Batterie agli ioni di litio: come il loro calo di prezzo può incoraggiare l’utilizzo di energia da fonti rinnovabili

Le energie rinnovabili sono, senza dubbio, uno dei gangli strategici su cui investire fondi per le ricerche per contrastare il Climate Change. Il quantitativo di CO₂ (uno dei gas serra atmosferici) emesso, infatti, deriva per la maggior parte dal settore energetico, come il grafico seguente sottolinea:

Che si sia iperconvinti o scettici bisogna, tuttavia, fare i conti con le limitazioni che le fonti di energia rinnovabile portano con sé. Prendendo le due fonti più famose e spesso accreditate per la produzione della cosiddetta energia verde, ovvero fotovoltaico ed eolico, possiamo vedere fin da subito che la discontinuità rappresenta una criticità con cui fare i conti. Essa si manifesta sia nel corso della giornata (banalmente, un giorno è fatto di periodi di luce e oscurità), sia durante l’anno (con ore di luce o buio in quantità differenti nello scorrere delle stagioni).

Aggirare il problema della discontinuità delle fonti rinnovabili

Il modo più immediato per ovviare a questo problema è concettualmente semplice, ma lo è molto meno dal punto di vista pratico. In primo luogo l’utilizzo di batterie in grado di accumulare l’energia in eccesso per ovviare ai periodi di scarsità. Un secondo problema contingente, e per nulla secondario, riguarda il costo sia delle tecnologie per la conversione di energia luminosa ed eolica in elettrica e sia dei dispositivi di immagazzinamento. Esse, infatti, devono competere su più fronti con i classici metodi di approvvigionamento che, spesso, prevedono l’utilizzo di combustibili fossili. Per lungo tempo questi ultimi sono risultati estremamente competitivi sul mercato dell’energia: vediamo, oggi, che la situazione si sta ribaltando.

Calo dei prezzi e capacità installata

Il calo del prezzo dell’energia da fonti rinnovabili è da ricondursi a molteplici fattori, tra cui l’abbassamento del costo di una centrale a pannelli fotovoltaici. Se nel 2009 un nuovo impianto triplicava il costo di una centrale a carbone, nel 2019 il rapporto si è invertito. Ciò ha portato ad avere un abbassamento del prezzo dell’energia dell’89% in appena un decennio. Questo è dovuto al fatto che il “combustibile” di una centrale a pannelli fotovoltaici ha un prezzo costante (ovvero, zero) mentre le tecnologie hanno visto decrescere il loro prezzo per via dell’ottimizzazione sia del processo produttivo, sia del processo di conversione grazie alla forte innovazione che c’è stata nel corso degli anni.

Le batterie agli ioni di Litio, a loro volta, costituiscono la tipologia di batterie più diffusa: basti pensare che smartphone e laptop, due prodotti tecnologici di larghissima diffusione, utilizzano le batterie al litio come dispositivi di immagazzinamento di energia. Non risulta una sorpresa, quindi, che un bene tanto diffuso abbia visto un consistente calo di prezzo tra l’inizio degli anni ‘90 e a la fine degli anni ’10. Si è passati dai 7500$ per kWh (abbondanti) del 1991 ai 181$ del 2018. Come si nota nel seguente grafico, a parte un breve periodo degli anni ’90, il prezzo ha percorso un trend in discesa:

Tale riduzione di prezzo è conseguenza del fatto che il campo dello sviluppo delle batterie ha beneficiato dei progressi tecnologici che si sono fatti nell’arco degli ultimi decenni: ciò ha consentito di produrre grossi volumi di questi dispositivi con un costo e, quindi, un prezzo sempre decrescente.

Come mai il prezzo delle batterie agli ioni di litio si è abbassato?

È importante sottolineare che non è il tempo di per sé a far scendere il prezzo. La causa va ricercata nel fatto che la capacità installata ha visto un aumento vertiginoso negli anni. La relazione tra prezzo e capacità installata è detta curva di apprendimento. Tale curva mette in luce come, a seguito del miglioramento tecnologico di un prodotto ne segua un incremento di domanda. All’incremento di domanda corrisponde una maggiore produzione da cui l’opportunità di dare origine a miglioramenti tecnologici del prodotto stesso il quale vede un abbassamento del suo costo di produzione e del suo prezzo di vendita. A tale abbassamento corrisponde un nuovo aumento di domanda e così via. Il mercato delle batterie agli ioni di litio ha subito un’enorme espansione negli ultimi decenni. Nel grafico seguente possiamo vedere come il prezzo abbia subito un forte decremento all’aumentare della capacità installata:

Tra i principali miglioramenti che hanno portato le batterie agli ioni di litio ad essere così diffuse c’è sicuramente il fatto che con gli anni la densità di energia delle stesse è aumentata notevolmente. Nel 1991 essa era di 200 wattora (Wh) per unità di volume mentre oggi eccede i 700 Wh/L. Tale miglioramento ne ha consentito la miniaturizzazione e l’utilizzo per dispositivi come gli smartphone.

Limitazioni delle batterie agli ioni di litio

Facendo un ulteriore passo avanti nel ciclo di vita delle batterie agli ioni di litio, non possiamo non sollevare una criticità dovuta allo smaltimento ed eventuale riciclo delle stesse. Infatti, se non correttamente trattate, le batterie agli ioni di litio possono disperdere sostanze estremamente nocive per l’ambiente. Non sorprende, quindi, che già oggi dovremmo iniziare a pensare ad un modo efficace ed efficiente di affrontare il problema dello smaltimento di un prodotto che ha diffusione così tanto capillare.