Le batterie a flusso di vanadio (VRFB) rappresentano una tecnologia innovativa per l’accumulo di energia, con particolare rilevanza per l’integrazione delle fonti rinnovabili come l’eolico e il fotovoltaico. Questa tecnologia si distingue per la sua capacità di migliorare la stabilità delle nuove fonti energetiche, facilitando la loro combinazione con fonti tradizionali di energia, quali carbone e gas naturale.
Gli sforzi nella ricerca di fonti energetiche rinnovabili come vento, sole e geotermia evidenziano l’importanza parallela dello studio delle tecnologie di accumulo, che sono fondamentali per ottimizzare l’uso delle energie rinnovabili e garantire la sostenibilità delle reti. In particolare, le batterie a flusso redox si sono affermate come una delle tecnologie di accumulo più promettenti, apprezzate per la loro elevata capacità e stabilità.
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Origine e sviluppo della tecnologia
La tecnologia delle batterie a flusso di vanadio è stata sviluppata per la prima volta nel 1985 presso l’Università del New South Wales in Australia. Il team di ricerca ha innovato utilizzando un unico elemento chimico, il vanadio, in diversi stati di ossidazione, risolvendo così il problema della contaminazione incrociata degli elettroliti, che è comune in altre batterie a flusso.
Nelle batterie a flusso tradizionali, si utilizzano due elettroliti con elementi chimici diversi; tuttavia, la migrazione di specie redox attraverso la membrana di separazione può provocare contaminazioni indesiderate e degradazione dell’efficienza. Le batterie a flusso di vanadio evitano questo problema utilizzando il medesimo elemento in entrambe le semicelle, garantendo così reazioni chimiche più stabili.
Funzionamento delle batterie a flusso di vanadio
Le batterie a flusso di vanadio operano utilizzando ioni di vanadio in stati di ossidazione differenti. Durante il processo di carica e scarica, il vanadio cambia stato attraverso una membrana a scambio ionico, che permette il passaggio selettivo di ioni mantenendo separate le reazioni elettrochimiche. Il sistema comprende serbatoi esterni per gli elettroliti, pompe per la circolazione, una cella elettrochimica e elettrodi porosi.
Il ciclo di carica comporta un incremento di energia elettrica, mentre durante il ciclo di scarica l’energia chimica viene convertita nuovamente in elettricità. L’efficienza delle batterie è regolata da un parametro chiamato Stato di Carica (SOC), con percentuali che variano da 0% (completamente scarica) a 100% (capacité piena).
Vantaggi delle batterie a flusso di vanadio
Le batterie a flusso di vanadio presentano numerosi vantaggi, rendendole adatte per applicazioni di accumulo stazionarie in impianti fotovoltaici. La loro modularità, assenza di problemi di contaminazione, e una durata di vita fino a 20 anni le rendono attraenti per vari settori. Con elevate efficienze operative e basse perdite di carica, queste batterie offrono una notevole flessibilità, poiché la loro capacità di accumulo può essere facilmente adattata aggiungendo o rimuovendo elettroliti.
Le batterie sono progettate per una lunga durata, con capacità iniziale mantenuta nel tempo, e offrono sicurezza operativa in condizioni variabili, senza rischi di infiammabilità o esplosioni. Tali caratteristiche sono destinate a favorire lo sviluppo e il potenziamento delle energie rinnovabili nel panorama energetico futuro.
