La Rivoluzione dello Stoccaggio di Energia: Come le Batterie Trasformeranno i Trasporti e le Città

Il consumo di elettricità continua a crescere a livello mondiale. Secondo l’IEA, la domanda globale di elettricità è prevista aumentare ancora più rapidamente, a un tasso medio del 3,4% annuo, entro il 2026. Questa domanda sarà guidata da una prospettiva economica in miglioramento e da una notevole espansione del settore dei data center. 

Con l’aumento del consumo di elettricità, garantire una fornitura di energia stabile e sostenibile diventa sempre più complesso.

Il fatto è che le reti elettriche tradizionali dipendono dai combustibili fossili, e le fonti di energia rinnovabile come vento e solare sono intermittenti. Qui, lo stoccaggio di energia è fondamentale per soddisfare la domanda energetica e supportare lo stoccaggio sostenibile. 

Catturando l’energia in eccesso quando l’offerta è alta (giorni di sole per l’energia solare) e rilasciandola quando è necessaria (di notte o durante i giorni nuvolosi), o durante i picchi di domanda, le soluzioni di stoccaggio consentono l’integrazione delle rinnovabili e migliorano l’affidabilità della rete.

Inoltre, questo può potenzialmente ridurre i costi dell’elettricità ottimizzando l’uso dell’energia e minimizzando la necessità di nuove centrali elettriche. Ancora più importante, contribuisce agli sforzi di decarbonizzazione riducendo la dipendenza da fonti di energia ad alta intensità di carbonio.

In questo contesto, il mercato globale dello stoccaggio di energia è cresciuto di circa tre volte nel 2023 e si prevede che continui a crescere a un tasso annuo del 21% fino al 2030. 

Lo stoccaggio di energia è in realtà la grande idea di Ark Invest per il 2025 e si prevede che “guida avanzamenti esponenziali in tutti i settori e catalizzi un cambiamento di passo nella crescita economica globale”.

Il rapporto annuale ARK di Cathie Wood offre un’analisi completa della convergenza tecnologica e del suo potenziale di rivoluzionare i settori. Questa volta, intelligenza artificiale, robotica, blockchain pubbliche e sequenziamento multiomico, insieme allo stoccaggio di energia, sono le aree di interesse che si prevede sbloccheranno una crescita esponenziale. 

Queste idee, secondo il rapporto, sono pronte a incrementare drasticamente la produttività e a creare opportunità di investimento a lungo termine. Quindi, diamo un’occhiata alla soluzione di stoccaggio di energia più prominente!

Avanzamenti nella Tecnologia delle Batterie

Tra le soluzioni di stoccaggio di energia, le batterie svolgono un ruolo chiave nel soddisfare la crescente domanda e accelerare la transizione verso le energie rinnovabili, agendo come un’opzione flessibile, scalabile e rispettosa dell’ambiente. 

Lo stoccaggio di batterie è un abilitatore essenziale della generazione di energia rinnovabile e di applicazioni come il peak shaving, l’ottimizzazione dell’autoconsumo e l’alimentazione di backup. Nel corso degli anni, i progressi nella tecnologia delle batterie hanno migliorato significativamente la loro densità energetica, efficienza, velocità di ricarica, durata e sicurezza.

Tutti questi progressi nella tecnologia delle batterie sono in realtà guidati da altre tecnologie dirompenti, ha osservato ARK nel suo rapporto. Le innovazioni nella tecnologia delle batterie sono influenzate dai progressi nelle reti neurali, nel cloud di nuova generazione, nei dispositivi intelligenti, nella mobilità autonoma, nella generazione di energia distribuita e nei razzi rinnovabili.

Ora, i recenti progressi nella tecnologia delle batterie includono batterie al litio-zolfo, che hanno una densità energetica più alta, consentendo di immagazzinare più energia; batterie al sodio, che utilizzano un materiale più abbondante; batterie con elettroliti organosilicati più resistenti al fuoco; e batterie al litio-tungsteno NanoBolt, che si ricaricano più rapidamente.

Una grande innovazione nella chimica delle batterie, tuttavia, sono le batterie allo stato solido (SSB), che, invece di elettroliti liquidi, usano elettroliti solidi, migliorando così sicurezza e stabilità. Questi elettroliti solidi possono effettivamente essere realizzati da una gamma più ampia di materiali più economici e più rispettosi dell’ambiente.

Il materiale solido usato come elettrolita consente il movimento degli ioni tra l’anodo, tipicamente realizzato con un materiale ad alta energia come il litio, e il catodo, realizzato con materiali compositi, durante la carica e la scarica.

Rispetto alle tradizionali batterie al litio, le batterie allo stato solido offrono una densità energetica più elevata e possono immagazzinare più energia nello stesso spazio. L’elettrolita solido riduce anche il rischio di perdite e incendi utilizzando un solido stabile e non infiammabile, che previene anche il surriscaldamento termico.

In questo modo, elimina la necessità di sistemi di gestione termica, offrendo a sua volta prestazioni migliorate a temperature estreme, tempi di ricarica più rapidi, autonomia aumentata e cicli di vita più lunghi.

La longevità e il ciclo di vita delle batterie allo stato solido sono stati particolarmente mirati al miglioramento attraverso innovazioni nei materiali degli elettroliti solidi, che consentono loro di resistere a più cicli di carica-scarica. Questo non solo estende la durata, ma rende queste batterie un’opzione più sostenibile rispetto alle batterie convenzionali. 

Mentre le batterie Li-ion sono in grado di sopportare da 1.500 a 2.000 cicli di carica, le SSB possono durare da 8.000 a 10.000 cicli. Questo significativo miglioramento in efficienza e durata dimostra il loro potenziale di superare le tecnologie attuali in applicazioni impegnative e rende le batterie allo stato solido un’opzione altamente promettente per future soluzioni di stoccaggio di energia in tutti i settori.

L’industria automobilistica, in particolare, può trarre enormi benefici dalla tecnologia delle batterie allo stato solido a causa della necessità dei veicoli elettrici di batterie ad alta densità energetica, sicure, a lunga durata e a ricarica rapida.

Ora, per la ricarica rapida, le aziende stanno anche esplorando batterie senza anodo, elettroliti innovativi, nuovi materiali e tecnologie di raffreddamento che dissipano il calore più efficientemente; progetti avanzati di convertitori per gestire alti livelli di potenza riducendo la generazione di calore e la perdita di energia; e tecnologie di intelligenza artificiale e ricarica wireless per ottimizzare il processo di ricarica.

Oltre alla chimica delle batterie, altri progressi tecnologici in questo ambito includono il riciclo e il riutilizzo delle batterie per ridurne i costi e il monitoraggio in tempo reale per ottimizzare le prestazioni delle batterie.

Veicoli Elettrici & Stoccaggio della Rete

La tecnologia avanzata delle batterie, che ha portato miglioramenti nell’efficienza delle batterie e nello stoccaggio di energia, sta catalizzando progressi nella mobilità autonoma, nella generazione di energia distribuita e nella robotica umanoide.

Dai veicoli elettrici ai sistemi di energia rinnovabile e allo stoccaggio di energia della rete, tutte queste applicazioni dipendono da soluzioni di stoccaggio di energia efficienti ed economiche. Gli sviluppi recenti mostrano che, in effetti, stiamo andando nella giusta direzione poiché il costo delle batterie sta diminuendo.

Se osserviamo i dati storici, una batteria con una capacità di un kilowattora costava ben 7.500 dollari nel 1991. Da allora, i prezzi sono diminuiti significativamente, con le batterie al litio che emergono come la soluzione di stoccaggio di energia più conveniente.

Nel 2008, il costo per kilowattora (kWh) era di $1,355 che è poi sceso a $153 per kWh nel 2022. Questo non si è fermato qui, i prezzi dei pacchetti di batterie al litio sono ulteriormente scesi a un minimo storico di $115 per kilowattora nel 2024, un calo del 20% rispetto all’anno precedente. 

La principale ragione di questo calo è stata il progresso nella tecnologia e nella chimica delle batterie, così come un notevole aumento della produzione, la riduzione dei prezzi delle materie prime, l’adozione di materiali più economici e una maggiore concorrenza. 

Questi costi in diminuzione dovrebbero accelerare l’adozione dei VE poiché i pacchetti di batterie sono una parte chiave dei VE e aiutano a immagazzinare l’energia necessaria per alimentare questi veicoli. I costi elevati delle batterie hanno effettivamente rappresentato un importante ostacolo all’adozione dei VE. Questo perché possono rappresentare un terzo del costo di un VE. E con la diminuzione dei costi delle batterie, anche il prezzo dei VE dovrebbe diminuire.

BNEF prevede che i prezzi dei pacchetti di batterie scenderanno al di sotto della soglia di $100/kWh entro il 2026 e a $69/kWh entro il 2030. Questo dovrebbe aiutare i VE a raggiungere la parità di costo con i veicoli a motore a combustione interna (ICEV).

I prezzi più bassi delle batterie rendono anche i sistemi di energia intermittente economicamente attraenti con un uptime del 100%. Questo migliora la fattibilità di soluzioni di stoccaggio di energia su larga scala e facilita l’integrazione delle fonti di energia rinnovabile nelle reti elettriche.

“I costi in diminuzione della Tecnologia Avanzata delle Batterie dovrebbe provocare un’esplosione nei fattori di forma, consentendo sistemi di Mobilità Autonoma che riducono drasticamente il costo del trasporto.”

Una riduzione dei costi del gruppo motopropulsore elettrico, in particolare, dovrebbe sbloccare la micro-mobilità e i sistemi aerei come i taxi volanti, che consentirebbero modelli di business che trasformeranno le città, prevede ARK. Autonomia dovrebbe anche ridurre i costi di taxi, consegna e sorveglianza di un ordine di grandezza, abilitando un trasporto senza attriti, il che a sua volta aumenterà la velocità del commercio elettronico e renderà la proprietà individuale di un’auto una rarità.

Tutte queste innovazioni, insieme all’energia solare, alla fissione su piccola scala e alle batterie stazionarie su larga scala, secondo ARK, possono trasformare completamente il settore energetico, sostituendo l’elettricità al combustibile liquido e potenziando la produzione e la resilienza a livello di sistema.

Opportunità di Investimento

Lo stoccaggio di energia è la base di un futuro energetico sostenibile, che è spinto in avanti dai progressi nella tecnologia delle batterie. Quindi, diamo un’occhiata a qualche nome di spicco in questo settore:

#1. Tesla

Tesla (TSLA ) è una forza dominante nella produzione di batterie e VE, con i suoi progressi tecnologici e le espansioni strategiche che svolgono un ruolo chiave nel promuovere i sogni elettrici dell’industria. Per quanto riguarda la tecnologia delle batterie dell’azienda, Tesla utilizza una varietà di chimiche di batterie al litio (Li-ion), che includono diverse composizioni di NMC (nichel-manganese-cobalto) così come il più economico LFP (litio-ferro-fosfato).

Tuttavia, la maggior parte delle batterie dei VE di Tesla proviene da altre aziende, tra cui Panasonic Energy e LG Energy, quindi l’azienda ha cercato di aumentare la produzione delle sue celle batteriche 4680 negli Stati Uniti per ridurre i costi e aumentare i margini. Lo sviluppo della batteria 4680, tuttavia, ha affrontato problemi significativi, perdendo fino all’80% dei catodi nella produzione di prova.

Nonostante queste sfide, Tesla continua a fare progressi, avendo distribuito 11 GWh di stoccaggio di energia nel Q4 del 2024 e un record di 31,4 GWh nell’intero 2024, rappresentando un aumento annuo del 244% e del 114%, rispettivamente. I suoi prodotti Megapack e Powerwall sono stati i principali motori di questa crescita.

Secondo ARK, Tesla rappresenta circa il 19% dello stoccaggio di energia globale, il che può sembrare sorprendente per alcuni oggi, ma come una volta ha detto Musk, lo scopo di Tesla è sempre stato “accelerare l’avvento dell’energia sostenibile”.

Tesla sta ora anche pianificando di progettare quattro nuove versioni di batterie interne per alimentare il suo Cybertruck, il prossimo robotaxi e altri VE, secondo un rapporto Reuters di ottobre scorso.

Il costruttore sta anche preparando il lancio del suo robotaxi nel 2025. ARK prevede che il Cybercrab di Tesla sarà redditizio a un prezzo di $15,000 o inferiore basandosi su un’efficienza di 5,5 miglia/kWh e il costo della batteria sarà di appena $2,300. 

Per quanto riguarda i dati finanziari dell’azienda, Tesla ha riportato un fatturato di $25.71 billion per l’ultimo quarto trimestre del 2024. Questo include $19.8 bln in automotive revenue — a decline of 8% from 4Q23 — of which $692 million came from regulatory credits and $3.06 billion in energy generation and storage revenue, which surged 113% from the same period in the prior year.

Il reddito operativo di Tesla è stato di $1.6 billion, l’utile netto di $2.32 billion, e l’utile per azione è stato di 73 centesimi aggiustati. Durante questo periodo, Tesla ha consegnato 495,570 veicoli, e nell’anno intero, sono stati consegnati circa 1.8 million EVs were delivered. Quest’anno, l’azienda prevede di lanciare il “Full Self-Driving non supervisionato come servizio a pagamento”.

Il valore di mercato di Tesla è di $1.12 trillion; le sue azioni, al momento della stesura, sono scambiate a $349, in calo del 13.15% YTD. L’EPS (TTM) è 2.04, mentre il rapporto P/E (TTM) è 172.20.

2. QuantumScape  

QuantumScape (QS ) ha sviluppato un design di cella che non prevede un anodo per offrire un’alta densità energetica, semplificando la produzione e riducendo i costi dei materiali. La sua tecnologia originale di celle batteriche afferma di consentire uno stoccaggio di energia più efficiente e affidabile.

Con le sue batterie, l’azienda mira a alimentare la mobilità di nuova generazione e a contribuire alla transizione verde nel settore dei trasporti, che è uno dei principali contributori alle emissioni globali di gas serra. Tuttavia, secondo QuantumScape, i VE attuali mancano ancora di prestazioni, sicurezza e costi necessari per l’adozione di massa di veicoli a zero emissioni.

Pertanto, l’obiettivo di QuantumScape è sulle batterie allo stato solido al litio-metallo, che secondo loro si caricheranno più velocemente, percorreranno distanze maggiori, dureranno più a lungo e opereranno più in sicurezza rispetto ai VE esistenti e ai veicoli a combustione.

Oltre all’architettura senza anodo, un’altra innovazione di QuantumScape che può contribuire a portare questa nuova era di stoccaggio di energia è il suo separatore ceramico solido proprietario, che può soddisfare i requisiti chiave di alta conduttività, stabilità e bassa impedenza interfaciale, consentendo alta densità energetica, ricarica rapida e lunga durata.

Il suo primo prodotto commerciale pianificato è il QSE-5, progettato per essere abbinato a diverse chimiche di catodo, inclusi NMC e LFP. Le celle QSE-5 hanno una densità energetica misurata di 844 Wh/L e possono caricarsi dal 10% all’80% in circa 12 minuti.

Il valore di mercato di $2.56 billion di QuantumScape, al momento della stesura, è scambiato a $5, in calo del 3.47% YTD. L’EPS (TTM) è -0.95 mentre il rapporto P/E (TTM) è -5.25.

Per quanto riguarda i dati finanziari dell’azienda, l’ultimo trimestre riportato è stato il Q3 2024, durante il quale le spese in conto capitale sono state di $17.9 million, le spese operative GAAP di $130.2 million, e la perdita netta GAAP è stata di $119.7 million, mentre la liquidità alla fine del trimestre era di $841 million.

QuantumScape ha anche riferito di aver avviato la produzione a basso volume delle sue prime celle B-sample, implementando con successo il processo Raptor, e di aver stretto una partnership con il produttore di batterie di Volkswagen, PowerCo, con un pagamento anticipato di $130 million per portare la tecnologia QSE-5 alla produzione di massa.

3. Solid Power  

Solid Power (SLDP ) sta sviluppando una tecnologia di celle batteriche completamente allo stato solido, che dovrebbe migliorare le celle ibride di nuova generazione e la tecnologia Li-ion tradizionale a base di liquido. L’azienda utilizza elettrodi ad alta capacità come il silicio e il litio metallico per offrire maggiore sicurezza, durata più lunga e un vantaggio di costo del 15-35%.

L’ingrediente chiave della batteria All-Solid-State di Solid Power è un elettrolita solido a base di solfuri, che promette una combinazione solida di prestazioni a livello di cella, fabbricabilità e conduttività. Questa tecnologia di elettrolita solido a base di solfuri utilizza materiali abbondanti, e l’azienda mira a scalare la produzione per alimentare 800,000 VE con le sue celle batteriche completamente allo stato solido entro il 2028.

Il valore di mercato di $240 million di Solid Power, al momento della stesura, è scambiato a $1.36, in calo di quasi il 30% YTD. L’EPS (TTM) è -0.47 mentre il rapporto P/E (TTM) è -2.80.

Per il 3Q24, l’azienda ha riportato $4.7 million in revenue, an operating loss of $27.6 million, and a net loss of $22.4 million. Its liquidity at the end of the quarter, meanwhile, was $348.1 million. Solid Power has also secured a $50 million award from the US Department of Energy for continuing the production of its sulfide-based solid electrolyte. Furthermore, it extended the agreement with VMW and began work in the electrolyte R&D and pre-pilot lab EIC.

Sfide

Con l’espansione rapida dei VE e la transizione della rete energetica verso le rinnovabili, le batterie sono diventate un elemento chiave per raggiungere un futuro più verde. Ma sebbene le batterie offrano una tecnologia verde promettente rispetto ai combustibili fossili, generano emissioni di gas serra (GHG) in qualche modo diretto o indiretto durante l’intero ciclo di vita.

La fase di produzione delle batterie, che comprende l’estrazione e la raffinazione delle materie prime, è un contributore significativo alle emissioni di GHG. Inoltre, questi materiali presentano altre sfide allo sviluppo della tecnologia delle batterie e, per estensione, ai VE e allo stoccaggio di energia. 

Il litio è attualmente il componente più critico nella produzione di batterie, e la sua domanda è prevista aumentare di oltre 40 volte entro il 2040. Tuttavia, il mercato del litio stesso sta affrontando sfide significative a causa di tagli alla produzione e cambiamenti nei modelli di domanda.

I minerali, principalmente presenti in Australia, Cile e Cina, rappresentano il 90% della produzione globale e sono anche dannosi per l’ambiente. Oltre alla distribuzione ineguale di questi minerali critici per le batterie (litio, cobalto, nichel, manganese e grafite), essi affrontano problemi di scarsità e richiedono operazioni di estrazione intensive.

L’aumento delle tensioni geopolitiche aggrava ulteriormente la situazione. Politiche commerciali come i potenziali dazi sulle importazioni cinesi da il presidente degli Stati Uniti Donald Trump e dazi ritorsivi dalla Cina sulle importazioni statunitensi stanno già minacciando di modificare i prezzi globali delle batterie e le catene di approvvigionamento.

I cambiamenti di politica relativi ai VE e alle energie rinnovabili rappresentano un’altra sfida. Ad esempio, in Europa, paesi come Francia e Germania hanno ridotto i sussidi per i VE, il che può rallentare la crescita dei VE e, di conseguenza, influenzare lo sviluppo e il progresso delle batterie.

Oltre a tutto ciò, la tecnologia delle batterie presenta ancora sfide in termini di sicurezza, limitando l’uso dei VE e l’utilizzo delle batterie per lo stoccaggio di energia. C’è poi il problema della scarsa qualità delle batterie¹, che può influire sull’affidabilità dei dispositivi che alimentano. Lo smaltimento di queste batterie genera ulteriori rifiuti pericolosi, mentre la vita più breve delle batterie fuori uso comporta costi per la sostituzione, l’installazione, il trasporto e i tempi di inattività. 

Ora, per affrontare le preoccupazioni di sostenibilità delle batterie, l’attenzione principale rimane sul prolungare la loro vita operativa, ma è necessario andare molto oltre. Oltre a massimizzare l’efficienza energetica, dobbiamo ridurre al minimo l’uso di materiali tossici, utilizzare fonti rinnovabili per alimentare i dispositivi a batteria, sviluppare sistemi di batterie multifunzionali e promuovere il riciclo e il riutilizzo delle batterie.

Conclusione

Con l’intensificarsi della spinta globale verso le energie rinnovabili, la necessità di stoccaggio di energia efficiente diventa più critica che mai. Sistemi di stoccaggio di energia robusti possono garantire una fornitura di energia stabile e continua, ridurre i costi, minimizzare lo stress sulla rete, alimentare i veicoli elettrici e contribuire al raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione.

Lo stoccaggio di energia è alimentato dai progressi nella tecnologia delle batterie, che hanno portato a costi in diminuzione, migliore efficienza e maggiore sicurezza. È attraverso l’innovazione costante nella tecnologia delle batterie che lo stoccaggio di energia può rivoluzionare settori che vanno dall’IA, alla robotica, alla mobilità autonoma e alla generazione di energia distribuita.

In generale, lo stoccaggio di energia catalizzato dalla tecnologia avanzata delle batterie è pronto a guidare l’adozione diffusa dei veicoli elettrici, a consentire reti intelligenti resilienti e a alimentare un futuro sostenibile!

Clicca qui per un elenco delle principali azioni EV.

Riferimento allo Studio:

^{1. Attia, P.M., Moch, E., & Herring, P.K. (2025). Sfide e opportunità per la produzione di batterie di alta qualità su larga scala. Nature Communications, 16, 611. Disponibile online 12 gennaio 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-55861-7}