit completi costano tra i 650 e i 750 €/kWh quindi, per un impianto di 9 kWh, il prezzo di listino starà tra i 5800 e i 6700 €. Rispetto a un impianto con le batterie in litio, il risparmio è già di circa il 15-20%.

Se invece vuoi delle batterie modulari – cioè quelle grosse batterie che puoi ridurre in più unità, comode da portare in vacanza – il costo va da 800 a 2100 €: il prezzo cambia così tanto per via della potenza.

Per quanto riguarda l’impatto delle batterie sui costi dei mezzi di trasporto, il risparmio cresce in base alla grandezza del veicolo:

• sulle auto, si arriva a risparmiare fino a 4000 €

• Sugli scooter elettrici, si risparmiano tra i 100 e i 150 €

Quello che abbiamo visto fin qui ha grandissime potenzialità ma, come disse un certo astronauta giocattolo, la ricerca vuole andare “verso l’infinito e oltre”. Ora come ora, l’obiettivo principale è sviluppare nuove soluzioni chimiche che possano aumentare la capacità delle batterie di accumulare energia mantenendo le dimensioni e i prezzi contenuti.

Considerata la grande richiesta di energia rinnovabile, il progressivo abbandono delle fonti fossili e il rischio di “ricatto energetico” a cui il litio potrebbe sottoporre i Paesi che ne sono sprovvisti, il mercato per queste batterie potrebbe crescere del 600% entro il 2033.