Altre tecnologie di accumulo di energia tramite batterie, come le batterie a flusso redox, le batterie agli ioni di sodio e le batterie metallo-aria, sono rimaste tecnologie emergenti con un volume limitato di installazioni negli ultimi anni.
La crescita del mercato dei sistemi di accumulo di energia a batterie agli ioni di litio (BESS) è stata favorita dalla rapida riduzione dei costi tecnologici e dal miglioramento delle caratteristiche prestazionali grazie al continuo sviluppo. I produttori di BESS hanno continuato a sviluppare sistemi che promettono migliori proprietà di sicurezza e densità energetiche più elevate. Queste caratteristiche prestazionali sono importanti per i clienti di BESS e saranno spesso prese in considerazione nella scelta di sistemi BESS per progetti su larga scala, insieme, ovviamente, ad altri parametri cruciali come costo, durata del ciclo di vita, durata di accumulo e C-rate. Anche il lancio di tecnologie BESS a "degrado zero", come la tecnologia TENER di CATL, ha suscitato interesse nel settore. La continua innovazione tecnologica contribuirà a consolidare il predominio dei BESS agli ioni di litio nel mercato dell'accumulo stazionario di energia nei prossimi anni. Il rapporto IDTechEx "Batteries for Stationary Energy Storage 2025-2035: Markets, Forecasts, Players, and Technologies" prevede che il mercato dei BESS agli ioni di litio raggiungerà un valore di 109 miliardi di dollari entro il 2035.
Il cambiamento e il predominio della chimica LFP
Nell'ultimo decennio, le chimiche NMC e LFP sono state le più utilizzate per i sistemi di accumulo di energia a ioni di litio (BESS). La chimica LFP è meno costosa grazie all'assenza di cobalto e nichel nel catodo, ha un ciclo di vita più lungo e generalmente presenta un rischio inferiore di instabilità termica (ed è quindi considerata potenzialmente più sicura). Di conseguenza, la composizione chimica dei BESS a ioni di litio attualmente in uso si è gradualmente spostata verso una quota maggiore di LFP, grazie a questi vantaggi. Sebbene la maggior parte della produzione di celle LFP sia concentrata in Cina, sono in corso di annuncio ulteriori progetti per la costruzione di gigafactory, che porteranno a una maggiore localizzazione della produzione e della fornitura di celle LFP per BESS in diversi paesi nel prossimo decennio.
Installazioni globali annuali di sistemi di accumulo a batterie agli ioni di litio per composizione chimica (%). Fonte: IDTechEx
Evoluzione della densità energetica dei sistemi di accumulo di energia (BESS)
Nonostante questi vantaggi, le celle LFP presentano una densità energetica inferiore rispetto alle celle NMC. La densità energetica è un parametro importante nel settore dei veicoli elettrici (EV) ad alte prestazioni, poiché i pacchi batteria con una maggiore densità energetica consentono una maggiore autonomia. Tuttavia, storicamente, la densità energetica è stata un fattore meno cruciale per le applicazioni di accumulo di energia stazionarie. Ciononostante, sempre più produttori e integratori di BESS stanno passando alle celle LFP, pertanto le differenze prestazionali tra le tecnologie dei diversi attori si stanno riducendo. Di conseguenza, ottimizzare la densità energetica a livello di sistema sta diventando sempre più importante per differenziarsi e posizionarsi in un mercato sempre più competitivo. Ciò è stato ottenuto attraverso l'utilizzo di celle LFP con fattori di forma più grandi. Le celle con fattori di forma più grandi hanno una maggiore capacità di accumulo di energia. Tuttavia, e soprattutto, l'utilizzo di celle con fattori di forma più grandi ha permesso di dedicare un volume maggiore del contenitore BESS alle celle stesse, anziché allo spazio morto, alla gestione termica o ai sistemi di conversione di potenza (PCS), aumentando così la densità energetica a livello di sistema. Questo consente di risparmiare spazio per i clienti con progetti che presentano vincoli di spazio. Inoltre, poiché per una data capacità di progetto (MWh) sarebbero necessari meno sistemi containerizzati, ciò potrebbe comportare un risparmio sui costi per i clienti a livello di progetto grazie alla riduzione dei tempi di installazione.
Narada Power ha annunciato l'utilizzo di celle da 320 Ah, con una densità energetica volumetrica di 390 Wh/L, per un sistema di accumulo di energia (BESS) containerizzato da 20 piedi da 5,11 MWh. Anche CATL ha annunciato il suo nuovo BESS containerizzato da 20 piedi da 6,25 MWh, denominato TENER, che utilizza celle con una densità energetica di 430 Wh/L. Sebbene ciò rappresenti un aumento di circa il 25% della densità energetica a livello di sistema rispetto a molti dei BESS da 5 MWh lanciati dai produttori cinesi nell'ultimo anno, CATL ha anche affermato che la tecnologia non presenta alcun degrado nei primi cinque anni di utilizzo.
Affermazioni sulla degradazione zero dei sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS)
CATL ha annunciato lo sviluppo di SEI biomimetici ed elettroliti autoassemblanti come elementi abilitanti per prestazioni a "degrado zero". Il termine biomimetico si riferisce in genere a strutture, processi o metodi di produzione che imitano o si ispirano a strutture o processi biologici. Come spiegato nel report IDTechEx, l'affermazione di "degrado zero" è probabilmente una combinazione di fattori che vanno oltre la progettazione dell'SEI e dell'elettrolita, includendo l'uso di additivi di prelitiazione durante la produzione delle batterie. Inoltre, il funzionamento del sistema di gestione della batteria (BMS) può essere modificato durante l'intero ciclo di vita della batteria per dare al cliente la percezione di "degrado zero" quando, in realtà, le celle continueranno a subire un certo grado di degradazione. Il report IDTechEx approfondisce l'analisi del "degrado zero" di CATL nelle batterie BESS e come questo possa essere raggiunto o percepito.
tecnologia di accumulo di energia tramite batterie agli ioni di litio
Nel medio termine, le batterie agli ioni di litio rimarranno la tecnologia BESS dominante. La tecnologia è consolidata ed è stata dimostrata con successo in progetti su scala di rete che raggiungono GWh. Le installazioni annuali di BESS agli ioni di litio sono cresciute significativamente in tutto il mondo, superando i 90 GWh nel 2023. Il continuo sviluppo di tecnologie da parte dei produttori di celle e BESS per migliorare le caratteristiche prestazionali contribuirà a mantenere la leadership di mercato delle tecnologie agli ioni di litio. L'innovazione continua sarà inoltre fondamentale per qualsiasi operatore per rimanere competitivo, soprattutto considerando il numero crescente di aziende che adottano la chimica LFP. In passato, le differenze di prestazioni e costi dei BESS agli ioni di litio erano più marcate tra le tecnologie che utilizzavano celle LFP e quelle che utilizzavano celle NMC. Ciò consentiva alle aziende che vendevano questi sistemi di evidenziare più facilmente i vantaggi della propria tecnologia. Nel mercato attuale, i produttori di BESS hanno lanciato BESS agli ioni di litio con densità di energia a livello di sistema più elevate per rafforzare la propria posizione di mercato, offrendo al contempo potenziali riduzioni dei costi per i clienti a livello di progetto. Questo risultato è stato ottenuto utilizzando celle con fattori di forma più grandi, e si prevede che questa tendenza chiave continui, con un numero crescente di produttori che adottano questa strategia.
