Sostenibilità
Da rifiuti a energia – Come la biomassa di pino potrebbe trasformare lo stoccaggio energetico
Batteria di Pino
As renewables are becoming a larger part of the power grid, as well as many systems becoming electrified, like heating and transportation, more batteries are needed to balance out the intermittent power generation of solar and wind.
Man mano che le energie rinnovabili diventano una parte più ampia della rete elettrica, così come molti sistemi si elettrificano, ad esempio il riscaldamento e i trasporti, sono necessarie più batterie per bilanciare la generazione intermittente di energia solare e eolica.
Ciò mette in dubbio la reale sostenibilità di una rete elettrica completamente verde, poiché le batterie tendono a consumare molte risorse naturali.
È quindi importante sviluppare progetti di batterie più ecologici, idealmente utilizzando risorse abbondanti o inutilizzate. L’uso di risorse meno rare dovrebbe anche contribuire a ridurre i costi.
Ciò può, ad esempio, includere la sostituzione del litio con sodio molto più abbondante, sia nei batterie al sodio‑ionico sia nelle batterie al sodio allo stato solido.
Another option is now being developed: recycling waste from the wood industry. Researchers at the Universidad Del País Vasco in Spain are using pine biomass to create a new type of battery. They published their result in the Journal Of Power Source1, under the title “Un condensatore al litio derivato da rifiuti forestali: stoccaggio energetico sostenibile ad alta potenza”.
Condensatore vs Batterie
When it comes to storing electrical power, there are two main technologies: supercapacitors and batteries.
Le batterie sono più comunemente conosciute e immagazzinano energia sotto forma di carica elettrochimica negli ioni, solitamente metalli.
I supercondensatori funzionano diversamente, immagazzinando gli elettroni sulla superficie del materiale del condensatore. Questo consente loro di mobilizzare la carica elettrica molto rapidamente, rendendoli capaci di fornire grandi quantità di energia quasi istantaneamente.
Fonte: Quarktwin
Poiché non vi è alcuna reazione chimica né movimento di ioni, i supercondensatori tendono a essere molto più durevoli delle batterie.
Tuttavia, i supercondensatori hanno generalmente una capacità di carica totale inferiore rispetto alle batterie, limitando la loro applicazione per lo stoccaggio di energia. Presentano anche il problema dell’auto‑scarica relativamente rapida quando non sono in uso, un problema per qualsiasi applicazione di stoccaggio, come i veicoli elettrici e lo stoccaggio di energia sulla rete.
“I supercondensatori non sono adatti a fornire energia a un sistema per un lungo periodo; a differenza delle batterie, vengono usati se vogliamo una grande quantità di energia in un breve periodo di tempo”
Eider Goikolea – Professore presso Universidad Del País Vasco
Batterie Ibride Condensatore‑Batteria
The researchers developed a hybrid system integrating both parts of capacitors and parts of lithium-ion batteries, known as a Li-ion capacitor (LIC).
Contiene l’elettrodo di un condensatore, realizzato in carbonio, e l’elettrodo di una batteria al litio‑ionico, realizzato in litio.
Fonte: Battery Power Tips
Questo è un concetto sempre più popolare, e alcuni LIC sono già stati commercializzati e si sono dimostrati un’opzione conveniente per applicazioni stazionarie come turbine eoliche e applicazioni di elettromobilità come tram e autobus elettrici.
“Questo offre i vantaggi di entrambi i sistemi: l’energia ad alta potenza può essere immagazzinata (come nelle batterie), può operare a livelli di alta potenza ed è in grado di resistere a numerosi cicli di carica‑scarica (come i supercondensatori).”
Eider Goikolea – Professore presso Universidad Del País Vasco
Fino ad ora, la costruzione dei LIC richiedeva il “doping”: l’aggiunta di altri atomi alla parte dell’elettrodo del condensatore. Questo migliora le prestazioni ma rende l’opzione meno attraente per l’applicazione industriale, poiché rende il processo di produzione più complesso e costoso.
Trovare l’Elettrodo di Carbonio Giusto
One material that is often used in LICs is carbon in various forms.
Il grafite, perché presenta un’eccellente elettronegatività, è un’opzione popolare ma soffre di scarsa disponibilità.
Le alternative ad alta tecnologia possono essere grafene, graphdiyne o nanotubi di carbonio, con caratteristiche elettriche potenzialmente migliori, ma sono ancora più difficili da produrre.
Fonte: Semantic Scholar
Opzioni a bassa tecnologia includono carbonio morbido e duro, tipicamente derivati da materiali ricchi di carbonio tramite pirolisi termica. Sfortunatamente, la struttura altamente irregolare di entrambi mantiene la loro conduttività inferiore a quella del grafite.
È qui che i ricercatori hanno avuto l’idea di migliorare sia la qualità del carbonio utilizzato nel loro LIC sia di riciclare i flussi di rifiuti dell’industria del legno.
E se utilizzassero una fonte di carbonio già altamente organizzata a livello molecolare per produrre il loro elettrodo a base di carbonio?
Carbonio Attivato da Legno di Pino
The Basque region in Spain, where the researchers are located, is relatively rich in woodlands and has an active wood processing industry. This means that a lot of pine wood biomass is available in the form of sawdust in the surrounding sawmills.
Finora, questa segatura è stata per lo più scartata come rifiuto, avendo poche applicazioni a causa delle dimensioni troppo piccole delle particelle.
Il carbonio attivato è prodotto dall’attivazione chimica di un materiale ricco di carbonio ad alte temperature, usando agenti attivanti come KOH, H3PO4 o H2O. Quando carbonizzato, il prodotto tende a mantenere la morfologia e la microstruttura del materiale di origine.
I ricercatori hanno prodotto materiale elettrodico a base di carbonio dalla segatura, usando un forno e sostanze chimiche semplici (e economiche) come idrossido di potassio e cloruro di idrogeno.
I ricercatori hanno scoperto che il processo può creare materiale di carbonio con caratteristiche migliori per le batterie rispetto alla produzione classica di carbonio duro.
Fonte: Journal Of Power Sources
“Il carbonio è un termine molto generico, ma esistono molti tipi diversi. Non tutta la biomassa fornisce il carbonio adatto per questa applicazione, ma abbiamo dimostrato che risultati molto soddisfacenti possono essere ottenuti dalla biomassa del pino insignis.”
Ruiz de Larramendi
Costruire Batterie Migliori
With that carbon material, the researchers went on to build their LIC and test it.
Hanno scoperto che il sistema sperimentale aveva una densità energetica fino a 105 Wh/kg, mantenendo il 60 % di capacità dopo 10.000 cicli.
Si tratta di una performance complessivamente notevole per un sistema di batterie, poiché, ad esempio, un sistema LIC collegato alla rete e che esegue 10.000 cicli, a uno al giorno, funzionerebbe ancora al 60 % di efficienza dopo 27 anni.
Il processo ha anche migliorato radicalmente gli elettrodi a base di carbonio precedenti, poiché non richiedeva materiali difficili da produrre (grafene, nanotubi, ecc.) né costosi doping del carbonio.
Nel complesso, l’intero processo di produzione è stato relativamente a bassa tecnologia ed economico, rendendolo promettente per applicazioni commerciali.
“Il processo di produzione degli elettrodi è stato efficiente dal punto di vista energetico. Le temperature di sintesi non hanno superato i 700 °C,” e sono stati usati additivi economici.
Ruiz de Larramendi – Professore presso Universidad Del País Vasco
Applicazioni Future
From a lab prototype to a commercial product, there are many steps that still need to be taken. First, optimizing the lithium-ion component of the LICs will likely allow for higher energy density and maybe even better durability.
Ad esempio, le strutture a nido d’ape per batterie sono state dimostrate in grado di migliorare radicalmente la durabilità delle batterie al litio‑ionico, e lo stesso probabilmente vale per i LIC.
Further characterization of what woody material is suitable or not should also be done, to know if other tree species and other regions could provide it as well.
“Costituisce un’alternativa conveniente e sostenibile per migliorare i condensatori al litio‑ionico convenzionali. I materiali provenienti dalla biomassa offrono grandi opportunità per sviluppare sistemi di stoccaggio energetico ad alta potenza ecologici e convenienti. È importante proseguire in questa linea di ricerca”
Ruiz de Larramendi – Professore presso Universidad Del País Vasco
Quindi, molto probabilmente, ci vorranno circa 5‑9 anni prima che il primo LIC commerciale basato su questa scoperta sia disponibile in vendita. Ma potrebbe allora migliorare radicalmente la sostenibilità della produzione di batterie per dispositivi elettronici e lo stoccaggio di energia rinnovabile.
Tuttavia, per i veicoli elettrici, la leggermente inferiore densità energetica rispetto alle batterie pure probabilmente rappresenterà un problema, quindi altre soluzioni come le batterie allo stato solido probabilmente supereranno i LIC.
(vedi anche “5 Migliori Azioni di Batterie allo Stato Solido da Tenere d’Occhio o Acquistare”)
Investire nelle Tecnologie Avanzate delle Batterie
Batteries are at the center of the trend of electrification, itself a major multi-trillion-dollar endeavor looking to remove fossil fuels from our power sources.
Le batterie sono al centro della tendenza all’elettrificazione, un’impresa multimiliardaria che mira a eliminare i combustibili fossili dalle nostre fonti di energia.
Puoi investire in aziende legate alle batterie attraverso molti broker, e qui, su securities.io, trovi le nostre raccomandazioni per i migliori broker negli USA, in Canada, in Australia, nel Regno Unito, così come in molti altri paesi.
Se non sei interessato a scegliere specifiche aziende di batterie, puoi anche considerare gli ETF sulle batterie come Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), il Lithium & Battery Tech ETF (LIT) di Global X, o il WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, che offrono un’esposizione più diversificata per capitalizzare sulla crescente industria delle batterie.
Azienda di Stoccaggio Energetico
Tesla
(TSLA )
Il pioniere indiscusso del mercato dei veicoli elettrici è Tesla, che è stato in prima linea nella rivoluzione dei veicoli elettrici.
Forse il più grande contributo di Tesla non è la tecnologia ma l’immagine dei veicoli elettrici. La Roadster 1.0, con prestazioni comparabili a una Porsche (e un prezzo altrettanto simile), ha completamente cambiato le aspettative sui veicoli elettrici.
Sì, i veicoli elettrici potrebbero ridurre le emissioni di carbonio e essere “verdi”. Ma improvvisamente, hanno anche acquisito un fattore “cool”. Questo ha trasformato i veicoli elettrici da un “sacrificio necessario per salvare il pianeta” a “il futuro dei trasporti”.
Tesla sta anche cercando di diventare la prima azienda a raggiungere la guida autonoma completa/robotaxi, facendo affidamento su ogni Tesla in circolazione per fornire un flusso di dati senza pari, superando tutti i suoi concorrenti combinati.
Fonte: Tesla
Insieme ai sistemi robotici, nonché al supercomputer Cortex (uno dei più grandi cluster di addestramento AI al mondo), le auto a guida autonoma hanno consolidato l’immagine di Tesla come un’azienda da fantascienza che va oltre le auto elettriche.
Fonte: X
Le auto di Tesla sono alimentate da alcune delle migliori batterie al mondo. Sono state fornite da Panasonic, in seguito da CATL e più recentemente da BYD, oltre a produrre il proprio design.
Infine, Tesla è attiva nel settore energetico, con un’attività di pannelli solari (Solar Roof) e batterie fisse per le case (Powerwall) e a livello di utility (Megapack).
Fonte: Tesla
Questa è ancora una linea di business nascente, ma a lungo termine potrebbe rivelarsi grande quanto la parte di produzione di veicoli per Tesla.
Ha già distribuito 10 GWh di Megapack in oltre 1.500 siti, con il ritmo di installazione che sta aumentando molto rapidamente.
Fonte: Tesla
Tra le vendite di auto in rapida crescita e i sistemi di batterie su scala utility che crescono ancora più velocemente, Tesla è sia un importante consumatore che fornitore di batterie nel mondo.
E forse presto, anche leader nei veicoli autonomi, nella robotica e nell’IA.
Tesla è una delle aziende più preziose al mondo, con un prezzo azionario che è esploso negli ultimi anni. Gran parte della sua attuale capitalizzazione di mercato riflette un forte ottimismo sul suo futuro.
Ciò è stato leggermente meno vero dopo l’euforia post-elezione di Trump, che sembra stare diminuendo, forse in parte a causa delle controversie sul ruolo di Elon Musk in DOGE.
Quindi, anche con una tecnologia impressionante, gli investitori vorranno verificare se il prezzo pagato per Tesla è giustificato dalla crescita futura e se il sentiment intorno all’azienda è ancora forte come una volta.
Ultime Notizie su Tesla
Riferimento allo Studio:
1. Jon Rodriguez-Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volume 629, 15 febbraio 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub
