La Nasa ha presentato il prototipo di una nuova batteria allo zolfo selenio allo stato solido che potrebbe consentire la costruzione dei primi aerei elettrici veloci, sicuri ed efficienti. Il Progetto Sabers propone una tecnologia ad alta densità energetica, in grado di raggiungere 500 Wh per chilogrammo, circa il doppio di quello che oggi può fare una tradizionale batteria agli ioni di litio.
Una nuova batteria allo zolfo selenio
Una nuova batteria allo zolfo-selenio allo stato solido ha il potenziale per rivoluzionare l’industria aeronautica. Presentata dalla NASA, la nuova tecnologia non solo promette di ridurre significativamente le emissioni nocive, ma potrebbe offrire anche la possibilità di realizzare aerei elettrici più veloci ed efficienti.
Impatto ambientale dell’aviazione
È ormai risaputo che il trasporto aereo contribuisce in modo determinante alle emissioni di gas serra e all’inquinamento ambientale. Secondo l’Environmental Protection Agency (EPA), solo negli USA, i viaggi aerei commerciali rappresentano il 10% delle emissioni dei trasporti e il 3% delle emissioni totali di gas serra della nazione. I motori a reazione convenzionali fanno, infatti, affidamento sui combustibili fossili, rilasciando nell’atmosfera un’ampia gamma di sostanze inquinanti durante il volo. L’urgente necessità di ridurre l’impatto ambientale dell’industria aeronautica spinge ogni giorno ricercatori e ingegneri a cercare metodi di propulsione alternativi.
Gli aerei elettrici
Gli aerei elettrici costituiscono una soluzione promettente per mitigare l’impatto ambientale dell’aviazione. A differenza dei loro omologhi alimentati a combustibili fossili, questi ultimi non producono emissioni durante il volo, trasformandosi nell’opzione più pulita e sostenibile attualmente esistente. Tuttavia, il maggiore ostacolo alla diffusione degli aerei elettrici è tutt’oggi la tecnologia delle batterie con i suoi numerosi limiti.
La sfida della densità energetica
Decollo, atterraggio e volo prolungato richiedono agli aerei elettrici delle batterie particolarmente potenti, ossia ad elevata densità di energia. Tradotto in parole povere, significa che una batteria può immagazzinare una quantità significativa di energia in base al proprio peso. Le tradizionali batterie agli ioni di litio, comunemente utilizzate nei veicoli elettrici e nell’elettronica di consumo, hanno un rapporto peso/potenza accettabile, ma non sono all’altezza quando si tratta di soddisfare le esigenze degli aerei più grandi.
Più nel dettaglio, una batteria per un aereo elettrico avrebbe bisogno di una densità di energia di circa 800 Wh per chilogrammo per rendere il volo fattibile. Storicamente, le migliori batterie agli ioni di litio possono raggiungere una densità energetica massima di circa 250 Wh per chilogrammo, con un sostanziale divario in termini di prestazioni.
La sfida della sicurezza
Un’altra sfida significativa associata alle batterie agli ioni di litio è senz’altro quella della sicurezza. Questi sistemi di accumulo contengono materiali infiammabili, che rappresentano un potenziale rischio per l’aereo in caso di malfunzionamento o incendio. Garantire la sicurezza dei passeggeri e dell’equipaggio è fondamentale, e rende la ricerca di alternative più sicure una priorità assoluta.
La soluzione a stato solido della NASA
In risposta a queste sfide, la NASA ha lavorato diligentemente al suo progetto SABERS (Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargability and Safety). L’obiettivo è sviluppare una tecnologia che non solo fornisca la densità energetica richiesta per l’aviazione, ma migliori anche la sicurezza.
Un densità energetica di 500 Wh per kg
Il prototipo di batteria allo zolfo e selenio sviluppato dal progetto SABERS della NASA rappresenta un significativo passo avanti in questa direzione. La batteria allo stato solido mantiene la sua integrità strutturale anche se danneggiata, eliminando il rischio di incendio, che è una caratteristica fondamentale per la sicurezza degli aerei. Inoltre, il prototipo vanta un’impressionante densità di energia di 500 Wh per chilogrammo, raddoppiando di fatto la densità energetica delle tradizionali batterie agli ioni di litio.
Energia necessaria per il decollo
Una delle sfide principali nel settore dell’aviazione è la rapida scarica dell’energia necessaria per il decollo. La batteria allo zolfo-selenio della NASA eccelle in questo senso, scaricando energia dieci volte più velocemente di altre batterie allo stato solido. Anche se questo rapido rilascio di energia può portare ad un aumento della temperatura, i ricercatori hanno scoperto che la batteria allo zolfo-selenio potrebbe resistere a temperature due volte più calde di quelle tollerate dalle batterie agli ioni di litio. Oltre ai miglioramenti in termini di sicurezza e densità energetica, il team di ricerca della NASA è poi riuscito a ridurre il peso delle batterie di un impressionante 40%. Una marcia in più, che può estendere la portata e le capacità degli aerei elettrici, rendendoli più competitivi rispetto ai loro omologhi tradizionali. Gli ostacoli da superare sono ora, principalmente legati ai costi elevati delle componenti, nonchè ai rigidi test di verifica degli standard di sicurezza.
