Princípios importantes
- Uma empresa finlandesa instalou uma bateria de areia em uma cidade na Finlândia.
- A energia é armazenada como calor na areia por meses, que é usada para aquecer a água que é canalizada para os moradores durante o inverno.
- Com o aumento da produção de energia renovável, soluções de armazenamento baratas são a necessidade do momento, sugerem especialistas.
Há mais energia verde do que apenas geração. Encontrar mecanismos eficientes e ecologicamente corretos para armazenar toda essa energia limpa é igualmente importante.
Enquanto os pesquisadores estão trabalhando para transformar arranha-céus em baterias gigantes, a Polar Night Energy (PNE) na Finlândia instalou a primeira bateria comercial de areia, que pode armazenar energia por vários meses, para aquecer as casas no inverno, quando as necessidades de energia aumentam.
“A produção de fontes renováveis de energia, como a eólica e a solar, é altamente volátil e se sobrepõe apenas parcialmente ao consumo no tempo”, explica o PNE em seu site. “Nossa tecnologia fornece uma maneira de refinar eletricidade excedente barata e limpa em calor valioso de maneira acessível para ser usada quando mais necessário.”
No chão
Simplificando, uma bateria de areia converte eletricidade em calor, que então armazena para uso posterior. A areia não é apenas um dos meios mais baratos para armazenar calor, mas também é muito eficiente e perde pouco com o tempo.
Ao contrário de uma bateria de íons de lítio, uma bateria de areia usa aquecimento resistivo para aumentar a temperatura ambiente, que é então transferida para a areia com a ajuda de um trocador de calor. A areia tem uma temperatura de fusão muito alta que é de centenas de graus Fahrenheit. É importante ress altar que a areia pode armazenar energia térmica por meses a fio, tornando as baterias de areia uma solução viável de armazenamento de longo prazo.
PNE construiu a primeira bateria de areia comercial em uma pequena concessionária de energia na cidade de Kankaanpää, no oeste da Finlândia. A bateria tem a forma de um silo preenchido com cerca de 100 toneladas de areia.
Atualmente, a bateria alimenta o sistema de aquecimento central do distrito. De acordo com o PNE, quando necessário, o ar quente da bateria pode ser usado para aquecer água, que é bombeada para escritórios e residências do bairro.
A bateria de areia finlandesa tem 100 kW de potência de aquecimento e uma capacidade total de armazenamento de 8 MWh. Segundo a empresa, a bateria custa menos de US$ 10 por quilowatt-hora e, uma vez operacional, pode durar "dezenas de anos".
… a economia depende dos custos de capital do sistema, onde as tecnologias de armazenamento de energia térmica são promissoras.
Além disso, o PNE também tem um piloto de teste operacional menor de 3 MWh em Hiedanranta, Tampere, que está conectado a uma rede de aquecimento local e fornece calor para alguns edifícios. A empresa usou esse piloto para testar, validar e otimizar a solução de bateria de areia. O projeto piloto obtém parte de sua energia de um painel solar de 100 metros quadrados e o restante da rede elétrica tradicional.
Solução de Longo Prazo
O aumento do esforço para maximizar a geração de energia verde renovável em todo o mundo faz com que os pesquisadores busquem soluções inovadoras para armazenar essa energia para uso posterior.
Embora as baterias químicas tradicionais feitas com lítio e outros minerais possam ser reaproveitadas para essa tarefa, elas não são sustentáveis nem econômicas a longo prazo, quando grande parte da eletricidade será gerada a partir de fontes renováveis, argumenta PNE.
Além do PNE, vários outros pesquisadores estão explorando o uso de baterias de areia como meio de armazenamento de energia. O projeto ENDURING do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL) prototipou com sucesso uma solução de armazenamento de energia térmica que usa areia como meio de armazenamento.
NREL pesquisador Patrick Davenport disse que o projeto ENDURING ajudou a demonstrar um caminho claro para exceder 50% de eficiência de ida e volta. A eficiência de ida e volta especifica a porcentagem de eletricidade colocada no armazenamento e recuperada posteriormente. Quanto maior a eficiência de ida e volta, menos energia é perdida no processo de armazenamento.
Isso é importante, pois as baterias de areia são boas para armazenar e liberar calor, mas não são muito eficientes quando se trata de devolver energia à rede elétrica, observa a reportagem da BBC sobre a bateria finlandesa.
Em uma troca de e-mail com a Lifewire, Davenport afirmou que, embora a eficiência de ida e volta das baterias de areia não seja páreo para baterias químicas modernas, como Lithium-Ion, elas mais do que compensam a perda sendo altamente escaláveis e por seus custos de capital extremamente baixos.
"Com a perspectiva do baixo custo regular da eletricidade (gratuita ou mesmo paga para usar às vezes), a eficiência de ida e volta torna-se menos importante", afirmou Davenport. "Em vez disso, a economia depende dos custos de capital do sistema, onde as tecnologias de armazenamento de energia térmica são promissoras."
