La cosa che sta cambiando il mondo quest’anno sono…le batterie
Sono profondamente addolorato per la guerra e per il ruolo dell’America in essa. Stamattina il Times ha pubblicato un articolo straordinario che mostrava la tecnologia su cui abbiamo investito denaro e talento. A quanto pare, esiste un nuovissimo missile della Lockheed, chiamato PrSM, pronunciato “prism” e abbreviazione di Precision Strike Missile. Si tratta di un missile balistico a corto raggio, progettato per “detonare appena sopra il bersaglio e sparare piccoli proiettili di tungsteno verso l’esterno”. E il primo giorno di guerra, mentre bombardavamo la scuola femminile di Minab, a quanto pare ne abbiamo fatto detonare uno appena sopra una palestra dove si stava svolgendo un torneo di pallavolo femminile, e 21 persone sono morte.
Le immagini riprese dal suolo e dai satelliti mostrano la palestra con segni di bruciatura e il tetto parzialmente crollato. I filmati dall’interno della scuola mostrano finestre distrutte, danni causati dal fuoco e macchie di sangue.
Quindi non posso parlare della guerra: la mia analisi del primo giorno, un mese fa, mi sembra fondata e, come vedrete nei link qui sotto, sta diventando verità assoluta: il conflitto spingerà persone e paesi verso le energie rinnovabili. Ma Dio non a questo prezzo.
Oggi, invece, parlerò di ciò che la tecnologia può fare quando puntiamo non alla distruzione, ma al progresso. In particolare, parlerò delle batterie. Se gli ultimi tre anni sono stati dedicati ai pannelli solari e alle turbine eoliche, quest’anno – e i prossimi anni – saranno altrettanto importanti per i sistemi di accumulo dell’energia che producono.
La batteria per l’auto elettrica di Ford
Ai tempi dell’invenzione dell’automobile, la gente capì subito che, per molti aspetti, i veicoli elettrici erano superiori alle loro controparti a benzina: più silenziosi, più puliti, più economici da gestire. Il problema era sempre la batteria: era difficile immagazzinare energia sufficiente per percorrere più di ottanta chilometri circa, mentre un serbatoio pieno di benzina era un concentrato di energia: 75 litri potevano tranquillamente andare da Boston a New York. Nel 1914 Henry Ford confermò di star lavorando con Thomas Edison allo sviluppo di un’auto elettrica economica. “Il problema finora è stato quello di costruire una batteria leggera che potesse funzionare per lunghe distanze senza bisogno di ricarica“, disse, e non ci riuscì mai. Aggiungiamo due gradi alla temperatura della Terra.
In realtà, l’autonomia dei veicoli elettrici è rimasta pressoché invariata per tutto il secolo. Alcuni hanno avuto delle idee, ma non sono andate molto lontano, almeno non rapidamente. Se volete davvero rattristarvi, ecco la storia, raccontata da Charles J. Murray, della prima batteria agli ioni di litio.
La prima versione, sviluppata da M. Stanley Whittingham alla Exxon nel 1972, non ebbe grande successo. Fu prodotta in piccoli volumi dalla Exxon, presentata a una fiera di veicoli elettrici a Chicago nel 1977 e utilizzata brevemente come batteria a bottone. Ma poi la Exxon la abbandonò.
Ma altri continuarono a lavorare sodo: un esperto di Oxford, John Goodenough, mise a punto nuove formule chimiche negli anni ’80, e uno scienziato della Sony, Akira Yoshino, trovò il modo di rendere il sistema molto più sicuro, permettendo alla sua azienda di lanciare la prima versione commerciale nel 1991. Nel 1996, collaborarono con Nissan per il primo veicolo elettrico con batteria agli ioni di litio, con un’autonomia di circa 200 chilometri. (Nel 2019, Whittingham, Goodenough e Yoshino hanno condiviso il Premio Nobel per la Fisica; a 97 anni, Whittingham è stato il vincitore più anziano).
Costanti miglioramenti: ioni di litio e sodio
Da allora, i costanti miglioramenti delle batterie agli ioni di litio sono stati al centro della rivoluzione dell’accumulo di energia. Sono diventate molto, molto più economiche e molto, molto più leggere, tanto che ora non è affatto strano vedere auto in grado di percorrere la distanza tra New York e Boston e ritorno con una sola carica. David Fickling ha un buon parametro per mostrare i progressi: il prezzo per immagazzinare quattro ore di elettricità è ora ben al di sotto dei 100 dollari per megawatt, anche se il prezzo del petrolio supera i 100 dollari al barile.
Negli ultimi anni questi progressi sono stati rapidi e inarrestabili, ma non si tratta solo di litio. I cinesi (maestri nel settore delle batterie) hanno capito come replicare gli stessi risultati con il sodio: Marija Maisch ha riportato a gennaio che queste batterie a base di sale si stanno avvicinando alla parità di prezzo e prestazioni, se non per le auto, almeno per le batterie di grandi dimensioni.
Sono in fase di costruzione e messa in funzione i primi impianti commerciali di accumulo di energia a batteria su larga scala, inclusi progetti da 100 MWh. “Questo dimostra che le batterie agli ioni di sodio sono sul punto di entrare a pieno titolo nel mercato. Una volta consolidate le catene di approvvigionamento e sfruttate le economie di scala, non ci sarà praticamente nulla che impedisca alle batterie agli ioni di sodio di conquistare completamente il mercato, a condizione che i vincoli esistenti con le batterie agli ioni di litio siano gestibili“, afferma un finlandese.
Verso batterie a stato solido
Nel frattempo, la possibilità di una batteria a stato solido sembra diventare concreta. A gennaio avevo riportato la notizia che un altro team finlandese, presso un’azienda dal nome improbabile, Donut Labs, aveva annunciato l’intenzione di produrre motociclette con questo tipo di batteria entro la fine del primo trimestre dell’anno. L’annuncio era stato accolto con scetticismo, che è persistito anche dopo la pubblicazione di sempre più dati da parte di Donut. Ma il motivo di tanto entusiasmo è chiaro. Come ha affermato Dan Neil la scorsa settimana sul Wall Street Journal, una batteria di questo tipo porrebbe fine, una volta per tutte, alle discussioni sulla “paura dell’autonomia” che ancora oggi impediscono ad alcuni di salire a bordo di un veicolo elettrico.
Al CES 2026 di Las Vegas, a gennaio, Donut Lab ha presentato una batteria con una densità energetica di 400 Wh per chilogrammo, circa il doppio rispetto alle tipiche batterie al litio ferro fosfato (LFP) attualmente in produzione. L’azienda afferma che la batteria Donut può essere caricata completamente in cinque minuti, ha una durata praticamente illimitata (100.000 cicli di carica), non risente delle variazioni di temperatura (da -30°C a 100°C) e non contiene terre rare, metalli preziosi o elettroliti liquidi infiammabili. Grazie a tutte queste caratteristiche, Donut Lab sostiene che la sua produzione sarà più economica rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio.
Se, a titolo di esperimento mentale, inserissimo i valori nominali di Donut nel pacco batterie di una Tesla Model 3 RWD Long Range dell’anno in corso, ad esempio, otterremmo una berlina elettrica di medie dimensioni con un’autonomia nominale di 870 miglia, rispetto alle 363 miglia della versione senza Donut.
Nessuno sa ancora se Donut Labs abbia risolto il caso: ha pubblicato una serie di rapporti tecnici, ma secondo Fred Lambert di Electrek non hanno ancora dimostrato le loro affermazioni più importanti sulla densità energetica e la lunga durata. Ma anche se i finlandesi non dovessero riuscirci nel 2026, batterie a stato solido simili non sono lontane. Le grandi aziende cinesi, CATL e BYD, hanno annunciato nelle ultime settimane di aver iniziato a testare batterie a stato solido su auto in grado di percorrere 800 miglia con una carica. Come riporta Peter Thompson,
Changan Automobile ha dichiarato che inizierà le installazioni di prova entro la fine del terzo trimestre del 2026. Con una densità energetica di 400 Wh/kg, l’azienda afferma che la sua batteria a stato solido “Golden Bell” può offrire un’autonomia di oltre 1.500 km (932 miglia) secondo il ciclo CLTC.
Mercoledì, durante l’evento “Battery Night“, Chery, un altro importante produttore automobilistico cinese, ha presentato la sua batteria interamente a stato solido, in grado di raggiungere un’autonomia di oltre 1.500 km (932 miglia).
Non solo Cina
E anche se la Cina è in testa, non è solo la Cina.
A settembre, Mercedes ha percorso oltre 1.200 km (745 miglia) con una EQS modificata, utilizzando celle a stato solido da 106 Ah fornite dall’azienda statunitense Factorial Energy. All’inizio di quest’anno, Factorial ha lanciato negli Stati Uniti il primo programma commerciale di batterie a stato solido, frutto di una collaborazione con Karma Automotive.
In realtà, l’America non è così indietro rispetto alla Cina nel settore delle batterie come in altre tecnologie. Sebbene il Partito Repubblicano sia riuscito a cancellare la maggior parte dei fondi previsti dall‘Inflation Reduction Act di Biden, quantità significative sono state erogate prima dell’insediamento di Trump, e hanno finanziato, tra le altre cose, un numero utile di fabbriche di batterie, tanto che, come riportato la scorsa settimana da Julian Spector,
Il Paese ha compiuto progressi sorprendenti nella produzione interna di questi sistemi di accumulo di energia, anziché dipendere dalle importazioni dalla Cina.
Gli Stati Uniti hanno già una capacità sufficiente a soddisfare la domanda di contenitori per batterie di rete completi. Ciò implica il collegamento delle celle delle batterie all’elettronica di alimentazione, ai sistemi di controllo e alle apparecchiature di sicurezza all’interno di contenitori in acciaio resistenti alle intemperie, pronti per l’installazione. Entro la fine di quest’anno, gli Stati Uniti raggiungeranno anche l’autosufficienza in una parte della catena di approvvigionamento a maggior valore aggiunto: le celle delle batterie stesse. Si tratta di un importante successo industriale che porterà migliaia di posti di lavoro altamente tecnologici in tutto il paese.
“Per la prima volta, gli Stati Uniti hanno ora la capacità di soddisfare il 100% della domanda interna di progetti di accumulo di energia con sistemi costruiti in America“, ha dichiarato Noah Roberts, direttore esecutivo della US Energy Storage Coalition, durante una conferenza stampa telefonica di mercoledì. “Si tratta di un cambiamento fondamentale rispetto a solo un anno e mezzo fa, quando la maggior parte dei sistemi di accumulo a batteria veniva importata.”
Batterie e reti elettriche
Ed è qui che le cose iniziano a farsi davvero interessanti, perché queste batterie stanno improvvisamente confluendo nelle reti elettriche, rendendo così ancora più potenti gli impianti solari ed eolici, già di per sé preziosi. In sostanza, stanno trasformando la notte in una giornata di sole.
Ecco perché ora è il momento di tornare all’inizio di questo articolo e dare un’occhiata al grafico, per gentile concessione di Nick Fulghum di Ember. Mostra la rete elettrica della California ieri. L’enorme macchia gialla al centro rappresenta la produzione di energia solare, la fonte di approvvigionamento assolutamente dominante dalle 8:00 alle 18:30 circa, quando crolla rapidamente a zero. Questo fenomeno, chiamato “tramonto”, era un tempo il principale argomento contro l’energia solare.
Ma ora guardate quella macchia viola alla sua destra: si tratta di batterie che entrano in funzione al calar del sole. Queste batterie hanno trascorso il pomeriggio ad assorbire energia solare – energia solare a basso costo – e ora la stanno reimmettendo nella rete. Mentre i californiani tornano a casa dal lavoro, accendono le luci, preparano la cena, iniziano a caricare le loro auto elettriche e azionano le macchine per i margarita ghiacciati (forse ho un’idea idealizzata della vita in California), le batterie forniscono la maggior parte dell’energia, superando l’energia importata (molta della quale è anch’essa rinnovabile), il gas naturale e altre fonti come il nucleare. (Noterete anche che il vento si sta intensificando, con le brezze che iniziano a soffiare dal Pacifico).
California a batteria
Questo è completamente diverso da come sarebbe apparso questo grafico anche solo uno o due anni fa. Ecco come Fulghum lo ha spiegato su LinkedIn, con alcuni numeri che meritano di essere esaminati.
Alle 19:00, le batterie hanno raggiunto una potenza di 12,3 GW, soddisfacendo il 42,8% della domanda della rete!
Per dare un’idea di questa potenza durante le ore di punta, è equivalente alla potenza di:
– 15-20 centrali a gas a ciclo combinato
– 6 dighe di Hoover – Più del picco di domanda totale di Portogallo o Grecia E non si tratta più solo di un breve picco. Le batterie sono rimaste al di sopra del 20% della domanda della rete dalle 17:50 alle 21:35, quasi quattro ore, e oltre
Ed ecco il punto: tutto questo è successo in un batter d’occhio.
Oltre il 90% del parco batterie della California è stato costruito negli ultimi cinque anni. La potenza totale installata supera ora i 17 GW, rispetto agli 1,3 GW del 2020.
In tutto il mondo
Questo potrebbe accadere ovunque negli Stati Uniti e nel mondo: sta già accadendo in gran parte del mondo, soprattutto in Cina, ovviamente. Come sottolinea Ben Payton su Reuters, è iniziata la corsa all’energia solare “24 ore su 24”. Cita un grande progetto negli Emirati Arabi Uniti, che (ammesso che sfugga agli attuali folli bombardamenti) sta
combinando l’impianto solare con un’enorme capacità di accumulo a batteria, l’obiettivo è immagazzinare una quantità di energia sufficiente a generare durante le ore diurne, in modo da avere a disposizione un minimo di 1 GW di elettricità – sufficiente ad alimentare tra 500.000 e un milione di abitazioni – 24 ore su 24, 365 giorni all’anno.
Dall’altra parte del mondo, in Cile
punta ad ampliare la capacità di accumulo di energia tramite batterie. Il Paese sudamericano dispone di 9 GW di capacità di accumulo in funzione, in costruzione o in fase di collaudo, con ulteriori 27 GW in fase di sviluppo, secondo l’associazione di settore ACERA.
“Il Cile è un paese molto lungo, quindi dipendiamo molto dalla rete di trasmissione per trasportare l’energia dal nord, dove abbiamo molta energia solare, e anche dall’estremo sud, dove abbiamo molta energia eolica”, afferma María Teresa Ruiz-Tagle, direttrice esecutiva del Corporate Leaders Group for Climate Action (CLG) Cile. “Pertanto, avere progetti di accumulo di energia tramite batterie in diversi punti del paese potrebbe anche aiutare il sistema.”
Aggiunge inoltre che lo stoccaggio è fondamentale per affrontare il problema dell’incapacità della rete elettrica di assorbire l’energia solare ed eolica nei momenti di picco di produzione. Si tratta di un problema crescente a livello globale, Cile compreso. Nel 2024, il 19% di tutta l’energia elettrica prodotta da fonti solari ed eoliche nel paese ha dovuto essere limitata.
Siamo solo all’inizio
E i miracoli tecnologici sono solo all’inizio. Ad esempio, Christopher Mims ha riportato la scorsa settimana sul Journal la notizia di una nuova generazione di “batterie termiche” che immagazzinano l’energia solare sotto forma di calore anziché di elettricità, perfette per l’utilizzo in processi industriali ad alta temperatura.
La chimica e l’ingegneria di questa innovativa batteria al cemento sono volutamente semplici, in modo da renderla scalabile e competitiva in termini di costi. Basta prendere la calce viva, altrimenti nota come ossido di calcio, e aggiungere acqua. Il risultato è l’idrossido di calcio, l’antico cemento romano.
Questa reazione rilascia una grande quantità di calore. È essenzialmente la stessa cosa che accade quando si mescola un sacco di cemento acquistato oggi in ferramenta. Gli ingegneri romani sfruttarono quel calore per creare un calcestruzzo a presa rapida, che permise loro di costruire il Pantheon e altre meraviglie.
Ma la reazione è anche reversibile: se si riscalda nuovamente il cemento a sufficienza, è possibile espellere l’acqua e produrre nuovamente calce viva. Se eseguita correttamente, è possibile ricaricarla, scaricarla e ricaricarla ancora, molte volte. Proprio come una batteria.
La tecnologia, sviluppata da una start-up dell’Illinois, è attualmente in fase di sperimentazione presso una fabbrica di elettrodomestici in Ohio.
Nello stabilimento Kitchen-Aid di Whirlpool in Ohio, l’azienda ha riscontrato che il sistema funziona “addirittura meglio del previsto“, afferma Scot Blommel, responsabile senior della sostenibilità globale di Whirlpool.
La batteria quantistica
Nel frattempo, la scorsa settimana in Australia i ricercatori hanno annunciato la prima “batteria quantistica” a ricarica rapida.
Secondo il CSIRO, le batterie quantistiche sfruttano proprietà uniche della meccanica quantistica come la sovrapposizione e l’entanglement, mentre le batterie tradizionali si basano in genere su reazioni chimiche.
“La batteria progettata dai ricercatori ha una microcavità organica multistrato e si ricarica in modalità wireless tramite laser“, ha dichiarato il CSIRO. “Il team ha utilizzato tecniche di spettroscopia avanzate per confermare il comportamento di ricarica del prototipo, che ha dimostrato di conservare l’energia immagazzinata per un periodo di tempo sei ordini di grandezza superiore al tempo necessario per la ricarica.”
In un articolo pubblicato su The Conversation, Quach ha spiegato un aspetto controintuitivo del comportamento delle batterie quantistiche, secondo il quale le unità si caricano più velocemente quando sono caricate insieme rispetto a quando si caricano singolarmente.
“Supponiamo che la tua batteria quantistica abbia N unità di accumulo e che ogni unità impieghi un secondo per caricarsi. Gli effetti collettivi implicano che, se tutte le unità vengono caricate contemporaneamente, ogni unità impiegherà solo 1/√N secondi per caricarsi“, ha scritto Quach.
Tecnologie rivoluzionarie
Capisco cosa sia una batteria quantistica? In realtà no. Ma ne afferro il concetto generale: stiamo assistendo allo sviluppo rapido di tecnologie rivoluzionarie provenienti da diverse direzioni, che potrebbero – se ci impegnassimo al massimo per implementarle il più velocemente possibile – darci qualche possibilità nella lotta contro il cambiamento climatico.
Ci darebbe anche qualche speranza di liberarci da quel vecchio mezzo di stoccaggio energetico, il barile di petrolio, prima che altre persone muoiano nelle orribili guerre che si combattono per il suo possesso. Ma ovviamente ciò metterebbe in discussione il potere dei più ricchi d’America, ed è per questo che il nostro attuale governo continuerà a finanziare la Lockheed, così che possa scoprire come uccidere delle ragazze che giocano a pallavolo con dei proiettili di tungsteno.
Dobbiamo fare una scelta cruciale su dove indirizzare la nostra intelligenza, la nostra tecnologia, le nostre speranze. Il 3 novembre non arriva mai abbastanza presto.
Grafico: Ember, via The Crucial Years – Questo straordinario grafico è stato preso in prestito da Nicholas Fulghum del think tank europeo Ember. Ne ho spiegato il significato qui sopra, ma credetemi, è uno dei grafici più belli che abbia mai visto. La rete elettrica della California due giorni fa.
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