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Oltre gli ioni di litio: ARPA-E scommette su un nuovo accumulo di energia
È troppo presto per dire se l'agenzia ARPA-E del Dipartimento dell'Energia ha raggiunto un traguardo tecnologico, ma vale la pena seguire da vicino la ricerca che finanzia.
ARPA-E ha annunciato ieri 130 milioni di dollari per 66 sovvenzioni che hanno il potenziale per un cambiamento di trasformazione dell'energia. Ci sono infatti alcune idee audaci nella lista, come le turbine eoliche fatte di stoffa e un'ala oscillante subacquea che ottiene energia dalle maree e dai fiumi. In un cambiamento quest'anno, molti progetti si concentrano sull'utilizzo dell'abbondante gas naturale negli Stati Uniti (vedi elenco completo qui e la scelta dei progetti di spicco di Kevin Bullis qui).
Ma come i precedenti programmi di sovvenzione, lo stoccaggio di energia è in cima alla lista delle priorità dell'ARPA-E, con circa 20 progetti finanziati in quest'area, alcuni fino a mezzo milione di dollari. La società che ha ricevuto la sovvenzione più grande è PolyPlus Battery Company, che ha ricevuto anche questa estate 9 milioni di dollari dall'Advanced Manufacturing Office del DOE. Il denaro dell'ARPA-E, che è sia per PolyPlus Battery che per Johnson Controls, è quello di sviluppare una batteria acquosa ricaricabile al litio-zolfo che promette una migliore densità energetica rispetto alle odierne batterie agli ioni di litio.
La parola chiave è acquoso, afferma il ricercatore associato Thomas Conry presso PolyPlus Battery. Negli ultimi 30 anni, le tradizionali batterie Li-S non acquose sono rimaste bloccate in laboratorio, incapaci di passare alla realtà commerciale. PolyPlus ha avuto scoperte nella chimica che risolvono molti degli ostacoli.
L'azienda sta sviluppando per la prima volta una batteria al litio per acqua di mare e batterie ricaricabili al litio ad aria. La chiave di tutte le batterie progettate è una membrana in ceramica che è impermeabile all'acqua e consente il passaggio degli ioni di litio. La sovvenzione di produzione è focalizzata sui metodi per produrre questo e altri componenti su larga scala, afferma Conry. (Vedi, hai una svolta nella batteria? Hai bisogno di amici nella produzione.)
Un'altra azienda, Vorbeck Materials, ha ricevuto una sovvenzione di 1,5 milioni di dollari per una batteria al litio e zolfo che migliorerebbe la densità energetica e il tempo di ricarica delle batterie odierne. Sharp Laboratories of America, nel frattempo, ha ottenuto 2,9 milioni di dollari per una batteria agli ioni di sodio che spera ridurrà drasticamente il costo di stoccaggio della rete.
Sono state assegnate anche sovvenzioni per celle a combustibile, batterie a flusso e ricerca sull'accumulo termico. NREL, ad esempio, ha ricevuto una sovvenzione per sviluppare un sistema per convertire il calore dalla luce solare concentrata in elettricità utilizzando materiali termoelettrici. Tipicamente, i progetti ARPA-E, che sono ad alto rischio, mirano a produrre un prototipo entro due o tre anni, con la speranza che un prodotto possa poi essere commercializzato.
È risaputo che le innovazioni nell'accumulo di energia e nelle batterie richiedono anni (vedi Toyota Plugs Away at the Next-Gen Electric-Car Battery). E come la maggior parte degli imprenditori energetici ti dirà, ricevere finanziamenti iniziali di capitale di rischio per qualsiasi cosa relativa a nuovi tipi di accumulo di energia è una proposta difficile dati i lunghi tempi e costi di sviluppo. In questo senso, la sovvenzione di ARPA-E, uno dei pochi programmi energetici governativi che generalmente gode di un supporto bipartisan, è vitale per esplorare quali tecnologie di storage hanno il potenziale per avere successo con i prodotti di oggi.