Batterie a idrogeno: il ruolo della sperimentazione

Batterie a idrogeno: che cosa sono e come funzionano?

Le batterie a idrogeno o celle a combustibile a idrogeno, sono sistemi in grado di generare elettricità a partire dall’idrogeno, un vettore energetico considerato pulito perché, nel caso dell’idrogeno verde nel processo di conversione, l’unico sottoprodotto è l’acqua.

Riguardo al principio di funzionamento all’interno della cella, l’idrogeno viene fatto reagire con l’ossigeno attraverso una membrana elettrolitica. La reazione chimica produce energia elettrica, calore e acqua. A differenza delle batterie tradizionali (come quelle agli ioni di litio), le celle a combustibile non accumulano energia in senso stretto, ma la generano continuamente finché hanno idrogeno a disposizione.

Quali sono le differenze principali con le batterie tradizionali?

Le batterie convenzionali immagazzinano elettricità, le celle a idrogeno la producono on demand. In questo senso si può parlare di una tecnologia di accumulo che si confronta con una tecnologia di generazione.

Una batteria a idrogeno poi può funzionare per diversi giorni, a patto che il serbatoio venga rifornito con prestazioni diverse in termini di durata. Infine le batterie a idrogeno non rilasciano emissioni di CO2, ma solo vapore acqueo.

Quali sono i vantaggi delle batterie a idrogeno?

Le batterie a idrogeno sono in grado di garantire una grande autonomia e tempi di rifornimento molto più rapidi rispetto alla ricarica di una batteria elettrica tradizionale. Per questo motivo possono essere considerate una soluzione ideale per settori come i trasporti sostenibili pesanti, per la logistica green e per l’industria in generale e l‘hard-to-abate in particolare. Inoltre, l’idrogeno può essere prodotto da energie rinnovabili, rendendo il sistema sostenibile.

Quali sono i limiti delle batterie a idrogeno?

Nello sviluppo delle batterie a idrogeno il principale ostacolo oggi è la produzione di idrogeno verde, ancora costosa rispetto a quello “grigio” derivato dal gas naturale. Anche la rete di distribuzione è limitata: mancano stazioni di rifornimento diffuse. Infine, le celle a combustibile hanno un costo elevato, sebbene in rapido calo.

Idrogeno verde e decarbonizzazione

L’idrogeno rientra tra i pilastri della decarbonizzazione. Le batterie a idrogeno potrebbero affiancare o in parte sostituire quelle elettriche in determinati contesti, contribuendo a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e a garantire maggiore flessibilità energetica.

Una partnership strategica per le batterie a idrogeno

Il mondo della ricerca e dell’innovazione per le batterie a idrogeno vede l’avvio di una collaborazione che può cambiare lo scenario dell’accumulo energetico green. 

Green Energy Storage (GES), innovativa PMI italiana specializzata in batterie a flusso green, e RINA, gruppo multinazionale di consulenza ingegneristica, ispezione e certificazione, hanno siglato un accordo per lo sviluppo e la realizzazione di una batteria a idrogeno messa a punto da GES, il cui primo prototipo è atteso per dicembre 2025.

L’alleanza strategica punta a supportare GES nel passaggio da un prototipo in scala di laboratorio al prodotto finale pronto per il mercato, grazie all’esperienza di RINA.

Quali sono le caratteristiche della tecnologia della batteria a idrogeno GES?

La batteria sviluppata da GES è un sistema ibrido idrogeno/liquido basato su un elettrolita liquido a base di manganese. La caratteristica più innovativa risiede nella capacità della cella di integrare la produzione e il riassorbimento di idrogeno in un ciclo chiuso, eliminando così la necessità di serbatoi esterni.

Le altre caratteristiche tecniche di questa soluzione sono:

• Una chimica “green”: con la batteria che utilizza materiali attivi abbondanti, non tossici, a basso impatto ambientale e riciclabili, come il manganese.
• Una modularità e una scalabilità: specifiche di un sistema progettato con componenti di energia e potenza indipendenti, consentendo un’estensione flessibile fino a raggiungere le dimensioni di MegaWatt (MW).
• Una durata e una affidabilità in grado di garantire un ciclo di vita stimato che supera i 12.000 cicli, paragonabili a circa 15-20 anni di utilizzo. Questo garantisce una notevole ottimizzazione dei costi (LCOS) e una riduzione del volume dei materiali impiegati rispetto alle batterie a flusso convenzionali.

A questi vantaggi si aggiungono componenti hardware e software avanzati. GES produce internamente membrane e catalizzatori, assicurando un controllo diretto sulla qualità e l’efficienza del sistema. Inoltre, l’integrazione di sensori di Intelligenza artificiale, algoritmi di machine learning e un sistema BMS (Building Management System) evoluto garantisce sicurezza operativa, una diagnostica predittiva e un’efficace integrazione con altri sistemi ibridi.

In cosa consiste il ruolo di RINA?

L’accordo assegna a RINA un ruolo in diverse fasi del progetto. Nello specifico, RINA si occuperà di:

1. Della validazione tecnologica che permette di assicurare che la soluzione risponda ai più alti standard di affidabilità e performance.
2. Dell’ottimizzazione ingegneristica per garantire che il sistema sia efficiente, scalabile e pienamente conforme alle normative vigenti.
3. Della go-to-market strategy per assistere GES nella definizione della strategia di commercializzazione per facilitare l’ingresso della tecnologia nel settore energetico.

Matteo Mazzotta, CEO di GES, ha commentato: «Questa partnership rappresenta per noi un tassello fondamentale per accelerare lo sviluppo della nostra tecnologia. Il contributo di RINA, con la sua esperienza internazionale e la profonda competenza in ambito ingegneristico e normativo, non solo rafforza la solidità tecnica del nostro progetto, ma ne attesta il valore in vista di una futura industrializzazione».

Dello stesso avviso Michele Budetta, Amministratore Delegato di RINA Consulting: «Siamo entusiasti di affiancare GES nello sviluppo di una tecnologia così innovativa e promettente. Il nostro compito sarà accompagnare GES nel passaggio dal laboratorio al mercato, contribuendo a rendere questa soluzione tecnologicamente robusta, conforme alle normative e pronta ad affrontare le sfide energetiche del futuro».

Il profilo di GES e di RINA

Green Energy Storage (GES) è stata fondata nel 2015 per la produzione di batterie a flusso green per l’accumulo stazionario di energia da fonti rinnovabili. Grazie a un team di ricerca internazionale e a una solida pipeline brevettuale, opera sulla frontiera tecnologica del settore.

RINA è un fornitore globale di servizi nei settori Energia, Marine, Infrastrutture & Mobilità, Certificazione e Industria. RINA partecipa attivamente allo sviluppo di nuovi standard normativi a livello internazionale.