Nel mondo degli UPS si è ormai concretamente affacciata un’alternativa, quella dell’utilizzo delle batterie agli ioni di litio rispetto a quelle tradizionali al piombo-acido a valvola, come abbiamo già avuto modo di raccontare in passato. Ma quali sono esattamente le caratteristiche tecniche che consentono di rendere le batterie agli ioni di litio una tecnologia di stoccaggio energetico particolarmente interessante?
Cosa sono le batterie
Per comprenderle appieno occorre partire dal concetto stesso di batteria: è possibile definire quest’ultima come un dispositivo elettrochimico che immagazzina energia e la libera sotto forma di elettricità. Le batterie generalmente sono disposte in gruppi e possono essere collegate in serie e/o in parallelo per ottenere tensioni e correnti adatte alle varie applicazioni. Ogni batteria contiene un catodo (positivo) e un anodo (negativo) sospesi in un elettrolita, il quale funge da catalizzatore per la reazione elettrochimica che produce la carica e la scarica come flusso di ioni da un elettrodo all’altro e impedisce che gli elettroni accumulatisi sull’anodo tornino al catodo in assenza di carico. La reazione chimica provoca una differenza di potenziale (cioè la tensione) nella carica tra il catodo e l’anodo con l’accumulo degli elettroni sull’anodo. Collegando un carico ai terminali della batteria tramite un cavo, si induce un flusso di corrente che scarica la batteria mano a mano che gli elettroni (cioè la corrente) migrano dall’anodo (terminale negativo) al carico e quindi al catodo (terminale positivo). La principale differenza tra una batteria agli ioni di litio e una batteria al piombo-acido è la composizione chimica dei materiali impiegati negli elettrodi e nell’elettrolita. Nella maggior parte delle moderne batterie agli ioni di litio viene utilizzato un ossido metallico per il catodo e un materiale al carbonio per l’anodo, mentre la soluzione elettrolitica è un sale di litio sciolto in un solvente organico. Una batteria al piombo-acido, invece, contiene un catodo in diossido di piombo, un anodo in piombo e l’elettrolita costituito da acido solforico.
I vantaggi degli ioni al litio: non solo la durata
Fin qui, la descrizione tecnica, ma quali sono i reali vantaggi? Quello principale riguarda la durata almeno doppia rispetto ai sistemi al piombo-acido a valvola. In un periodo di 15 anni è probabile che le batterie al piombo-acido a valvola debbano essere sostituite 2-3 volte, mentre in un analogo intervallo temporale quelle agli ioni di litio non lo sono mai, per cui questa tecnologia consente di risparmiare e ridurre la manutenzione. C’è poi da considerare il fattore della temperatura più alta (40 °C) rispetto a quella delle batterie al piombo-acido (20-25 °C): questo comporta che le batterie agli ioni di litio sono in grado di tollerare una temperatura ambiente superiore senza che la loro durata si riduca, con vantaggi importanti dal punto di vista dei minori costi di raffreddamento. Altro punto importante è la compattezza: dal momento che i sistemi di batterie agli ioni di litio sono dal 50 all’80% più compatti, lo spazio risparmiato può essere impiegato in maniera più produttiva, per cui i costi totali di possesso dei sistemi agli ioni di litio potrebbero ridursi ulteriormente. Infine, più in generale, c’è un fattore di costi complessivi: i costi totali di possesso (al 2016) dei sistemi di UPS agli ioni di litio generalmente sono dal 10 al 40% inferiori rispetto a quelli dei sistemi al piombo acido a valvola in un periodo di 10 anni.
Una tecnologia perfetta per i Data Center
Riassumendo: la tecnologia delle batterie agli ioni di litio si è evoluta al punto che attualmente rappresenta una soluzione finanziariamente fattibile per le nuove applicazioni ed è sicura nelle applicazioni di maggiori dimensioni, ad esempio autoveicoli elettrici e UPS per Data Center. Le batterie agli ioni di litio per UPS sono più piccole, più leggere, si ricaricano più rapidamente e durano almeno il doppio di quelle al piombo-acido, che attualmente rappresentano la tecnologia di stoccaggio energetico più diffusa. La tecnologia agli ioni di litio è senza dubbio quella più ecologica e sorprendentemente quella con il costo totale di possesso più basso, nonostante i costi di acquisto iniziali superiori.
