Nuove batterie col doppio di potenza per l’aviazione civile

Gli aerei richiedono enormi quantità di energia e quindi molto carburante per innalzarsi in volo e per rimanere in aria mentre volano, e rilasciano nell'atmosfera una grande varietà di sostanze inquinanti e gas a effetto serra. La U.S. Environmental Protection Agency, l'agenzia americana per la protezione dell'ambiente, stima che negli Stati Uniti i viaggi aerei commerciali siano responsabili del 10% delle emissioni dell’intero settore dei trasporti e del 3% del totale delle emissioni di gas serra.

Le batterie al litio non sono in grado di fornire abbastanza energia per il decollo di un aereo di linea

Esistono già alcuni modelli di aerei elettrici di piccole dimensioni, ma sono in grado di percorrere soltanto distanze di poche centinaia di km.  Il fatto è che, per kg di peso, le batterie elettriche attualmente sul mercato hanno "densità energetica" molto inferiore di quella del kerosene. Per decollare, un grande aereo commerciale avrebbe bisogno di una batteria con una densità energetica di circa 800 wattora per chilogrammo, ma finora le batterie più potenti avevano una densità energetica di soli 250 wattora per chilogrammo, di che permettere il decollo solo a piccoli aerei da turismo.

Attualmente, la stragrande maggioranza dei veicoli elettrici usa batterie al litio, lo stesso tipo di batterie che sono che troviamo nei nostri telefoni portabili e nei laptop. Anche se le batterie al litio hanno un elevato rapporto potenza/peso e resistono alle alte temperature, esse non sono ancora in grado di fornire agli aerei di grandi dimensioni l'energia necessaria per decollare e per volare molto lontano. Inoltre, le batterie al litio sono realizzate elettroliti liquidi, dei materiali altamente infiammabili che, in caso di malfunzionamento, rappresentano per gli aerei un forte rischio.

La soluzione: la produzione di batterie ricaricabili a base di elettroliti solidi

Da anni la NASA lavora al progetto SABERS (Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargability and Safety), cioè allo sviluppo di una batteria con la potenza e l'efficienza necessarie per alimentare un aereo commerciale. Le batterie allo stato solido sono batterie ricaricabili a base di elettroliti solidi, che fanno quindi a meno di liquidi infiammabili e che mantengono la loro struttura solida anche quando vengono danneggiate, eliminando così il rischio d’incendio. Il nuovo prototipo di batteria al selenio di zolfo presentato recentemente dalla NASA, non solo molto è più sicuro delle tradizionali batterie al litio, ma anche molto più potente. Stando a CleanTechnica, il prototipo ha una densità energetica di 500 wattora per chilogrammo, il doppio della densità energetica di una batteria al litio.

Le batterie per aerei devono essere molto leggere, ma anche capaci di scaricare molto rapidamente il loro potenziale elettrico

Gli aerei non solo richiedono molta energia e quindi batterie è in grado di immagazzinarne grandi quantità, ma queste batterie devono anche essere in grado di scaricare l’energia abbastanza velocemente da fornirne abbastanza per il decollo, cioè la fase più energivora del volo. La nuova batteria al selenio di zolfo presentata dalla NASA scarica l'energia 10 volte più velocemente di qualsiasi altra batteria a stato solido prodotta finora. Questo rilascio rapido di energia può causare un'impennata della temperatura della batteria, ma quella al selenio di zolfo è in grado di resistere a temperature due volte superiori a quelle cui sono in grado di resistere le batterie al litio.

Stando ai ricercatori della NASA, la nuova batteria al selenio di zolfo è anche più leggera del 40% rispetto a quelle realizzate all’inizio della ricerca. Batterie più leggere significano possibilità di installare più batterie negli aerei negli aerei elettrici e quindi di immagazzinare più elettricità, migliorandone la portata.

Le nuove batterie dovranno ancora superare i severissimi test cui sono sottoposti tutti i nuovi componenti per aerei commerciali

"Stiamo iniziando ad avvicinarci a questa nuova frontiera della ricerca sulle batterie, le quali potrebbero fare molto di più di quanto non siano in grado di fare le attuali batterie al litio", ha dichiarato Rocco Viggiano, ricercatore principale di SABERS presso il Glenn Research Center della NASA, "le possibilità sono davvero incredibili".

Ci vorrà comunque ancora parecchio tempo prima di vedere queste nuove batterie al selenio di zolfo alimentare i motori degli aerei elettrici. Le batterie allo stato solido sono infatti costose da produrre e ogni nuovo componente da utilizzare su un aereo commerciale deve essere sottoposto a tutta una serie di rigorosi test prima di ottenere il definitivo nulla osta. Tuttavia, questo nuovo passo effettuato nella ricerca sull’accumulo di energia elettrica rappresenta uno sviluppo entusiasmante, in grado di rivoluzionare a termine tutto il settore del trasporto aereo.

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