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Riprendo qui l'interessante discussione iniziata con Lucusta in altro thread sul futuro delle batterie, che di là era totalmente offtopic.
Qualche riferimento da cui partire:
Studio di fattibilità tecnica sull’applicabilità delle batterie al litio
nelle reti elettriche – Stato dell’arte e limiti scientifici e tecnologici
F. Alessandrini, G. B. Appetecchi, M. Conte (2010)
Batterie agli ioni di Litio e Stagno: dureranno 20 anni! (2010)
Batterie litio-stagno-grafene (2011)
High capacity lithium-air cathodes S. D. Beattie, D. M. Manolescu and S.L. Blair ( average voltage of 2.33 V and a gravimetric capacity of 5813 mAh/g of carbon. )
High Performance Lithium-ion Battery Anodes Using Silicon Nanowires
Batterie da 10 kWh/kg per il 2010 dalla Sony?!?
Ovviamente non significa che domani vado dal ferramenta e mi compro una batteria da 10 kWh e da 1 kg da montare sul mio scooter: se queste tecnologie sono oggi in laboratorio, significa che saranno sul mercato, e solo ALCUNE di queste, tra 5 o 10 anni (le batterie al litio sono state inventate nel 1991 e arrivate sul mercato nel 2011).
Ma quando ci arriveranno, sarà una rivoluzione! Anche se 10 kWh/kg forse sono solo un'utopia, sarebbe sufficiente UN kWh/kg per poter montare su un'auto una batteria da 150 kWh (150 kg) anzichè gli attuali 15 kWh, per avere un'auto elettrica da 1500 (millecinquecento!!!) km di autonomia!!
Diciamo che un valore più realistico di 0,5 kWh/kg già permetterebbe di avere nei 150 kg di batterie (peso tipico di una batteria attuale di auto elettrica, che però ha densità massima di 100 Wh/kg) 75 kWh di energia, che per consumi tipici di 0,150-0,200 kWh/km significherebbe 375-500 km di autonomia.
Per non parlare degli scooter: 0,5 kWh/kg significherebbe 10 kWh in 20 kg di batterie, tipico peso di una batteria al litio in uno "scooterino": oggi con 20 kg di batterie si possono fare 80 km, tra 10 anni con 20 kg di batterie uno scooter potrebbe fare 800 km! Quindi ovviamente le batterie non peseranno 20 kg ma 5, perchè 200 km di autonomia su uno scooter sono più che sufficienti. Ma con soli 5 kg di batterie le prestazioni saranno ovviamente migliori, in due persone o in salita!
Diciamo quindi che i mezzi elettrici di quarta generazione saranno la vera alternativa ai mezzi a benzina!
Perchè "quarta generazione"? perchè io personalmente mi sono "inventato" la categorizzazione nelle prime 3 generazioni:
1a generazione:
piombo, 36 Wh/kg;
scooter: 2000Wh/55 kg/40km/300cicli/12000km
auto: 15000 Wh/416 kg/100km/300cicli/30000km
2a generazione (abortita):
NiMH, 70 Wh/kg
scooter: 4000Wh/60 kg (unico esemplare: Vectrix)
auto: 15000 Wh/214 kg (teorici; in realtà al NiMH esistono solo auto ibride con 3 kWh di batterie!)
3a generazione (attuale):
Li, 100-150 Wh/kg
scooter: 5000 Wh/50 kg/80km/1000 cicli
auto: 16000Wh/160 kg/160km/1000 cicli
4a generazione (tra 5 anni o 10? Battery500 IBM?):
Li-Aria, Li-Zolfo, Li-Si, Li-Sn? 500 Wh/kg
scooter: 5000Wh/10kg/80km/2000 cicli oppure 25000Wh/50kg/500km/2000 cicli ?
auto: 80.000 Wh/160kg/400km/2000 cicli
Ovviamente con la 4a generazione di mezzi elettrici si presenterà un altro problema, del quale però forse conviene parlare in altro thread: la ricarica!
Per ricaricare i 16 kWh di un'auto elettrica con un impianto casalingo da 3 kW già servono 6-8 ore, ricaricare una batteria da 75 kWh è impensabile! Ci vorranno impianti da DECINE di kW, che probabilmente non potranno essere privati data la pericolosità. Ma già oggi i "distributori di energia" non possono essere privati per via della pericolosità, quindi si tratterebbe solo di aggiungere colonnine da 50 kW nei distributori di benzina (a debita distanza! :-) ). Ma poi tuttiquesti kWh andrebbero prodotti dalle centrali elettriche...
Oppure - attenzione attenzione ;-) - potrebbe esserci la Rivincita di Edison!!
Nel 1887 finì la "Guerra delle correnti" con l'affermazione della corrente alternata di Tesla.
Nel 1835 erano stati inventati i mezzi elettrici e nel 1862 le batterie al piombo di Plantè: i primi furono "uccisi" dalle auto a benzina, le seconde dal fatto che la corrente continua era diventata inutile. Una concomitanza di fattori portò insomma alla morte prematura di auto elettriche e sistemi di accumulo che potevano durare 70 anni!!!.
Oggi potremmo andare incontro a una nuova inversione di rotta e a una "rivoluzione elettrica":
- sono allo studio pannelli solari NON al silicio, che non essendo vincolati dal limite di Shockley possono raggiungere rendimenti teorici dell'80% (= 800 Wp per m2)
- le batterie Plantè possono essere fabbricate anche in casa con mezzi rudimentali e durare 70 anni
Insomma, tra 10 anni il panorama elettrico potrebbe mostrarsi moooolto interessante!
Bisogna avere pazienza...
Sono allo studio batterie al Litio-Zolfo, Litio-Silicio e Litio-Aria, con densità di energia tra 500 e 1000 Wh/kg.
Il giorno che queste batterie raggiungeranno il mercato, la mobilità elettrica farà il botto! (le migliori batterie al litio odierne arrivano a 150 Wh/kg).
Certo, ci vorrà un po', la tecnologia del litio è stata scoperta/inventata nel 1991 ed è arrivata sul mercato dei mezzi elettrici nel 2011...
Sono allo studio batterie al Litio-Zolfo, Litio-Silicio e Litio-Aria, con densità di energia tra 500 e 1000 Wh/kg.
Il giorno che queste batterie raggiungeranno il mercato, la mobilità elettrica farà il botto! (le migliori batterie al litio odierne arrivano a 150 Wh/kg).
Certo, ci vorrà un po', la tecnologia del litio è stata scoperta/inventata nel 1991 ed è arrivata sul mercato dei mezzi elettrici nel 2011...
Qualche riferimento da cui partire:
Studio di fattibilità tecnica sull’applicabilità delle batterie al litio
nelle reti elettriche – Stato dell’arte e limiti scientifici e tecnologici
F. Alessandrini, G. B. Appetecchi, M. Conte (2010)
Batterie agli ioni di Litio e Stagno: dureranno 20 anni! (2010)
Batterie litio-stagno-grafene (2011)
High capacity lithium-air cathodes S. D. Beattie, D. M. Manolescu and S.L. Blair ( average voltage of 2.33 V and a gravimetric capacity of 5813 mAh/g of carbon. )
High Performance Lithium-ion Battery Anodes Using Silicon Nanowires
Batterie da 10 kWh/kg per il 2010 dalla Sony?!?
Ovviamente non significa che domani vado dal ferramenta e mi compro una batteria da 10 kWh e da 1 kg da montare sul mio scooter: se queste tecnologie sono oggi in laboratorio, significa che saranno sul mercato, e solo ALCUNE di queste, tra 5 o 10 anni (le batterie al litio sono state inventate nel 1991 e arrivate sul mercato nel 2011).
Ma quando ci arriveranno, sarà una rivoluzione! Anche se 10 kWh/kg forse sono solo un'utopia, sarebbe sufficiente UN kWh/kg per poter montare su un'auto una batteria da 150 kWh (150 kg) anzichè gli attuali 15 kWh, per avere un'auto elettrica da 1500 (millecinquecento!!!) km di autonomia!!
Diciamo che un valore più realistico di 0,5 kWh/kg già permetterebbe di avere nei 150 kg di batterie (peso tipico di una batteria attuale di auto elettrica, che però ha densità massima di 100 Wh/kg) 75 kWh di energia, che per consumi tipici di 0,150-0,200 kWh/km significherebbe 375-500 km di autonomia.
Per non parlare degli scooter: 0,5 kWh/kg significherebbe 10 kWh in 20 kg di batterie, tipico peso di una batteria al litio in uno "scooterino": oggi con 20 kg di batterie si possono fare 80 km, tra 10 anni con 20 kg di batterie uno scooter potrebbe fare 800 km! Quindi ovviamente le batterie non peseranno 20 kg ma 5, perchè 200 km di autonomia su uno scooter sono più che sufficienti. Ma con soli 5 kg di batterie le prestazioni saranno ovviamente migliori, in due persone o in salita!
Diciamo quindi che i mezzi elettrici di quarta generazione saranno la vera alternativa ai mezzi a benzina!
Perchè "quarta generazione"? perchè io personalmente mi sono "inventato" la categorizzazione nelle prime 3 generazioni:
1a generazione:
piombo, 36 Wh/kg;
scooter: 2000Wh/55 kg/40km/300cicli/12000km
auto: 15000 Wh/416 kg/100km/300cicli/30000km
2a generazione (abortita):
NiMH, 70 Wh/kg
scooter: 4000Wh/60 kg (unico esemplare: Vectrix)
auto: 15000 Wh/214 kg (teorici; in realtà al NiMH esistono solo auto ibride con 3 kWh di batterie!)
3a generazione (attuale):
Li, 100-150 Wh/kg
scooter: 5000 Wh/50 kg/80km/1000 cicli
auto: 16000Wh/160 kg/160km/1000 cicli
4a generazione (tra 5 anni o 10? Battery500 IBM?):
Li-Aria, Li-Zolfo, Li-Si, Li-Sn? 500 Wh/kg
scooter: 5000Wh/10kg/80km/2000 cicli oppure 25000Wh/50kg/500km/2000 cicli ?
auto: 80.000 Wh/160kg/400km/2000 cicli
Ovviamente con la 4a generazione di mezzi elettrici si presenterà un altro problema, del quale però forse conviene parlare in altro thread: la ricarica!
Per ricaricare i 16 kWh di un'auto elettrica con un impianto casalingo da 3 kW già servono 6-8 ore, ricaricare una batteria da 75 kWh è impensabile! Ci vorranno impianti da DECINE di kW, che probabilmente non potranno essere privati data la pericolosità. Ma già oggi i "distributori di energia" non possono essere privati per via della pericolosità, quindi si tratterebbe solo di aggiungere colonnine da 50 kW nei distributori di benzina (a debita distanza! :-) ). Ma poi tuttiquesti kWh andrebbero prodotti dalle centrali elettriche...
Oppure - attenzione attenzione ;-) - potrebbe esserci la Rivincita di Edison!!
Nel 1887 finì la "Guerra delle correnti" con l'affermazione della corrente alternata di Tesla.
Nel 1835 erano stati inventati i mezzi elettrici e nel 1862 le batterie al piombo di Plantè: i primi furono "uccisi" dalle auto a benzina, le seconde dal fatto che la corrente continua era diventata inutile. Una concomitanza di fattori portò insomma alla morte prematura di auto elettriche e sistemi di accumulo che potevano durare 70 anni!!!.
Oggi potremmo andare incontro a una nuova inversione di rotta e a una "rivoluzione elettrica":
- sono allo studio pannelli solari NON al silicio, che non essendo vincolati dal limite di Shockley possono raggiungere rendimenti teorici dell'80% (= 800 Wp per m2)
- le batterie Plantè possono essere fabbricate anche in casa con mezzi rudimentali e durare 70 anni
Insomma, tra 10 anni il panorama elettrico potrebbe mostrarsi moooolto interessante!
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