Batterie ferro-aria: ecco il sistema di accumulo ricaricabile, scalabile e flessibile di Form Energy

Fra le diverse chimiche e tecnologie messe in atto nel settore dei sistemi di accumulo, vi sono quelle della classe di celle ricaricabili metallo-aria, dotate di un anodo in metallo puro (litio, sodio, zinco, potassio magnesio, ecc) e di un catodo esterno a diretto contatto con l'aria. Ogni cella è inoltre riempita con un elettrolita non infiammabile a base d'acqua.

Il punto di forza delle batterie ferro-aria, su cui si è concentrata la Form Energy, è la componentistica principale, ossia il ferro: economico, abbondante, non tossico e sicuro.

Il principio alla base del funzionamento di questa tecnologia viene chiamato "ruggine reversibile": in estrema sintesi e semplicità, durante la fase di scarica la batteria, essendo a diretto contatto con l'aria, si ossida, convertendo il ferro in ossido di ferro, ovvero ruggine. Durante il processo opposto, ovvero la carica, la corrente elettrica converte la ruggine in ferro, riportando la batteria allo stato originale.

Attualmente le prestazioni di queste particolari batterie non sono in grado di competere con quelle delle sorelle agli ioni di litio, ma l'industria del settore sembra vedere in questa tecnologia un grande potenziale, soprattutto in merito alla possibilità di una densità energetica superiore rispetto a quelle al litio.

A febbraio 2022 l'azienda americana ha stretto un'importante collaborazione con la Georgia Power, la più grande filiale elettrica di Southern Company.

Form Energy e la nuova partner stanno lavorando per identificare un'applicazione ottimale delle batterie all'interno di un progetto da 15 megawatt/1500 megawattora (MW/MWh) di sistemi di accumulo di energia da collocare nell'area di servizio dell'utilità.

Per la Georgia Power, che fornisce elettricità a 2,7 milioni di clienti in 155 contee della Georgia, i prodotti di Form Energy - economici, sicuri e scalabili – significano poter fornire un servizio affidabile ai propri clienti, trasformando al contempo il proprio mix energetico, implementando la quota di energia rinnovabili e staccandosi dai combustibili fossili.

Il primo prodotto commerciale annunciato di Form Energy è infatti una batteria ferro-aria ricaricabile in grado di fornire elettricità per 100 ore a costi di sistema competitivi con le centrali elettriche convenzionali e a meno di 1/10 del costo degli ioni di litio.

Realizzata in ferro, questa batteria frontale può essere utilizzata continuamente per un periodo di più giorni. Ogni singolo modulo batteria, ha dichiarato l'azienda, ha all'incirca le dimensioni di una lavatrice/asciugatrice affiancata e contiene una pila di circa 50 celle alte un metro.

Le celle includono elettrodi di ferro e aria, le parti della batteria che consentono alle reazioni elettrochimiche di immagazzinare e scaricare l'elettricità. Ognuna di queste celle è riempita con elettrolita non infiammabile a base d'acqua, come l'elettrolita utilizzato nelle batterie AA.

Il sistema di raggruppamento è scalabile a più livelli: partendo dai moduli, questi sono raggruppati in involucri protetti dal punto di vista ambientale. Centinaia di questi involucri vengono a loro volta sommati in blocchi di alimentazione modulari su scala megawatt.

A seconda delle dimensioni del sistema, da decine a centinaia di questi power block possono essere collegati alla rete elettrica.

Per scala, nella sua configurazione meno densa, un sistema da un megawatt comprende mezzo acro di terra. Configurazioni a densità più elevata raggiungerebbero > 3 MW/acro. 

"I nostri sistemi di batterie possono essere collocati ovunque, anche nelle aree urbane, per soddisfare le esigenze energetiche su larga scala. Le nostre batterie completano la funzione delle batterie agli ioni di litio, consentendo un equilibrio ottimale tra la nostra tecnologia e le batterie agli ioni di litio per fornire tutto l'anno il sistema elettrico affidabile e rinnovabile a basso costo." Ha dichiarato Form Energy.

In aggiunta, poco prima di Natale, Jim Justice, il Governatore dello Stato del West Virginia, ha annunciato di aver stilato un accordo di collaborazione con la Form Energy al fine di costruire il primo impianto di produzione di batterie ferro-aria della start up su 55 acri di proprietà nel nord del West Virginia, lungo il fiume Ohio, nella città di Weirton.

Justice prevede che il nuovo stabilimento creerà un minimo di 750 nuovi posti di lavoro a tempo pieno e rappresenterà un investimento totale di circa 760 milioni di dollari.

"Da tempo a Weirton si aspettavano buone notizie", ha aggiunto il Governatore del West Virginia "Weirton ha una tradizione storica come una delle città siderurgiche più importanti d'America, un leader nazionale nella produzione di acciaio. Ora Form Energy sta aprendo le porte di un futuro nuovamente luminoso per questa città. Abbiamo strutturato un pacchetto di incentivi finanziari unico fino a 290 milioni di dollari in finanziamenti basati sulle prestazioni per supportare la loro decisione di stabilirsi a Weirton".

"Dopo un processo di selezione del sito durato un anno a livello nazionale, iniziato con l'identificazione di oltre 500 sedi candidate in 16 stati, è diventato assolutamente chiaro che Weirton, West Virginia, una storica comunità siderurgica che si trova su un fiume e ha il ricco patrimonio e il know-how per fare grandi cose con il ferro, è il luogo ideale per la nostra prima fabbrica di produzione di batterie commerciali", ha affermato Mateo Jaramillo, co-fondatore e CEO di Form Energy. "Non vediamo l'ora di lavorare con i leader della comunità di Weirton nei prossimi mesi per determinare come possiamo supportare al meglio le esigenze dei residenti locali nell'area attraverso una partnership e un coinvolgimento duraturi della comunità".

"L'annuncio di oggi è una buona notizia per Weirton e per l'intero Mountain State", ha dichiarato il senatore americano Joe Manchin. "Il nuovo impianto di produzione di Form Energy porterà tecnologie energetiche pulite e innovative nel West Virginia e metterà a frutto le vaste competenze del nostro personale per contribuire a garantire la sicurezza energetica del nostro Paese. Il West Virginia continua a essere un leader nell'innovazione energetica, e i posti di lavoro ben pagati e le nuove opportunità economiche che questo porterà sono esattamente ciò che avevo in mente quando ho negoziato l'Inflation Reduction Act. L'ho detto più e più volte: il percorso da seguire è l'innovazione, non l'eliminazione, e con questo annuncio West Virginia e Form Energy stanno facendo proprio questo".

Form Energy prevede di iniziare la costruzione della sua fabbrica di Weirton nel 2023 e di iniziare a produrre sistemi di batterie ferro-aria nel 2024 per un'ampia commercializzazione.

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