Fraunhofer ISE inaugura il nuovo centro di ricerca sulle batterie

Sviluppo di nuove tecnologie per batterie nel laboratorio di batterie allo stato solido. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter

Lavoro in una cassetta a guanto nel laboratorio di batterie allo stato solido. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Working at one of the glove boxes in the solid-state battery laboratory. © Fraunhofer ISE / photo: Michael Spiegelhalter

Con un sistema di accumulo ibrido e un impianto fotovoltaico per lo sviluppo di nuove strategie operative, l'edificio stesso funge da «Living-Lab». © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Con il suo sistema di accumulo ibrido fotovoltaico, l'edificio stesso funge da laboratorio vivo per lo sviluppo di nuove strategie operative. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

Test di elettrodi innovativi. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Testing of new types of electrodes. © Fraunhofer ISE / photo: Michael Spiegelhalter

Nel laboratorio per test delle batterie, possono essere eseguiti anche test distruttivi. Il sindaco Martin Horn (a destra) osserva la stampa di abuso insieme al direttore dell'istituto Hans-Martin Henning (a sinistra). © Fraunhofer ISE / Foto: Simon Leisner

Oltre cento ospiti hanno partecipato all'inaugurazione del nuovo «Centro per lo stoccaggio di energia elettrica». © Fraunhofer ISE / Foto: Simon Leisner

Direttore Ministeriale Michael Kleiner del Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo del Baden-Württemberg ha tenuto un discorso di benvenuto all'apertura. © Fraunhofer ISE / Foto: Simon Leisner / Il Direttore Ministeriale Michael Kleiner del Ministero dell'Economia, del Lavoro e del Turismo del Baden-Württemberg ha tenuto un discorso di benvenuto all'apertura. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Le batterie sono un elemento chiave di un successo della transizione energetica – sia per l'elettrificazione dei trasporti, la stabilizzazione della rete elettrica o l'equilibrio delle fluttuazioni dell'energia verde. L'Istituto Fraunhofer per i Sistemi Energetici Solari ISE da anni ricerca lungo tutta la catena del valore delle batterie. Con il suo nuovo »Centro per i sistemi di accumulo di energia elettrica«, inaugurato oggi, dispone ora di laboratori all'avanguardia per la ricerca internazionale di eccellenza. Al centro della ricerca attuale vi sono il miglioramento della sostenibilità, della sicurezza e delle prestazioni delle batterie di accumulo.

Nel nuovo centro di competenza nell'area industriale di Haid a Friburgo, il Fraunhofer ISE condurrà ricerche su oltre 3.700 metri quadrati di laboratori su materiali e celle batteria innovative, svilupperà soluzioni ottimizzate per sistemi di batterie, ne promuoverà l'integrazione in diverse applicazioni e svolgerà controlli di qualità completi sulle batterie. Con il suo centro, il Fraunhofer ISE offre servizi di sviluppo e collaudo in un unico interlocutore per un ampio spettro di clienti, dai produttori di materiali e batterie, ai costruttori di macchine, fino agli integratori e operatori per l'uso in mobilità elettrica o come accumuli stazionari. L'istituto collabora anche nel riciclo e nelle questioni relative alle possibilità di ulteriore impiego di batterie esauste (Second Life).

Il centro è stato finanziato dal Ministero federale dell'istruzione e della ricerca (BMBF) e dal Ministero dell'economia, del lavoro e del turismo del Baden-Württemberg, che hanno contribuito con nove milioni di euro ciascuno. «Siamo grati per questo sostegno, che ci ha permesso di creare un'infrastruttura di ricerca con strumenti di caratterizzazione all'avanguardia, apparecchiature di processo vicine all'industria e ambienti unici. Ci permette di sviluppare in modo pratico nuovi materiali, tecnologie, processi di produzione e applicazioni, sia in collaborazione con i nostri clienti industriali, sia in stretta collaborazione con la produzione di celle batteria del Fraunhofer», spiega il direttore dell'istituto Prof. Hans-Martin Henning.

Come »Living-Lab«, anche l'edificio stesso serve alla ricerca: nel progetto »Haid-Power«, finanziato dallo Stato del Baden-Württemberg con tre milioni di euro, il centro ha ricevuto un accumulo ibrido modulare con capacità di 836 kWh, che insieme a un impianto fotovoltaico da 850 kilowatt sul tetto piano supporta l'approvvigionamento energetico dell'edificio. In condizioni di esercizio reali, si possono testare soluzioni a batteria per impieghi commerciali e industriali e nuove strategie operative, come ad esempio una gestione intelligente dei carichi. Nell'ambito del progetto finanziato dal BMBF »ecoLEPuS«, viene installata una stazione di ricarica rapida con accumulo tampone per sperimentare l'uso di batterie di Second Life in applicazioni ad alte prestazioni.

Focus della ricerca: sostenibilità, sicurezza, prestazioni

Nel quadro della transizione energetica, entro il 2045 in Germania saranno installati tra 300 e 800 gigawattora di accumuli stazionari, a seconda dello scenario. Per questo motivo, il Fraunhofer ISE indirizza la sua ricerca sulla sostenibilità delle batterie, partendo da materiali alternativi al litio, passando dallo sviluppo di processi di produzione sostenibili fino all'uso in Second Life e al riciclo a fine vita. Nel progetto attuale »PRONTO«, ad esempio, i ricercatori lavorano su una tecnologia di batterie a ioni di sodio, che evita l'uso di materie prime critiche e può essere prodotta nel Baden-Württemberg.

Con lo sviluppo rapido del mercato delle batterie, sia per applicazioni mobili che stazionarie, cresce anche la domanda di studi e test su celle e sistemi di batterie. Riducendo i costi e migliorando le prestazioni, si possono aprire molte più possibilità di impiego per gli accumulatori elettrici. Anche qui, i ricercatori lavorano lungo tutta la catena, dai materiali alla gestione operativa, per migliorare la densità energetica, le capacità di prestazione, il numero di cicli o anche il comportamento di ricarica.

«Nel nostro nuovo centro possiamo condurre caratterizzazioni a tutti i livelli, dalla microstruttura all'intero sistema, e così individuare difetti e rischi per la sicurezza in anticipo. Un tema di ricerca attuale sulla sicurezza è la propagazione, in cui una cella batteria dopo l'altra si surriscalda in una reazione a catena, liberando grandi quantità di energia», spiega il responsabile di reparto Dr. Daniel Biro. A tale scopo, il team di collaudo dispone ora di un laboratorio unico con attrezzature di sicurezza avanzate, che consentono sia test non distruttivi sia esplosioni di campioni in apposite stanze-bunker.