Il 2024 potrebbe segnare una svolta epocale nel settore delle batterie, con l’introduzione commerciale delle batterie al metallo liquido sviluppate dal Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Ambri Inc. e le batterie a metallo liquido
Con l’aumento delle capacità di energia rinnovabile come il solare e l’eolico a livello globale, cresce anche la richiesta di sistemi di stoccaggio a lungo termine in grado di supportare la rete elettrica durante i periodi di produzione intermittente.
L’azienda statunitense Ambri Inc., creata come risultato di uno spin-off del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha sviluppato una batteria a metallo liquido. Secondo una nota stampa dell’azienda, questa batteria verrà messa in funzione il prossimo anno in un impianto da 300 kWh situato nello stato del Colorado.
Le batterie agli ioni di litio, precedentemente utilizzate, presentavano costi di stoccaggio energetico fino a 405 dollari per kWh. Gli studiosi del MIT hanno dichiarato in uno studio del 2019 che, per rendere realizzabile la transizione alle energie rinnovabili, i costi dovrebbero essere ridotti a soli 20 dollari per kWh.
Le tradizionali batterie agli ioni di litio richiedono un numero maggiore di componenti, rappresentando una delle principali fonti di costo. Inoltre, il movimento continuo degli ioni all’interno ed all’esterno degli elettrodi contribuisce alla riduzione della durata delle batterie.
Piattaforme di batterie Ambri pronte all’installazione
La piattaforma di batterie Ambri è un sistema pronto all’installazione in contenitori DC (Direct Current ovvero corrente continua), completo di scaffali di celle, gestione termica, involucro esterno resistente alle intemperie e un sistema di gestione delle batterie per applicazioni che richiedono alta capacità energetica, cicli frequenti, lunga durata ed elevata efficienza.
Le celle sono assemblate su vassoi e collegate all’interno di un involucro termico per formare un sistema su scala di MWh, che viene quindi collegato alla rete utilizzando inverter DC-AC bidirezionali industriali standard. Il sistema è isolato e si “auto-riscalda” quando viene ciclato quotidianamente, senza richiedere riscaldamento/raffreddamento esterno per mantenere le batterie alla temperatura di esercizio. Diversi sistemi sono posizionati insieme sul sito e collegati in parallelo in una disposizione a catena, eliminando costosi scavi e passaggio di cavi, consentendo una scalabilità illimitata verso l’alto
Cosa sono le batterie a metallo liquido?
Il design delle batterie al metallo liquido prevede l’impilamento di tre strati indipendenti di liquidi con densità differenti. Questa soluzione presenta il vantaggio di non avere effetto memoria all’interno della batteria, il che significa che, secondo gli inventori, questa batteria potrebbe operare in modo efficiente per ben venti anni senza subire decadimento.
Il concetto delle batterie al metallo liquido richiede l’impiego di elettrodi di calcio e antimonio con l’elettrolita salino di cloruro di calcio. La qualità dei materiali è commerciale e il calcio rappresenta il quinto elemento più abbondante nella crosta terrestre.
Fondata nel 2010, Ambri ha impiegato oltre dieci anni per sviluppare la sua soluzione di stoccaggio energetico che ha ottenuto la certificazione UL 1973, rendendola idonea per applicazioni di alimentazione fisse e ausiliaria. Si prevede che il costo di stoccaggio energetico sia di circa 200 dollari per kWh, quasi il 50% in meno rispetto alle batterie agli ioni di litio. Tuttavia, l’obiettivo finale dell’azienda è di ridurre ulteriormente questo costo.
Le applicazioni della tecnologia sviluppata da Ambri
Le batterie al metallo liquido sono state sviluppate per una vasta gamma di applicazioni: lo stoccaggio di energia rinnovabile, la stabilizzazione della rete elettrica, l’uso in sistemi di alimentazione ausiliaria e altre applicazioni industriali e commerciali. Grazie alla loro capacità di immagazzinare grandi quantità di energia in modo efficiente, queste batterie sono particolarmente adatte per affrontare i problemi di intermittenza nell’energia solare e eolica.
La tecnologia sviluppata da Ambri sarà implementata in un sistema di stoccaggio energetico da 300 kWh costruito per la società di servizi pubblici Xcel Energy nello stato del Colorado, con previsione di entrata in funzione il prossimo anno. Inoltre, non è da escludere la possibilità che le batterie al metallo liquido di Ambri possano trovare impiego anche in ambito aziendale, come ad esempio nelle operazioni di Microsoft, nell’impegno di Microsoft di essere impatto ambientale negativo.
In questo senso, Ambri è stata selezionata da Microsoft per implementare il suo sistema di stoccaggio energetico Liquid MetalTM al fine di ridurre la dipendenza di Microsoft dal diesel, consentire un flusso costante di energia rinnovabile da qualsiasi fonte e offrire accesso ai mercati dei servizi ausiliari.
“Presso Microsoft, ci impegniamo a progredire verso il 100% di energia rinnovabile e a sostituire i generatori di backup a diesel entro il 2030, garantendo nel contempo un servizio affidabile ai nostri clienti. Le soluzioni tecnologiche sviluppate da Ambri e Schneider Electric offrono una via per raggiungere questi obiettivi“, ha dichiarato Upshur Quinby, Energy Innovation Manager nel team di sviluppo avanzato dei data center di Microsoft.
“Potenziare le capacità di stoccaggio energetico, compresa l’implementazione di soluzioni a lunga durata per i data center, è di importanza cruciale per la nostra missione. Con questa collaborazione, rafforziamo il nostro impegno per la sostenibilità e compiamo un altro passo nel nostro lavoro di supporto alla rete con servizi ausiliari e ridimensionamento“, aggiunge Ehsan Nasr, Senior Design Researcher presso Microsoft.
Questo tipo di batterie, rispetto alle tradizionali batterie al litio, presenta costi inferiori e una durata più lunga, ponendosi come una soluzione valida per l’archiviazione energetica del futuro.
