Agosto 28, 2023

Shazan Siddiqi

Batterie al sodio più economiche e sicure in futuro

Shazan Siddiqi, analista tecnologico presso IDTechEx, nota che mentre il mondo progredisce rapidamente verso l’elettrificazione, il settore dell’accumulo di energia fa sempre più affidamento su materie prime critiche come il litio e il cobalto. La diversificazione delle chimiche delle batterie è fondamentale per la crescita della capacità a lungo termine. Dovrebbe essere evidente che nessuna chimica di batteria possiede tutti gli attributi per ogni singola applicazione: ogni mercato ha le sue sfumature e richiede soluzioni uniche.

Shazan SiddiqiLa chimica degli ioni di sodio (Na-ion) non sarà certamente la risposta per tutte le applicazioni; tuttavia, sarà adatta a integrare, piuttosto che a sostituire, le tecnologie agli ioni di litio esistenti e future in molte applicazioni. Le preoccupazioni per la sicurezza energetica e le considerazioni geopolitiche sulla catena di approvvigionamento spingono anche le nazioni che non hanno accesso locale alle materie prime agli ioni di litio a cercare chimiche alternative per soddisfare la domanda di accumulo di energia, come la batterie al sodio.

Piccoli impianti pilota e grandi progetti

Attualmente sono in funzione soprattutto impianti pilota e sono in fase di avvio alcune fabbriche più piccole, che producono solo pochi gigawattora (GWh) di batterie agli ioni di Na all’anno, ma le capacità annunciate pubblicamente dai vari produttori di materie prime superano da sole i 100 GWh nei prossimi tre anni. Tuttavia, una volta conosciuti i processi di produzione, ci vogliono meno di due anni per costruire ulteriori capacità.

Entro il 2025, se si troveranno investitori nel corso del 2023, si potrà costruire una capacità significativamente superiore a quella finanziata finora. La previsione di una conversione radicale di gran parte dell’industria a una nuova tecnologia in pochi anni può sembrare azzardata, ma solo negli ultimi cinque anni ciò è avvenuto due volte nel settore delle batterie con NMC811 e LFP. Il Na-ion non richiede quasi nessuna nuova tecnologia di impianto, ma solo materiali di partenza e parametri di produzione diversi. L’ultimo rapporto di IDTechEx, “Batterie agli ioni di sodio 2023-2033: tecnologia, attori, mercati e previsioni“, analizza gli sforzi di commercializzazione delle batterie agli ioni di sodio a livello globale, analizzando i brevetti, e rileva che la Cina sta assumendo nuovamente il ruolo di leader.

Prospettive: La domanda non è limitata dalla mancanza di materie prime

IDTechEx prevede che entro il 2025 saranno installati circa 10 GWh di batterie di sodio, grazie all’entrata in funzione di importanti capacità produttive e alla conversione delle linee agli ioni di litio esistenti alla produzione di batterie agli ioni di sodio. Il successo (o il fallimento) di un singolo operatore può avere un impatto significativo sul mercato. Per il periodo 2025-2033 si prevede un CAGR del 27%. La crescita segue un tasso di crescita del mercato simile a quello delle batterie agli ioni di litio.

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Nei prossimi 10 anni, i mercati affrontabili saranno probabilmente di gran lunga superiori all’espansione delle catene di approvvigionamento e delle capacità produttive degli ioni di litio o addirittura alla domanda. Ma potrebbe esserci un potenziale di crescita più rapido del previsto una volta che la tecnologia sarà affidabile, qualificata, disponibile ecc. È importante notare che il Na-ion è una tecnologia che si adatta alle attuali linee di produzione dello ione di litio. Le Gigafactory possono essere adattate alla produzione di celle agli ioni di sodio in tempi relativamente brevi. Le capacità produttive dei produttori di materiali indicano inoltre che un numero significativamente maggiore di aziende costruirà le proprie batterie al sodio nel 2024 e che nel 2025 potrebbero esserci capacità molto più grandi.

Inizialmente è improbabile che si realizzino risparmi significativi rispetto alla LFP

Attualmente non esiste una tecnologia di batterie economicamente vantaggiosa con una densità energetica compresa tra le batterie al piombo e al litio. Secondo una ricerca IDTechEx, il costo medio delle celle per le batterie agli ioni di Na è di 87 dollari/kWh, tenendo conto delle diverse chimiche. Entro la fine del decennio, il costo di produzione delle celle per batterie agli ioni di Na che utilizzano principalmente ferro e manganese si aggirerà probabilmente intorno ai 40 dollari/kWh, che sarebbero circa 50 dollari/kWh a livello di pacco.

È probabile che le celle agli ioni di na-ion abbiano inizialmente un prezzo maggiorato, ma IDTechEx prevede un calo del costo nel breve termine grazie all’efficienza di produzione, alla scala e allo sviluppo tecnologico. Tuttavia, la riduzione dei costi a lungo termine diventa più difficile man mano che la tecnologia e la produzione diventano più consolidate e mature. Il rapporto di IDTechEx comprende la modellazione di vari prodotti chimici a base di ioni di na con una ripartizione dei materiali e dei prezzi.

Il sodio non è la fine per il litio

Per la maggior parte dei veicoli elettrici, la densità di energia volumetrica è la prima o la seconda priorità, perché più spazio occupa una cella della batteria per una data densità di energia, meno celle si possono infilare in un veicolo, limitando l’autonomia. Per l’accumulo in rete, lo spazio occupato dai pacchi batteria non influisce sulla loro redditività commerciale e la priorità è il costo per kWh per ciclo. L’accumulo di energia a livello commerciale si basa sul controllo dei costi ed è qui che gli ioni di sodio possono potenzialmente dominare le altre chimiche.

Il potenziale maggiore per le batterie agli ioni di sodio nelle applicazioni di trasporto esiste dove la densità energetica delle batterie al litio non è pienamente sfruttata. Ciò include quasi tutte le auto elettriche con una cosiddetta autonomia standard, cioè con una capacità della batteria ridotta rispetto a modelli più costosi della stessa costruzione. In questo caso, le batterie al sodio, con velocità di ricarica più elevate e minore perdita di capacità alle basse temperature, potrebbero rappresentare un’alternativa molto interessante. Soprattutto, grazie a questa tecnologia alternativa di stoccaggio dell’energia, le batterie al litio saranno disponibili dove sono veramente indispensabili.

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