Il forte fascino delle batterie metallo-aria contagia anche Tesla

25621Sui sistemi di accumulo sono oramai puntate le attenzioni sia di applicazioni in mobilità come l’automotive, che stazionarie, come le applicazioni per accumuli di energia nel sistema elettrico. Tra le nuove tecnologie di accumulo più promettenti, indubbiamente le tecnologie di tipo metallo-aria che ho approfondito in alcuni post, come quello di un interessante progetto israeliano “E-mobility: ecco le batterie alluminio-aria che promettono “mille miglia” di autonomia“. Una tecnologia, quella delle batterie metallo aria, oltre che molto promettente a livello di densità energetica raggiungibile, di grandissima valenza ambientale dal momento che è basata su di un catodo a ossigeno atmosferico e quindi aria (che riceve elettroni, riducendosi) e un anodo metallico (che cede elettroni, ossidandosi). Questa volta ha subire il forte fascino della nuova tecnologia, una azienda di riferimento nella mobilità elettrica, come l’americana Tesla, un nime che ricorda uno dei più grandi geni della fisica e dell’elettricità come il croato-americano Nikola Tesla, che ha brevettato uno schema ibrido che prevede anche l’utilizzo di questa promettente tecnologia, in un contesto sinergico fra tipi di batterie con caratteristiche complementari per assommare i vantaggi dalle diverse famiglie tecnologiche.

Schema-ibrido-metallo-aria-Tesla

Un brevetto interessante (vedi link brevetto), nonostante la versione molto “Cantinara” e ancora poco di rappresentanza quello di Tesla vista l’embrionale fase di sviluppo. L’idea alla base del brevetto è la realizzazione di uno schema range extender completamente elettrico, senza abbinamento di un motore endotermico (con relativo serbatoio di carburante) a un motore elettrico con annessa batteria di capacità relativamente modesta, utilizzando invece un pacco batterie ibrido, che abbina una batteria di capacità relativamente piccola ma con elevata densità di potenza e in grado di sopportare numerosi cicli di carica-scarica senza deteriorarsi, ad una batteria di elevata capacità ma meno propensa agli stress ed alle brusche erogazioni di corrente. In sostanza, mentre la prima delle due batterie si richiama a quelle già oggi utilizzate nelle auto elettriche o ibride, la seconda, secondo il brevetto Tesla, è basata sulla tecnologia metallo-aria. Tale tecnologia ad una densità energetica estremamente alta, abbina però la caratteristica che questa energia può essere erogata in maniera relativamente lenta, coniugata poi al fatto che, con le tecnologie ad oggi disponibili, una batteria metallo-aria si degrada più rapidamente di altri tipi di celle a fronte di un gran numero di cicli carica-scarica. Un tandem quindi fra una batteria al litio ed una metallo aria che solo con l’abbinamento è in grado a tutti i maggiori problemi attuali della trazione elettrica, riassumibili nelle seguenti, importanti caratteristiche:

  • capacità;
  • spunto;
  • costo;
  • leggerezza;
  • ingombro.

Davvero un concetto interessante che si richiama molto all’informatica e per esattezza al ruolo della cache memory (Ram o Ssd) associata a un hard disk. La memoria cache è relativamente piccola e costosa, è volatile (la Ram) ma molto veloce, consumando poca corrente (specialmente l’Ssd). Di contro, l’hard disk dispone di grande capacità, basso costo e non è volatile, ma di contro relativamente lento ed energivoro. La saggia associazione di un quantitativo relativamente lomitato di Ram o di un piccolo modulo Ssd, con un hard disk, si possono capitalizzare i rispettivi vantaggi: il dispositivo complessivo è oltre che più veloce, anche di grande capacità, con un moderato aumento di costo rispetto al costo deltesla solo hard disk. Un parallelismo che spiega meglio di ogni altro il brevetto Tesla, con la batteria metallo-aria, di grande capacità ma con limitazioni in termini di erogazione e di durata, corrispondente all’hard disk, e la batteria convenzionale, ad alta potenza ed a buona resistenza ad uso intenso e frequenti cicli di carica, ma con bassa capacità, corrispondente alla cache memory. L’unione delle tecnologie in un pacco batterie ibrido si ottiene davvero l’uovo di Colombo, cioè elevata capacità, potenza di spunto elevata, buona durata. Fondamentale in tutto questo l’elettonica dell’unità di controllo e di gestione del battery pack, che deve riuscire a gestire al meglio questa doppia personalità, presentando, per esempio l’intervento della batteria secondaria come un range extender elettrico anzichè termico, oppure facendo avvenire tutto in modo automatico attraverso logiche di ottimizzazione nella gestione del pacco batterie ibrido. In una tale configurazione, la batteria metallo-aria, secondaria, non aziona mai direttamente i motori, ma ha un ruolo di “scorta” con la quale ricaricare la batteria primaria convenzionale. quando necessario, comprese le fasi di marcia se necessario. Indubbiamente un’altra idea davvero molto promettente che può preludere anche ad ulteriori ottimizzazioni ed integrazioni come un terzo livello di accumulazione, avente potenza ancora più elevata e costituito da supercondensatori.

Sauro Secci

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