Arriverà presto, entro il 2013, la prima batteria capace di alimentare un'auto per 800 chilometri: "Abbiamo cominciato questi studi due anni e mezzo fa - ha raccontato Alessandro Curioni, ricercatore italiano che lavora al progetto per l'Ibm - quando i problemi sembravano irrisolvibili. Oggi possiamo dire di aver risolto i problemi fondamentali, tanto da aver quasi pronto un primo prototipo, che rilasceremo il prossimo anno". Si tratta del progetto Battery500 che sembra aver trovato la soluzione per rendere competitive le batterie litio-aria risolvendo finalmente il problema dell’instabilità chimica che fino ad ora le aveva rese inutilizzabili. Sembrano proprio avere le caratteristiche ideali per essere utilizzate nel settore delle auto elettriche, caratteristiche tanto interessanti da essere messe allo stesso livello di densità di energia dei carburanti liquidi utilizzati per il motore termico. IBM si è alleata (ne dà conferma in un comunicato stampa del 20 Aprile 2012) con i giganti della chimica internazionale, come Asahi Kasei e Central Glass, per sviluppare insieme una batteria a Litio-Aria.
Come funzionano?
Le auto elettriche del 2020 potrebbero quindi essere giunte ad un punto di svolta grazie ad IBM e le batterie litio-aria con autonomia di 800 chilometri con tecnologia batteria litio-aria.
Le attuali batterie agli ioni di litio offrono infatti un’autonomia limitata al massimo a 480 chilometri a 110 km/h, non sufficiente per coprire le distanze che sono invece garantite sulle tradizionali soluzioni a benzina/gasolio.
L’autonomia utile che si potrebbe raggiungere con una batteria di questo tipo montata su un’automobile sarebbe di 800 chilometri, grazie ad una densità energetica che teoricamente è almeno 1000 volte superiore (invece di 250 kg per 25 kWh per fare 150 km, ne basterebbero meno di 200 kg per fare 800 km con 250 kWh di batteria).
Per bloccare la reazione che l’ossigeno innescava con l’elettrodo di carbonio e con il solvente elettrolitico, che serve a trasportare gli ioni di litio tra i due elettrodi, Alessandro Curioni del laboratorio di ricerca IBM di Zurigo con il collega Winfried Wilcke, ha utilizzato un supercomputer Blue Gene per realizzare modelli estremamente dettagliati delle reazioni e sono giunti ad isolare un nuovo solvente elettrolitico che farebbe al caso loro.
Un prototipo di batteria potrebbe essere pronto nel 2013, mentre il debutto commerciale potrebbe avvenire entro il 2020.
Un commento? Tutto come previsto!
Con tappe di sviluppi quinquennali la tecnologia della trazione e dell'accumulo elettrici arriverà a parità di prestazioni e costi con la trazione basata sui motori a combustione interna, relegati ai rendimenti scarsi delle leggi della termodinamica.
Qual è il contesto?
Un secolo fa (1912), c'erano più automobili alimentate da energia elettrica che a benzina: le prime facevano meno rumore, era più facili da utilizzare e non puzzavano. Le altre andavano più o meno alla stessa distanza,puzzavano erano difficili da guidare bene.
Ma la necessità di avere intervalli più lunghi di viaggio fra un rifornimento e l'altro, la disponibilità di una fonte di combustibile più conveniente e un'affidabile infrastruttura di alimentazione trasforma presto i motori a combustione interna come il principale mezzo di trasporto a motore.
Ora gli automobilisti stanno prendendo in considerazione un allontanamento dalla benzina e un ritorno all'energia elettrica come fonte ideale per muoversi autonomamente, ma grandi sfide restano. IBM e i suoi partner stanno lavorando per risolvere uno dei principali ostacoli alla diffusa adozione di veicoli elettrici: autonomia limitata della batteria.
Un antidoto all'ansia da autonomia
La maggior parte delle persone considerano il passaggio a veicoli elettrici per risparmiare su benzina e gasolio e contribuire a creare un ambiente più sano. Ma l'ansia da autonomia, ovvero la paura di essere lasciati a piedi, è stata citata dal 64 per cento dei consumatori come elemento detrattore principale per l'acquisto di un veicolo elettrico.
Le auto elettriche oggi in genere possono viaggiare con autonomie inferiori rispetto ai veicoli endotermici, applicando l'attuale tecnologia della batteria agli ioni di litio (LIB). La tecnologia LIB ha poche possibilità di essere abbastanza leggero per viaggiare per 800 km con una singola carica e per essere abbastanza economica per essere pratica per una vettura tipica da famiglia, ammesso che questo modello di mobilità rimarrà quello preferito per in futuro. Questo problema sta creando un notevole ostacolo per l'adozione dei veicoli elettrici.
Riconoscendo questo, IBM ha avviato il progetto Battery 500 nel 2009 per sviluppare un nuovo tipo di tecnologia delle batterie litio-aria volta a migliorare la densità di energia di dieci volte, aumentando notevolmente la quantità di energia che queste batterie possono immagazzinare ed erogare. Oggi, i ricercatori IBM hanno dimostrato con successo il funzionamento della chimica di base dei processi di carica e scarica per le batterie al litio-aria.
L'idea è quella di sviluppare una batteria per le auto elettriche in grado di fornire energia sufficiente per percorrere a 800 km prima di avere bisogno di una ricarica. La tecnologia consiste nell'avere l'anodo di litio che si combina con l'ossigeno dell'atmosfera grazie al catodo 'aria': quando questo accade, viene rilasciata energia elettrica. La batteria quando viene ricaricata rilascerà l'ossigeno di nuovo in atmosfera, liberando l'anodo per ricominciare il ciclo. Il vantaggio principale della nuova batteria è quello di contenere fino a dieci volte l'energia delle batterie al litio esistenti oggi. La giapponese Asahi Kasei avrà il compito di produrre le membrane di separazione avendo già esperienza nel settore in quanto già le produce per le batterie litio-ioni di oggi. La Central Glass, pure essa giapponese, si interesserà a realizzare gli elettroliti per batterie litio-ioni e sta costituendo "una nuova classe di elettroliti e di additivi ad alte prestazioni" per le batterie al litio-aria. L'operazione dovrà portare alla commercializzazione di prodotti sempre più raffinati nel periodo dal 2020 al 2030.
Alcuni video esplicativi di cosa è e come funziona la batteria.
Un'altra rivoluzione per l'energia solare rinnovabile arriverà tra 15 anni, con i pannelli di terza generazione, ma gia' nel futuro prossimo vedremo i primi cambiamenti sostanziali. Lo ha affermato Larry Kazmerski, direttore del National Renewable Energy Laboratory di Golden, in Colorado, aprendo a Trieste il 2012 Industrial Physics Forum. "La vera rivoluzione - ha spiegato - è attesa in 10-15 anni quando le nanotecnologie e materiali 'bio inspired' modificheranno radicalmente la produzione di energia dal sole abbassando i costi, massimizzando la produzione e rendendo le celle adattabili a un maggior numero di supporti".
Entro 3-5 anni, ha aggiunto Kazmerski durante il convegno organizzato dal Centro internazionale di fisica teorica (Ictp) di Trieste, le celle fotovoltaiche attuali saranno sostituite da moduli fatti con polimeri, piu' sottili e flessibili. La previsione è che nel 2020 l'Europa trarrà oltre 85 gigawatt di energia dal sole, mentre gli Usa si assesteranno a 138 GW.
Quindi sempre più il connubio mobilità elettrica e fonte rinnovabile è volto a sbloccare il sistema energetico basato oggi sul consumo di risorse limitate e sulla generazione di sostanze nocive, verso l'assenza di emissioni basato un riutilizzo di materie prime con processi alimentati da fonti di energia rinnovabile.
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