Batteria al Sodio/Cloruro di Nichel (ZEBRA)

La batteria al sodio/cloruro di nichel EmissionBatteryResearch Activity

sostanzialmente similealla batteria sodio/zolfo

sodio/zolfo cambia soltanto il materiale di un elettrodo, zolfo.

Le principali caratteristiche tecniche che contraddistinguonoquesta tecnologia, che vedono unadifferenza limitata tra energia specifica e potenzaspecifica, rendono questa tecnologia trasversale ossia adatta sia ad applicazioni in potenza chein energia.

caratterizza questa tecnologia, comparativamente alle altre tipologie di accumulo elettrochimico esclusione della tecnologia al sodio/zolfo),

applicazioni in energia.

Nelle batterie sodio/cloruri metallici durante le reazioni di ossidoriduzione associate ai processi dicarica e

ioni sodio migrano reversibilmente da un elettrodo all’altro.

Durante la scarica, in corrispondenza della superficie di contatto sodio

sodio vieneossidato liberando elettroni. Gli ioni sodio, attraverso l’elettrolita, migrano verso il comparto catodico, gli elettroni provenienti dal circuito esterno riducono il cloruro di nichel, e si forma cloruro di sodio e nichel. elaborazione [13][18][19])

Durante la carica le reazioni descritte procedono in senso inverso.

Per ottenere una struttura omogenea ed affidabile la cella elementare è in genere di dimensioni ridotte avendo, di conseguenza, una piccola capacità. Pertanto, per realizzare una batteria avente una certa capacità complessiva ed una certa tensione ai morsetti, si ricorre al collegamento in serie e parallelo di un numero molto elevato di celle elementari. L’involucro della batteria è caratterizzato da un’adeguata coibentazione termica,per consentire di minimizzare l’energia necessaria per riscaldare e tener caldi gli elementi e ridurre lo scambio termico con l’ambiente circostante.

Le reazioni che avvengono al suo interno non determinano la produzione di riducendoil problema di ventilazione del locale batterie per diluire eventuali emissionipericolose.

51 4.2.1.2.2 Batteria al Sodio/Cloruro di Nichel (ZEBRA)

La batteria al sodio/cloruro di nichel, nota anche con l’acronimo

EmissionBatteryResearch Activity) è, dal punto di vista della strutturae delle prestazioni, sostanzialmente similealla batteria sodio/zolfo. Dal punto di vista della struttura, rispetto alla batteria sodio/zolfo cambia soltanto il materiale di un elettrodo,costituito da cloruro di nickel invece che da

Le principali caratteristiche tecniche che contraddistinguonoquesta tecnologia, che vedono unadifferenza limitata tra energia specifica e potenzaspecifica, rendono questa tecnologia trasversale ossia adatta sia ad applicazioni in potenza chein energia.In particolare, l’energia specifica elevata che caratterizza questa tecnologia, comparativamente alle altre tipologie di accumulo elettrochimico esclusione della tecnologia al sodio/zolfo), rende questa tecnologia particolarmente adatta ad

Fig30 batteria Sodio/Zolfo (fonte [13]) e batterie sodio/cloruri metallici

durante le reazioni di ossidoriduzione associate ai processi dicarica e scarica, gli reversibilmente da un Durante la scarica, in corrispondenza della superficie di contatto sodio-elettrolita, il sodio vieneossidato liberando elettroni. Gli ioni sodio, attraverso l’elettrolita, ano verso il comparto catodico, dove gli elettroni provenienti dal circuito l cloruro di nichel, e si cloruro di sodio e nichel. (fonte Durante la carica le reazioni descritte enere una struttura omogenea ed affidabile la cella elementare è in genere di dimensioni ridotte avendo, di conseguenza, una piccola capacità. Pertanto, per realizzare una batteria avente una certa capacità complessiva ed una certa tensione ai morsetti, si ricorre al collegamento in serie e parallelo di un o di celle elementari. L’involucro della batteria è caratterizzato ’adeguata coibentazione termica,per consentire di minimizzare l’energia necessaria per riscaldare e tener caldi gli elementi e ridurre lo scambio termico con Le reazioni che avvengono al suo interno non determinano la produzione di gas, riducendoil problema di ventilazione del locale batterie per diluire eventuali

ZEBRA (Zero strutturae delle prestazioni, . Dal punto di vista della struttura, rispetto alla batteria costituito da cloruro di nickel invece che da

Le principali caratteristiche tecniche che contraddistinguonoquesta tecnologia, che vedono unadifferenza limitata tra energia specifica e potenzaspecifica, rendono questa tecnologia trasversale,

l’energia specifica elevata che caratterizza questa tecnologia, comparativamente alle altre tipologie di accumulo elettrochimico (ad rende questa tecnologia particolarmente adatta ad

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Caratteristica Valore

Capacità (Ah) 32

Energia specifica (Wh/kg) 160

Potenza specifica (W/kg) 170

Efficienza energetica di carica/scarica (%) 90 Rendimento Amperometrico (%) 100

Durata (n° di cicli) 2.500 ÷ 3.000

Temperatura di funzionamento (°C range) insensibilità alla temperatura Tab10 Caratteristiche tecniche delle batterie al sodio/cloruro di nichel

Per quanto riguarda le applicazioni di questa tipologia di accumulatori attualmente esistenti a livello mondiale, è stato realizzato un unico impianto in Italia da FIAMM, Elettronica Santerno, Terni Energia e Galilea ad Almisano (Vicenza) costituito da 10 moduli da23 kWh ciascuno, accoppiato adun impianto fotovoltaico al fine di accumulare l'energia in eccesso prodotta dal sistema e riutilizzarlo nei periodi di maggiore richiesta.

Inoltre, risultano in fase di sviluppo tre progetti di dimensioni ridotte, per un totale di circa 500 kW (432 kWh) la cui realizzazione è prevista negli Stati Uniti e prevede l’utilizzo di tecnologia FIAMM. Il costo di questa tecnologia è stimabile tra i 1.200 ed i 2.100 €/kWh, in funzione della taglia del sistema, che spazia dapoche decine di kilowattora per applicazioni residenzialifino a qualche Megawattora per applicazioniutility scale.

53 4.2.1.3 Batterie a circolazione elettrolitica

Le batterie a circolazione di elettrolita consentonol’accumulo di energia elettrica mediante soluzionielettrolitiche contenenti differenti coppieredox, utilizzando reazioni accoppiate di ossidoriduzionein cui sia i reagenti che i prodotti direazione sono disciolti in soluzioneacquosa. Le soluzioni dell’elettrolita positivo e negativo sonoimmagazzinate in serbatoi, messe in circolazione dapompe, e si interfacciano attraverso una membrana(separatore) che permette lo scambio ionico, impedendotuttavia il mescolamento delle soluzioni.

La loro caratteristica più importante è il disaccoppiamentotra le caratteristiche di potenza e dienergia,infatti, la potenza che la batteria è in gradodi erogare/assorbire è in funzione della quantità di elettrolita che prende parte alla reazione istanteper istante (compatibilmente con la velocità dellareazione) e quindi dalla superficie della membranae dalla portata delle pompe, mentre la capacità di accumulo è legata alla quantità di liquido totale equindi alla capienza dei serbatoi.

Si possono individuare diverse tipologie di batteriea circolazione di elettrolita, tra cui quelle al Vanadio,al Vanadio/Bromo, al Polisolfuro di Bromuro,al Ferro/Cromo, allo Zinco/Bromo ed allo Zinco/Cerium.