Dati per un migliore flusso di vanadio
Un database dinamico sull'economia globale del vanadio è destinato a far progredire l'uso di speciali sistemi di stoccaggio dell'energia e quindi la transizione energetica
Annunci
Il vanadio è una materia prima fondamentale. Il metallo può essere utilizzato per costruire le cosiddette batterie a flusso redox, che immagazzinano l'elettricità in modo più duraturo rispetto alle batterie agli ioni di litio. Ciò le rende un elemento importante per la transizione energetica. Tuttavia, l'offerta di vanadio è ancora insufficiente e la volatilità dei prezzi frena gli investimenti. Un database creato dai ricercatori del Paul Scherrer Institute PSI dovrebbe porre rimedio a questa situazione.
Gli scienziati del PSI hanno creato un database dinamico per il vanadio, un'importante materia prima. Questo metallo ha un enorme potenziale per la transizione energetica. Le batterie a flusso redox al vanadio (VRFB) sono in grado di immagazzinare elettricità più a lungo rispetto alla tecnologia agli ioni di litio, ampiamente utilizzata. Questo le rende particolarmente adatte a immagazzinare l'energia eolica e solare in eccesso in grandi impianti e a reimmetterla in rete in un secondo momento. Possono quindi fungere da tamponi energetici, stabilizzando la rete elettrica e garantendo la fornitura di elettricità anche durante un dunkelflaute, un periodo in cui né il vento né il sole producono abbastanza elettricità. La mancanza di tali strutture di stoccaggio è considerata una delle maggiori sfide per la transizione energetica, poiché l'approvvigionamento di energia eolica e solare è meno costante di quello dell'elettricità prodotta da centrali a carbone o a gas.
Benjamin Rogers, studente di dottorato presso il PSI e il Politecnico di Zurigo, ha trascorso oltre due anni a raccogliere dati da tutti gli attori dell'industria del vanadio nel mondo, dagli operatori delle miniere all'industria di trasformazione, per compilare il database. Ha svolto questo lavoro all'interno del team di Sarbajit Banerjee, responsabile del Laboratorio per la ricerca sulle batterie presso il PSI Center for Energy and Environmental Sciences e professore di chimica al Politecnico di Zurigo. Il database comprende informazioni sui depositi minerari sospetti e confermati da cui è possibile estrarre il vanadio in modo economico, nonché sui volumi di estrazione pianificati e raggiunti, sulla domanda, sui metodi e sulle quantità di lavorazione, sui prezzi e su altri dati chiave rilevanti. Tutti questi dati sono stati inseriti in una sorta di "mappa globale vivente" del vanadio, che viene costantemente aggiornata per riflettere gli sviluppi attuali ed è a disposizione di tutti gli operatori del settore - aziende, governi e scienziati. "Si tratta di creare una base affidabile per prendere decisioni politiche e di investimento", afferma Rogers, "cosa che finora è mancata". Di conseguenza, il mercato del vanadio, relativamente piccolo, è ancora molto volatile: i prezzi fluttuano molto, motivo per cui molte aziende sono riluttanti a investire nell'estrazione. Di conseguenza, la fornitura del metallo non è garantita in modo affidabile.
Dominio del mercato e volatilità dei prezzi
Sebbene esistano sufficienti depositi di vanadio in tutto il mondo, il metallo è stato a lungo considerato troppo raro e troppo costoso per essere una soluzione completa per lo stoccaggio dell'elettricità verde in eccesso. Da allora i prezzi sono scesi, ma così tanto che le nuove miniere previste in Australia sono sull'orlo del collasso economico. La ragione principale di queste forti fluttuazioni è la concentrazione del mercato: oltre il 60% delle 150.000 tonnellate prodotte annualmente in tutto il mondo proviene dalla Cina, mentre il resto viene estratto quasi esclusivamente in Russia, Sudafrica e Brasile. Anche Paesi come l'Australia, il Canada, gli Stati Uniti e il Kazakistan dispongono di grandi riserve, che però non sono state quasi mai sfruttate.
Finora il vanadio è stato utilizzato principalmente per rafforzare le leghe di acciaio strutturale. Una modifica della legge cinese a seguito del grave terremoto del 2008 ha reso obbligatoria l'aggiunta di vanadio, provocando un forte aumento della domanda e dei prezzi. Tuttavia, la fine del boom edilizio cinese ha portato a un calo dei prezzi, che ha messo a rischio i progetti minerari già in corso in Australia.
Dati affidabili sulle materie prime
"L'obiettivo del nostro progetto è evitare questi estremi di prezzo, consentendo così alla produzione di vanadio di diventare più affidabile e sostenibile", spiega Sarbajit Banerjee. Chimico di formazione, studia da anni questo metallo come materiale per i catodi delle batterie, i catalizzatori e la tecnologia informatica. Il suo gruppo di ricerca ha già dato vita a due start-up nel settore. Una sta progettando catodi di vanadio, l'altra sta sviluppando processi per estrarre il litio dall'acqua utilizzando il vanadio. "A questo proposito, abbiamo avuto contatti con la scena per un bel po' di tempo e tutti hanno riconosciuto la necessità di un progetto come il nostro", riferisce Banerjee.
Il partner principale nello sviluppo del database è Vanitec, un'associazione che comprende molti operatori del settore specializzati nel vanadio.
Per garantire l'affidabilità dei dati, i ricercatori li hanno verificati in modo indipendente, per quanto possibile. "La parte più difficile non è stata ottenere i dati", dice Rogers, "ma armonizzarli". I dati in arrivo si basano su un'ampia varietà di metodi di conteggio e devono essere standardizzati per garantire una buona comparabilità.
Sono necessari modelli di finanziamento innovativi
Parametri affidabili consentono alle aziende grandi e piccole, agli investitori e ai responsabili politici di pianificare a lungo termine. Questo è importante anche perché spesso passano dieci o addirittura quindici anni dalla scoperta di un giacimento all'effettiva estrazione e vendita del metallo. "Molte grandi società minerarie che possono permettersi di superare questo periodo senza investitori non entreranno nel mercato del vanadio fino a quando non avranno raggiunto un volume di almeno 500.000 tonnellate all'anno", afferma Banerjee.
Per questo motivo il suo team suggerisce che, oltre ai dati, sono necessari modelli di finanziamento innovativi. Un'idea è quella delle garanzie di acquisto a lungo termine. L'India, che ha bisogno di molto vanadio, potrebbe ad esempio promettere all'Australia di acquistarne una certa quantità all'anno non appena le miniere del Paese inizieranno a produrlo.
Un'altra opzione è nota come leasing di risorse, già pratica comune per alcuni altri metalli. Il Paese che estrae il vanadio "affitta" il suo vanadio per un determinato periodo di tempo, per così dire. Ciò consente ai Paesi che producono risorse naturali di mantenerne la proprietà, riducendo al contempo l'investimento di capitale e il rischio dell'acquirente e garantendo una domanda stabile.
Il più grande impianto di accumulo di batterie al mondo sarà presto completato in Svizzera
Le batterie di flusso al vanadio redox sono utilizzate principalmente come sistemi di accumulo stazionario su larga scala per stabilizzare la rete elettrica, in particolare nei parchi eolici e solari o per le utenze industriali. Tuttavia, sono adatte anche per l'uso in grandi complessi residenziali e per l'alimentazione dei centri dati, che richiedono sempre più elettricità, non da ultimo a causa della rapida espansione dell'intelligenza artificiale. A Laufenburg, in Svizzera, si sta costruendo il più grande impianto di batterie di flusso al vanadio redox del mondo, proprio accanto a un centro dati di intelligenza artificiale. Con 960 serbatoi e 250 milioni di litri di elettrolita liquido, l'impianto dovrebbe fornire una capacità di stoccaggio di 1,6 gigawattora.
Banerjee e Rogers sperano che questo esempio costituisca un precedente in Europa e che le batterie di flusso al vanadio redox vengano utilizzate più diffusamente per far progredire la transizione energetica. "Siamo a un punto di svolta importante", afferma Banerjee. "Se riusciamo a estrarre il vanadio in modo efficiente ed economico e a produrre batterie come queste in gran numero, potremmo contribuire in modo significativo a un approvvigionamento energetico stabile e sostenibile". Con il nuovo database dinamico, i ricercatori del PSI aiutano altri mercati ad accedere alle informazioni necessarie e a sfruttare più rapidamente il potenziale di questa tecnologia.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Altre notizie dal dipartimento scienza
