Storage elettrostatico al grafene
Oltre i limiti delle batterie elettrochimiche
Un nuovo modo di immagazzinare energia: una tecnologia elettrostatica che si basa sui principi fondamentali della fisica, non su reazioni chimiche.
Supercondensatori elettrostatici al grafene
Sicurezza, stabilità e zero rischi.
Nel panorama delle tecnologie per l’accumulo di energia, SAENSS sviluppa e distribuisce soluzioni di storage elettrostatico avanzato basate su grafene, progettate per superare i limiti strutturali delle batterie elettrochimiche tradizionali, in particolare quelle al litio.
Lo storage elettrostatico al grafene rappresenta una piattaforma tecnologica pensata per applicazioni industriali, infrastrutturali ed energetiche dove affidabilità, sicurezza e sostenibilità non sono opzionali.
Due approcci radicalmente diversi all’accumulo di energia
Storage elettrostatico SAENSS al grafene
I sistemi SAENSS immagazzinano energia attraverso un processo puramente elettrostatico: la carica elettrica viene accumulata alle interfacce tra elettrodi ed elettrolita, senza reazioni chimiche interne.
L’impiego del grafene, materiale bidimensionale con straordinarie proprietà fisiche, consente:
Dal punto di vista della fisica, l’energia è contenuta nel campo elettrico generato dalla separazione di cariche. Questo si traduce in:
È un approccio intrinsecamente stabile, progettato per durare.
Batterie elettrochimiche al litio
Le batterie al litio funzionano secondo un principio completamente diverso: l’energia viene immagazzinata attraverso reazioni chimiche di ossidoriduzione che coinvolgono gli elettrodi e l’elettrolita.
Durante ogni ciclo:
Questo consente un’elevata densità energetica, ma introduce limiti strutturali:
Due approcci radicalmente diversi all’accumulo di energia
Storage elettrostatico SAENSS al grafene
I sistemi SAENSS immagazzinano energia attraverso un processo puramente elettrostatico: la carica elettrica viene accumulata alle interfacce tra elettrodi ed elettrolita, senza reazioni chimiche interne.
L’impiego del grafene, materiale bidimensionale con straordinarie proprietà fisiche, consente:
Dal punto di vista della fisica, l’energia è contenuta nel campo elettrico generato dalla separazione di cariche. Questo si traduce in:
È un approccio intrinsecamente stabile, progettato per durare.
Batterie elettrochimiche al litio
Le batterie al litio funzionano secondo un principio completamente diverso: l’energia viene immagazzinata attraverso reazioni chimiche di ossidoriduzione che coinvolgono gli elettrodi e l’elettrolita.
Durante ogni ciclo:
Questo consente un’elevata densità energetica, ma introduce limiti strutturali:
SAENSS funziona attraverso separazione elettrostatica delle cariche. Gli elettrodi in grafene ad altissima area superficiale (fino a 2600 m²/g) accumulano cariche elettriche sulla superficie, senza movimento ionico, senza elettrolita liquido, senza reazioni chimiche. L’energia è immagazzinata in forma di campo elettrico puro tra le armature del condensatore.
Le batterie elettrochimiche – litio-ione (NMC, NCA, LFP), sodio-ione, litio-metallo, flow batteries – accumulano energia attraverso reazioni redox reversibili. Gli ioni si muovono tra anodo e catodo attraverso un elettrolita, modificando la struttura cristallina degli elettrodi. Questo processo genera sempre calore, crea pressioni interne, provoca stress meccanici e degrado irreversibile.
Tecnicamente: capacità C = ε₀εᵣA/d, dove l’area A è massimizzata dal grafene nanostrutturato e la distanza d è minimizzata dalla tecnologia di incapsulamento. L’energia accumulata E = ½CV² è puramente elettrostatica, reversibile al 100% senza trasformazioni chimiche.
Confronto tecnologico
Confronto tecnologico
Parametro
Cella
Modulo Storage
Batterie Elettrochimiche (LiFePO₄ / NMC)
Batterie Sodio (Na‑ion)
Fonti
Cicli di vita
Vita celle: 500.000 cicli
Vita modulo: 50.000 cicli (limite per relè, interruttori, cablaggi etc.)
- 2000–3000 cicli (DoD 100%, 1C)
- 3500–5000 cicli (DoD 80%)
- 7000–10.000 cicli (DoD 50–60%, 0,5C)
- 2–4000 cicli (CATL Gen2)
- 3000 cicli (Faradion)
- 4500 cicli (Tiamat)
Litio: Ecker 2014; Wang 2014; Keil & Jossen 2017
Sodio: CATL 2023; Faradion 2022; Tiamat 2023
RTE – Round Trip Efficiency
98%
98%
- 92–95% (LFP)
- 88–92% (NMC)
85–92% (dipende da anodo duro-carbon e temperatura)
Litio: NREL 2020; Sandia Labs
Sodio: CATL 2023; Faradion 2022
Degradazione
0%
0%
2–3%/anno + degradazione ciclica
1–2%/anno
NREL; Faradion; Tiamat
Thermal runaway
Impossibile
Impossibile
Possibile
Molto meno probabile
IEC 62660; UL 2580; CATL Safety Report 2023
Depth of Discharge (DoD)
100%
100%
85–90% consigliato
90–100%
Ecker 2014; Faradion 2022
Range termico
–20°C / +60°C
–20°C / +60°C
–10°C / +45°C (oltre 45°C degrado rapido)
–20°C / +60°C
Zheng 2016; CATL Na‑ion 2023
Risposta dinamica
Millisecondi
Millisecondi
Secondi / minuti
Secondi
–
Manutenzione
Zero
Zero
Sostituzione 7–10 anni
Sostituzione 7–10 anni
–
Materiali
Non critici (C, Al)
Non critici
Critici (Li, Ni, Co, Mn)
Non critici (Na, Fe, C)
Faradion; Tiamat; CATL
Cella
Cicli di vita
Vita celle: 500.000 cicli
RTE – Round Trip Efficiency
98%
0%
Thermal runaway
Impossibile
Depth of Discharge (DoD)
100%
Range termico
–20°C / +60°C
Risposta dinamica
Millisecondi
Zero
Materiali
Non critici (C, Al)
Fonti: Ecker 2014; Wang 2014; Keil & Jossen 2017 • NREL 2020; Sandia Labs • CATL 2023; Faradion 2022; Tiamat 2023 • IEC 62660; UL 2580; CATL Safety Report 2023 • Zheng 2016
Modulo Storage
Cicli di vita
Vita modulo: 50.000 cicli
RTE – Round Trip Efficiency
98%
0%
Thermal runaway
Impossibile
Depth of Discharge (DoD)
100%
Range termico
–20°C / +60°C
Risposta dinamica
Millisecondi
Zero
Materiali
Non critici
Fonti: Ecker 2014; Wang 2014; Keil & Jossen 2017 • NREL 2020; Sandia Labs • CATL 2023; Faradion 2022; Tiamat 2023 • IEC 62660; UL 2580; CATL Safety Report 2023 • Zheng 2016
Batterie Elettrochimiche (LiFePO₄ / NMC)
Cicli di vita
- 2000–3000 cicli (DoD 100%, 1C)
- 3500–5000 cicli (DoD 80%)
- 7000–10.000 cicli (DoD 50–60%, 0,5C)
RTE – Round Trip Efficiency
- 92–95% (LFP)
- 88–92% (NMC)
2–3%/anno + degradazione ciclica
Thermal runaway
Possibile
Depth of Discharge (DoD)
85–90% consigliato
Range termico
–10°C / +45°C (oltre 45°C degrado rapido)
Risposta dinamica
Secondi / minuti
Sostituzione 7–10 anni
Materiali
Critici (Li, Ni, Co, Mn)
Fonti: Ecker 2014; Wang 2014; Keil & Jossen 2017 • NREL 2020; Sandia Labs • CATL 2023; Faradion 2022; Tiamat 2023 • IEC 62660; UL 2580; CATL Safety Report 2023 • Zheng 2016
Batterie Sodio (Na‑ion)
Cicli di vita
- 2–4000 cicli (CATL Gen2)
- 3000 cicli (Faradion)
- 4500 cicli (Tiamat)
RTE – Round Trip Efficiency
85–92% (dipende da anodo duro-carbon e temperatura)
1–2%/anno
Thermal runaway
Molto meno probabile
Depth of Discharge (DoD)
90–100%
Range termico
–20°C / +60°C
Risposta dinamica
Secondi
Sostituzione 7–10 anni
Materiali
Non critici (Na, Fe, C)
Fonti: Ecker 2014; Wang 2014; Keil & Jossen 2017 • NREL 2020; Sandia Labs • CATL 2023; Faradion 2022; Tiamat 2023 • IEC 62660; UL 2580; CATL Safety Report 2023 • Zheng 2016
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vantaggi
Perché scegliere la tecnologia SAENSS
Sicurezza
Nessun rischio di thermal runaway.
Saenss è la sicurezza che protegge persone e ambiente
Durata ed efficacia
Prestazioni costanti senza degrado per oltre 20 anni.
500.000 cicli, DoD 100%, RTE 98%
Spazi condivisi
Zero vincoli e zero barriere per abitazioni, ospedali, uffici, aziende, comunità, navi
Temperature estreme
Dal deserto all’artico: prestazioni sempre stabili.
Operatività continua da -30°C a +70°C
Riciclabile e responsabile
Niente estrazioni invasive, niente rifiuti critici, solo materiali a basso impatto ambientale
Intensità di cicli
Un C-rate superiore massimizza l’arbitraggio: più cicli, più valore, più margine
Sicurezza: una differenza strutturale, non accessoria
Le batterie elettrochimiche al litio presentano un rischio intrinseco noto come thermal runaway: una sequenza di reazioni chimiche esotermiche che può portare a incendio, esplosione e rilascio di gas tossici.
«All current generation of lithium-ion batteries always carry an inherent risk of so-called thermal runaway, which can result in fires, explosions and release of toxic and flammable gases.» Edwards et al., Fire Technology – Springer Nature
Questo rischio non è un difetto di progettazione, ma una conseguenza fisica dei processi chimici interni.
I sistemi SAENSS, basandosi su accumulo elettrostatico:
La sicurezza non è demandata a sistemi di contenimento: è intrinseca alla tecnologia.
Sostenibilità e impatto ambientale
La produzione del litio comporta impatti ambientali rilevanti:
- Consumo intensivo di acqua, spesso in aree già vulnerabili
- Alterazione degli ecosistemi locali;
- Processi di raffinazione energivori;
- Difficoltà di riciclo a fine vita.
Secondo dati dell’U.S. Geological Survey, l’estrazione del litio può richiedere fino a 1,9 milioni di litri d’acqua per tonnellata di materiale prodotto, contribuendo alla pressione sulle risorse idriche globali.
SAENSS adotta un approccio tecnologico che: