Il promettente futuro dell'accumulo di energia: 7 progetti di ricerca in corso da conoscere

2 maggio 2022
progetti di ricerca sullo stoccaggio di energia

Uno dei modi da noi raccomandati per incoraggiare la proliferazione dei prosumer di energia ha evidenziato l'importanza di un'efficiente tecnologia di stoccaggio dell'energia per la sostenibilità delle reti elettriche decentralizzate e, di conseguenza, delle energie rinnovabili.

Per migliorare l'attuale situazione dei sistemi di stoccaggio esistenti, devono essere condotti studi pertinenti, specialmente sulla reinvenzione e la modifica dei Battery Energy Storage Systems (BESS). I BESS, negli ultimi anni, hanno dimostrato di essere idealmente compatibili con i sistemi di smart grid. 

Ciò che questo significa per il futuro della sostenibilità energetica e gli obiettivi di neutralità climatica dell'UE è che le batterie di stoccaggio sono sacrosante a causa della loro accessibilità e convenienza. In questo post, discutiamo alcuni dei progetti di ricerca in corso sullo stoccaggio di energia:

1. BAT4EVER

Durante le continue sequenze di carica e scarica, le batterie subiscono microdanni e perdite di materiale. Questo evento è una certezza, e l'unico modo possibile per sostenere le batterie nonostante questo difetto è fare in modo che le batterie guariscano da sole. Rendere questa possibilità è l'obiettivo di BAT4EVER.

Il programma di ricerca sull'immagazzinamento dell'energia, che è uno dei sei progetti di ricerca Battery 2030+, è stato lanciato ed è coordinato dalla Vrije Universiteit Brussel (VUB), in Belgio, per inventare batterie ad altissime prestazioni, portare tecnologie rivoluzionarie all'ecosistema europeo delle batterie e incoraggiare la leadership europea futura nei mercati attuali e nelle applicazioni emergenti. 

BAT4EVER finora

Il programma di ricerca sull'immagazzinamento dell'energia è stato lanciato nel settembre 2020 e si prevede di concluderlo nell'agosto 2023. Finora, sono stati raggiunti i seguenti risultati notevoli:

  • I liquidi ionici sono stati inclusi con successo nei gel ionici con capacità di autorigenerazione.
  • Gli elettrodi catodici con materiale a guscio sono stati resi producibili. 
  • I polimeri per gli anodi autorigeneranti sono stati ottimizzati, e sono stati effettuati i primi test elettrochimici su celle arbitrarie.

Allo stato attuale, gli elettrodi catodici con materiale di rivestimento sono stati prodotti e devono essere ottimizzati. I processi di ottimizzazione e scalatura sono ancora in corso.

Le batterie di stoccaggio che possono ripararsi da sole sono alcune delle esigenze principali dell'ecosistema energetico in questo momento, e questa possibilità dipende dal successo di questa ricerca.

2. Programma di accelerazione dell'interfaccia batteria-genoma-materiali (BIG-MAP)

BIG-MAP, un altro progetto di ricerca sull'accumulo di energia Battery 2030+, è stato avviato e supervisionato dalla Danmarks Tekniske Universitet DTU, in Danimarca, per introdurre metodi innovativi di fast-tracking e migliorare la scoperta e l'invenzione delle batterie usando l'intelligenza artificiale (AI). In sintesi, la ricerca mira a contribuire ad aumentare di dieci volte la produzione di ultra-alto rendimento.

L'obiettivo chiave di BIG-MAP è quello di creare un laboratorio autonomo "self-driving" che possa progettare e sintetizzare nuove e migliori interfacce e materiali per batterie.

BIG-MAP finora

Due anni dopo l'inizio del progetto di ricerca sullo stoccaggio dell'energia, sono stati identificati gli obiettivi specifici necessari per raggiungere lo scopo:

  • Sviluppo dei modelli scientifici e tecnologici per una rapida scoperta delle batterie. 
  • Consegna di iniziative per assicurare un buon uso dei dati del progetto in tutta la catena di valore della scoperta della batteria. 
  • Raggiungere la comunità della batteria attraverso la catena del valore della batteria per accelerare lo sviluppo della batteria UE.

Un modello, FullProfApp, è stato sviluppato per promuovere il primo obiettivo. Alla fine della ricerca, il mondo avrà ottenuto un modo innovativo per accelerare la proliferazione di batterie di stoccaggio migliorate. 

3. HIDDEN

Il terzo progetto di ricerca sull'accumulo di energia Battery 2030+, HIDDEN, proprio come BAT4EVER, è stato concettualizzato e viene monitorato dal VTT Technical Research Centre of Finland, Finlandia, per sviluppare processi di auto-riparazione per le batterie. 

Oltre a questo, Hidden mira a battere la misura in cui la densità delle batterie Li-ion può essere aumentata del 50% nelle batterie Li-metal. Le batterie con densità più elevate hanno un tempo di funzionamento più lungo di quelle con densità inferiori. L'implicazione di questi obiettivi è la produzione di batterie autorigeneranti di piccole dimensioni che possono funzionare a lungo.

Nascosto finora

Il44% delle emissioni di carbonio in Europa proviene dai trasporti, il 27% dei quali dalle automobili. Con le batterie agli ioni di litio nelle automobili, queste emissioni sono significativamente ridotte. Le batterie agli ioni di litio, tuttavia, soffrono di crescita di dendriti che compromettono la loro durata di vita. HIDDEN mira a risolvere questo problema riducendo la crescita dei dendriti con il modello che è stato sviluppato. 

4. INSTABAT

INSTABAT è una ricerca in corso sull'immagazzinamento dell'energia monitorata dalla Commissione per l'energia atomica e le energie alternative, in Francia. È stato lanciato per sviluppare tecniche che aiuteranno a monitorare i parametri chiave di una cella della batteria Li-ion; sviluppare stati di carica più accurati, salute, potenza, energia e indicatori di sicurezza.

INSTABAT spera di raggiungere questo obiettivo sviluppando tecnologie e funzionalità di rilevamento intelligente che sono incorporate in una cella della batteria e possono leggere e riportare parametri come la temperatura, il flusso di calore, la pressione, la deformazione, la concentrazione e la distribuzione del litio, la concentrazione e la distribuzione di CO2, l'impedenza assoluta e la polarizzazione. 

Alla fine di questa ricerca, i proprietari di batterie di stoccaggio saranno stati in grado di monitorare efficacemente gli stati delle loro batterie in modo da poter prendere le misure pertinenti per correggere il rettificabile. Inoltre, questa ricerca aiuta anche a ottimizzare la durata e le prestazioni delle batterie, aiutando i proprietari delle batterie a prevenire possibili guasti alle stesse.

5. SENSIBAT

SENSIBAT, inaugurato da Ikerlan Technology Research Centre, Spagna, condivide un obiettivo comune con INSTABAT. Oltre a costruire tecnologie di rilevamento per monitorare gli stati delle celle delle batterie Li-ion, la ricerca sull'immagazzinamento dell'energia mira anche a raggiungere la capacità di auto-guarigione delle batterie Li-ion, studiando la riciclabilità delle celle e facendo analisi costi-benefici per le batterie con questi sensori di monitoraggio. Un altro grande obiettivo della ricerca è l'integrazione del sensore sviluppato 1Ah e 5Ah celle di batteria a sacchetto.

Il risultato di questa ricerca non solo permetterà di monitorare da vicino e mantenere le batterie di stoccaggio, ma implementerà anche la capacità di auto-guarigione così come una migliore scoperta dei materiali. 

SENSIBAT finora

SENSIBAT è stato in grado di integrare sensori che stimano le prestazioni elettrochimiche delle celle delle batterie.

Inoltre, la produzione dei sensori di livello uno è iniziata e dovrebbe essere completata entro la prima metà della durata della ricerca.

6. SPARTACUS

SPARTACUS è l'altra faccia della medaglia INSTABAT. Cioè, è una ricerca con un focus globale sull'aumento della consapevolezza della situazione delle batterie e di conseguenza sul miglioramento della loro manutenzione. Il metodo che SPARTACUS porta, tuttavia, è leggermente diverso. I sensori sviluppati in questa ricerca sull'immagazzinamento dell'energia rilevano il degrado e i meccanismi di guasto appena prima di una perdita di prestazioni. Questa caratteristica può essere paragonata al segnale di "batteria scarica" che i vostri gadget vi lanciano per farvi fare il prossimo passo necessario. 

I benefici che trarremo da questa ricerca sono:

  • Le batterie possono funzionare per più vite. 
  • Sistema avanzato di gestione della batteria. 

7. Batterie Green REdox floW ad alte prestazioni a prezzi accessibili (HIGREEW) 

HIGREEW mira a sviluppare e convalidare batterie avanzate REdox floW. La ricerca, iniziata nel novembre 2019 e monitorata dal Centro De Investigacion Cooperativa De Energias Alternativas Fundacion, Cic Energigune Fundazioa, Spagna, spera di ottenere batterie di stoccaggio basate su un nuovo elettrolita organico solubile in acqua e a basso costo per un'alta densità energetica e una lunga durata. 

Obiettivi di HIGREEW

  • Definizioni delle specifiche
  • Ottimizzazione dei materiali e dei componenti
  • Progettazione e ingegneria della pila
  • Prototipo di batteria 

Il successo di questa ricerca porterà allo sviluppo di batterie più sostenibili dal punto di vista ambientale, con una maggiore potenza e densità di energia, offrendo anche una vita più lunga.

CONCLUSIONE 

La ricerca è la spina dorsale dell'innovazione. Nei loro variegati scopi e obiettivi, gli studi discussi in questo post condividono tutti un obiettivo comune: la sostenibilità delle energie rinnovabili. I successi di questi studi lasceranno un enorme impatto positivo sugli obiettivi di decarbonizzazione dell'UE.

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