La batteria di flusso solare raggiunge il 20% di efficienza
(Rinnovabili.it) – La tecnologia fotovoltaica incontra quella dell’accumulo e si fonde in un unico dispositivo. Un ibrido in grado di generare energia dal sole e di accumularla a tempo indefinito. È la nuova batteria di flusso solare creata da un team internazionali di chimici e ingegneri, guidato dall’Università del Wisconsin-Madison.
Il connubio tra produzione e stoccaggio, soprattutto in campo fotovoltaico, non è una novità. Ma il gruppo è riuscito a migliorare notevolmente l’efficienza di conversione per questa soluzione, accorciando il percorso tra laboratorio e mercato. Il dispositivo è costituito da celle solari in silicio combinate con materiali avanzati. Il tutto inserito in un’architettura progettata ad hoc.
Nel dettaglio, la tecnologia combina gli funzionalità delle celle fotovoltaiche con quella delle batterie di flusso o flow battery. Di cosa si tratta? Di dispositivi d’accumulo elettrochimico ricaricabili che utilizzano serbatoi di elettroliti liquidi. A differenza di quelle a ioni di litio, le flow battery offrono un layout flessibile e una longevità quasi illimitata; di contro sono relativamente meno potenti e richiedono componenti elettronici più sofisticati.
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Nonostante ciò, grazie alle basse esigenze di manutenzione e all’alta tolleranza di sovraccarico offrono un’interessante opzione per l’accumulo fisso su larga scala. Il nuovo lavoro, pubblicato il 13 luglio sulla rivista Nature Materials (testo in inglese), regala a questa tecnologia una nuova chance per imporsi sul mercato. Il team di ricerca afferma, infatti, che la loro batteria di flusso solare ha raggiunto un’efficienza record del 20%; un risultato che è del 40% superiore al precedente record di settore.
Dal punto di vista fotovoltaico, il gruppo ha sfruttato le perovskiti, la cui efficienza di conversione è oggi a oltre il 25%, per realizzare celle in tandem con il silicio. La squadra ha confezionato le nuove unità realizzando un ulteriore e innovativo strato di protezione sulla superficie. Per la batteria a flusso, i chimici della Wisconsin-Madison hanno impiegato la modellazione teorica al fine di selezionare una coppia di sostanze che operassero alla tensione ideale in base alle caratteristiche della cella, massimizzando l’efficienza. Si tratta di composti organici a basso costo e ampimente disponibili, dissolti in una soluzione acquosa salata.
“Grazie a una buona corrispondenza tra la cella solare e batteria, il dispositivo ha mantenuto un’alta efficienza per centinaia di ore e centinaia di cicli di carica-scarica conservando la maggior parte della sua capacità”, si legge nella ricerca. La sfida, ora, è quella di trasformare le batterie di flusso solari in soluzioni reali per l’accumulo fisso, aumentando le dimensioni e la scala dei piccoli prototipi prodotti dal laboratorio. Non solo. Gli scienziati stanno lavorando per aumentare ulteriormente l’efficienza, sperimentando allo stesso tempo dei “compromessi pratici” per ridurne il costo.
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Il lavoro è stato svolto in collaborazione con i ricercatori dell’Università del New South Wales e dell’Università di Sydney in Australia, dell’Utah State University negli USA,della King Abdullah University of Science and Technology in Arabia Saudita e della City University di Hong Kong.