La richiesta di un migliore stoccaggio energetico è quasi illimitata
Facendo il punto sulla strada percorsa a metà circa del 2022, alcune cose sono molto chiare:
- la situazione tra la Russia e l'Ucraina ha creato una fonte di tensione sui mercati dei combustibili fossili, contribuendo al rincaro dei prezzi che, a loro volta, alimenta la narrativa dell'inflazione a livelli costantemente elevati;
- il mondo (con alcune regioni che insistono più di altre) continua ad affermare il proprio impegno nella lotta ai cambiamenti climatici, puntando naturalmente a ridurre le emissioni di carbonio;
- si discute sempre di più sui metodi di stoccaggio energetico, e non solo per quanto riguarda i veicoli elettrici; questi ultimi sono molto tangibili, ma è importante anche migliorare le reti elettriche e pensare ad altre soluzioni energetiche come l'idrogeno. L'8 giugno 2022 i legislatori del Parlamento europeo hanno persino votato lo stop alla vendita di nuovi veicoli con motori a combustione interna a partire dal 20351.
Ora, a metà circa del 2022, quanta strada abbiamo francamente percorso verso soluzioni migliori e più numerose per lo stoccaggio energetico?
Crediamo che un futuro davvero incentrato sui veicoli elettrici richiederà investimenti enormi in svariati tipi di imprese, e ci troviamo solo nelle primissime fasi di questo viaggio.
Veicoli elettrici: batterie + infrastrutture
Pur focalizzando particolarmente la nostra attenzione sulle batterie e sui relativi metalli, non possiamo dimenticarci delle infrastrutture di ricarica. L'amministrazione Biden si prepara a mettere a disposizione degli Stati 7,5 miliardi di dollari per nuove stazioni di ricarica2.
Per di più, se tutte le auto americane fossero veicoli elettrici (EV) e i cittadini statunitensi le guidassero tanto quanto guidano oggi, il consumo di energia del paese aumenterebbe del 28%3.
Mettere fondi a disposizione non significa necessariamente che le stazioni di ricarica vengano costruite e messe a disposizione all'istante; si consideri che gli Stati hanno ricevuto 424 milioni di dollari che potrebbero essere utilizzati per le stazioni di ricarica nel quadro del risarcimento di 2,8 miliardi di dollari da parte di Volkswagen AG per chiudere lo scandalo "dieselgate". Sono trascorsi più di 4 anni da quando quei fondi sono stati erogati e gli Stati ne hanno speso circa il 48% per costruire stazioni di ricarica4.
I caricatori non sono (ancora) sufficienti
Nel 2021 le vendite statunitensi di veicoli elettrici e ibridi plug-in sono raddoppiate, superando le 600.000 unità, e i relativi dati mostrano che i EV hanno raggiunto il 6,6% della quantità complessiva di automobili vendute nelle ultime settimane, in concomitanza con il rincaro della benzina. Al di fuori della California non esiste ancora la rete di caricatori necessaria per rifornire milioni di veicoli elettrici. L'amministrazione Biden vuole che entro il 2030 siano disponibili 500.000 caricatori pubblici, ma secondo le stime di McKinsey & Co ne occorrono ben 1,2 milioni.
Al momento i caricatori pubblici negli Stati Uniti sono circa 93.0005.
Le aziende estrattive devono trovare altre materie prime
Le società produttrici di litio, come Albermarle, saranno avvantaggiate nel breve termine dal rincaro del carbonato di litio, un ingrediente di importanza fondamentale nelle batterie per i veicoli elettrici. Può darsi che i prezzi del litio siano attualmente ben al di sopra della curva dei costi in base a cui, nei prossimi anni, tali prezzi siano probabilmente destinati più a scendere che a salire.
La traiettoria possibile dei prezzi del litio comporta grandi ripercussioni: per esempio le azioni di società come General Motors e Ford Motor Company possono risentirne se gli investitori ritengono che tali prezzi si manterranno elevati a lungo. I prezzi del litio saliranno alle stelle nel 2023 per poi scendere negli anni successivi? Impossibile esserne certi.
Quest'anno e nel prossimo le spese destinate al progetto da 10 grandi aziende estrattive, tra cui Rio Tinto PLC, BHP Group Ltd. e Glencore PLC dovrebbero aggirarsi intorno ai 40 miliardi di dollari, mantenendosi molto al di sotto del livello di picco registrato nel 2012, di circa 80 miliardi di dollari6.
Sono stati privilegiati i dividendi e i riacquisti ed è altrettanto vero che anche la decisione relativa alla spesa per gli investimenti è stata influenzata dalla riduzione al minimo degli impatti ambientali. Il problema è che la diminuzione delle spese crea catalizzatori per l'aumento dei prezzi dei metalli, come quelli del rame e del ferro, con il rischio di intralciare il passaggio alle rinnovabili.
Rio Tinto si è visto revocare le licenze in Serbia, per esempio, relativamente a un investimento nel litio del valore di 2 miliardi di dollari in seguito a contestazioni per possibili danni ambientali7.
La tecnologia agli ioni di litio rappresenta solo l'inizio8
Stoccaggio meccanico di energia
Energy Dome è una start-up italiana che costruisce "batterie a CO2". L'anidride carbonica può essere stoccata a una pressione elevata quando l'energia è abbondante. In seguito, quando c'è bisogno di elettricità, il gas ad alta pressione può azionare una turbina.
Questa categoria è dominata dall’energia idroelettrica accumulata, ma lo stoccaggio del gas sotto pressione, come avviene nel caso di Energy Dome, rappresenta un'altra opzione. Si possono anche erigere grossi blocchi solidi che cadono su un sistema di pulegge con cui viene alimentato un generatore, al fine di mitigare le oscillazioni dell'approvvigionamento energetico.
Stoccaggio di energia elettrochimico
Le batterie di flusso conservano le loro sostanze chimiche all'interno di recipienti esterni; più questi ultimi sono grandi, maggiore è l'accumulo di energia che consentono di ottenere. ESS, un'impresa dell'Oregon, realizza una batteria di flusso a base di ferro e sale. Durante la ricarica i sali vengono convertiti in depositi di ferro sull'elettrodo; quando la batteria si scarica, il ferro si scioglie e l'energia chimica accumulata si converte in una carica elettrica.
Form Energy si avvale di un processo che chiama "reversible rust" ("ruggine reversibile"): dispositivi grandi come lavatrici aspirano ossigeno dall'atmosfera durante la scarica della batteria per trasformare il ferro in ruggine; durante la ricarica, invece, applicano una corrente per riconvertire la ruggine in ferro ed emettere ossigeno. L'azienda afferma di poter accumulare energia per un massimo di 100 ore.
Stoccaggio termico di energia
Antora si serve dell'accumulo termico, riscaldando blocchi di carbonio a una temperatura di ben 2.000 °C. L'energia così stoccata si può utilizzare per riscaldare il vapore o l'aria in un tubo, ma è possibile anche orientare il bagliore proveniente dai blocchi verso celle fotovoltaiche per generare elettricità.
Rondo Energy utilizza mattoni fatti di nuovi materiali, che riscalda a una temperatura di oltre 1.200 °C, e l'energia così accumulata viene in seguito messa direttamente a disposizione come calore se i clienti industriali lo richiedono, oppure crea vapore per azionare una turbina.
Malta, un'azienda nel Massachusetts, sta lanciando un sistema elettrotermico in grado di stoccare energia elettrica sotto forma di calore nel sale sfuso e poi utilizzare tale calore per produrre elettricità.
Stoccaggio chimico di energia
Lo stoccaggio chimico può impiegare l'elettricità che permette di utilizzare successivamente una sostanza chimica all'interno di un generatore o di un motore. È particolarmente interessante il caso di un elettrolizzatore che scompone l'acqua in idrogeno e ossigeno e poi accumula l'idrogeno. Le sostanze chimiche sono particolarmente "stoccabili".
Conclusione: abbiamo bisogno di energia e i costi elevati rappresentano un catalizzatore per cercare nuove strade
Nel breve termine, l'inflazione elevata è un problema per molti consumatori e imprese, ma in un arco di tempo più lungo è proprio questo "problema" a ispirare gli imprenditori nella ricerca di nuove soluzioni. Nei prossimi decenni lo stoccaggio dell'energia sarà uno dei temi più importanti ed è probabile che, per conseguire gli obiettivi globali relativi alla mitigazione delle emissioni di carbonio e al contrasto dei cambiamenti climatici, sarà necessaria una varietà di soluzioni.
Fonti
1 Fonte: Abnett, Kate. “EU lawmakers back ban on new fossil-fuel cars from 2035.” Reuters. 8 giugno 2022.
2 Fonte: Hiller, Jennifer. “Electric Vehicles Proliferate, While Charging Stations Lag Behind.” Wall Street Journal, 30 maggio 2022.
3 Fonte: “Green gases can help in the shift from fossil fuels to electricity.” Economist, 23 giugno 2022.
4 Fonte: Hiller, 30 maggio 2022.
5 Fonte: Hiller, 30 maggio 2022.
6 Fonte: Ramkumar, Amrith. “Mining Firms’ Cautious Spending Threatens Shift to Green Energy.” Wall Street Journal, 19 giugno 2022.
7 Fonte: Ramkumar, 19 giugno 2022.
8 La fonte per i paragrafi sullo stoccaggio di energia meccanica, elettrochimica, termica e chimica è: “Decarbonisation of electric grids reliant on renewables requires long-duration energy storage.” Economist, 23 giugno 2022.