Le celle delle batterie agli ioni di sodio hanno già quasi raggiunto la parità di costo con quelle agli ioni di litio

Qualsiasi tecnologia che miri a competere con le batterie agli ioni di litio (LIB) deve affrontare la sfida del rapido calo dei costi di questa tecnologia già onnipresente. Mentre le LIB continuano ad espandere il loro dominio sul mercato, le batterie agli ioni di sodio (SIB) stanno ancora aspettando il loro momento di gloria.

Tuttavia, un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università LUT in Finlandia rileva che, sebbene le SIB non abbiano ancora raggiunto una diffusione capillare sul mercato, le loro celle stanno già raggiungendo la parità di costo con le LIB.

“Le batterie agli ioni di sodio (SIB) non sono ancora state completamente implementate nelle applicazioni per veicoli elettrici, poiché la densità energetica rimane un fattore limitante. Sebbene le SIB siano già competitive in termini di costi rispetto alle batterie agli ioni di litio (LIB), la loro densità energetica gravimetrica è ancora inferiore. Questo divario potrebbe colmarsi una volta che le SIB allo stato solido entreranno nel mercato”, ha dichiarato Dominik Keiner, ricercatore junior presso la LUT School of Energy Systems, a ESS News.

Tuttavia, sono in fase di costruzione e messa in servizio i primi impianti commerciali di accumulo di energia su scala industriale, compresi progetti su scala 100 MWh. “Ciò dimostra che le SIB sono sul punto di entrare a pieno titolo nel mercato. Una volta stabilite le catene di approvvigionamento e realizzate le economie di scala, non c’è essenzialmente nulla che impedisca alle batterie agli ioni di sodio di conquistare completamente il mercato, a condizione che i lock-in LIB esistenti siano gestibili”, afferma.

Mentre le valutazioni precedenti hanno portato a risultati controversi riguardo alla competitività economica dei SIB e hanno lasciato inesplorati i potenziali impatti dei SIB sul sistema energetico in senso lato, il nuovo studio combina una modellizzazione dei costi bottom-up, che include gli sviluppi futuri delle prestazioni a livello di materiali per i SIB, con un modello globale del sistema energetico fino al 2050.

I risultati mostrano che, con i recenti sviluppi dei costi e le curve di apprendimento, le batterie non sono più una componente critica in termini di costi nel sistema energetico, con un investimento previsto per i sistemi di batterie su scala industriale compreso tra 28,5 e 51,9 euro/kWh entro il 2050. Oggi vicine alla parità di costo, le SIB potrebbero superare le LIB nel medio termine e sono meno soggette a picchi di prezzo e carenze di approvvigionamento.

Essendo una cosiddetta tecnologia drop-in, le batterie agli ioni di sodio (SIB) potrebbero essere prodotte sulle linee di produzione esistenti delle batterie agli ioni di litio (LIB) con solo piccole modifiche. Di conseguenza, le preoccupazioni relative alle carenze di approvvigionamento o ai picchi di prezzo sono in gran parte alleviate, poiché qualsiasi interruzione nella fornitura di LIB potrebbe semplicemente innescare un passaggio alle SIB, osservano i ricercatori.

Inoltre, lo studio rileva che i costi inferiori delle batterie determinano principalmente un aumento della capacità delle batterie piuttosto che un ulteriore impiego del fotovoltaico solare. Nel complesso, la struttura del sistema energetico rimane sostanzialmente invariata, con quote simili di fotovoltaico solare, anche se una maggiore capacità delle batterie consente un maggiore funzionamento dei processi power-to-X con un carico maggiore. In questo contesto, lo stoccaggio elettrochimico dell’energia non costituisce un fattore limitante per la transizione energetica globale. Di conseguenza, lo studio prevede la domanda di batterie stazionarie potenzialmente più elevata mai registrata fino ad oggi, compresa tra 67,9 e 106,5 TWh entro il 2050, superando le stime delle precedenti analisi sui sistemi energetici ottimizzati in termini di costi.

“In sintesi, in termini di costi e prestazioni, le SIB sono già mature e possono persino superare le LIB in alcuni aspetti, come l’intervallo di temperatura operativa. La densità energetica rimane l’ultimo ostacolo, ma la parità di costo è già stata raggiunta. Il superamento delle LIB su larga scala dipende principalmente dalla creazione di solide rotte di approvvigionamento, una questione di tempo e di investimenti”, afferma Keiner.

Entro il 2050, il costo livellato di stoccaggio (LCOS) dovrebbe essere inferiore per le batterie agli ioni di sodio con alti tassi di apprendimento rispetto alle batterie agli ioni di litio con bassi tassi di apprendimento, con entrambe che superano i valori di riferimento riportati in letteratura, mentre gli scenari a basso costo presentano anche rapporti energia/potenza più elevati, pur mantenendo un numero elevato di cicli.

“Guardando al 2050, stimiamo che il costo livellato dello stoccaggio (LCOS) varierà da 11,2-13,6 €/MWh nello scenario MIN-Sh (solo SIB, con tassi di apprendimento elevati) a 15,8-22,1 €/MWh nello scenario MAX-Ll (solo LIB, con tassi di apprendimento bassi). A titolo di confronto, il nostro scenario di riferimento LUT-LitRef fornisce un valore compreso tra 19,5 e 29,4 €/MWh. Queste cifre includono i costi di interfaccia (identici per SIB e LIB), ma escludono i costi dell’elettricità. In particolare, gli scenari a basso costo presentano anche rapporti energia/potenza più elevati (6-7 h contro 4-6 h), mentre il numero di cicli completi rimane elevato in tutti i casi (oltre 300)”, afferma Keiner.

Ulteriori risultati sono discussi in “Sodium‑ion battery cost projections and their impact on the global energy system transition until 2050”” pubblicato su Journal of Energy Storage.

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