Nos desertos dos Emirados Árabes Unidos, um vasto projeto de energia limpa — que ocupa uma área equivalente a cerca de 12.600 campos de futebol — servirá de palco para um avanço tecnológico que permitirá à energia solar abastecer o equivalente a meio milhão de residências durante a noite.
O país do Golfo vem combinando, de forma constante, uma capacidade de geração solar de 5,2 GW com 19 GWh de armazenamento em baterias, criando o maior sistema de baterias do mundo.
Enquanto isso, a cerca de 12.000 quilômetros de distância, nas instalações do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, no Colorado, pesquisadores e engenheiros estão produzindo algumas das menores baterias que o mundo já viu. Com uma fração do tamanho das baterias de íon-lítio de grande porte usadas na rede elétrica para armazenar energia renovável, elas foram projetadas para alimentar etiquetas eletrônicas que rastrearão espécimes jovens de salmão e enguia, medindo cerca de 7,5 cm (3 polegadas) de comprimento.
À medida que as baterias tradicionais de íon-lítio desafiam os limites de tamanho e escala, outros tipos de bateria podem desempenhar um papel vital semelhante no aproveitamento de energia de baixo carbono — mas sem a corrida por minerais críticos como lítio, cobalto e níquel, que tem gerado preocupações quanto à proteção ambiental e às comunidades vulneráveis.
Ao contrário das baterias de íon-lítio, que possuem um número finito de ciclos de carga e descarga, muitas dessas tecnologias alternativas de bateria podem ser usadas indefinidamente e recicladas quando as unidades atingem o fim de sua vida útil de 20 anos.
Desenvolvedores já estão recorrendo a uma ampla gama de materiais para armazenar eletricidade renovável quando ela está disponível e utilizá-la para alimentar desde tecnologias vestíveis até redes de aquecimento, fábricas e mísseis.
Aqui estão algumas das inovações em armazenamento de energia que estão despertando grande interesse.
Ar líquido
No final do ano passado, no local de uma antiga usina a carvão em Trafford, o prefeito da Grande Manchester marcou o início da construção de um projeto de armazenamento de energia muito aguardado, que poderá impulsionar a “reindustrialização” da região.
Andy Burnham afirmou que o desenvolvimento do polo verde de Trafford — que inclui a criobateria de “ar líquido” de Carrington — pode significar que “esta década será a mais empolgante para a Grande Manchester desde a era vitoriana”.
Em termos simples, o projeto Carrington, desenvolvido pela startup britânica Highview Power, visa captar energia renovável quando ela é abundante e armazená-la na forma de ar líquido. Em teoria, uma “criobateria” pode armazenar energia por horas, dias ou até semanas.
A ciência por trás disso é mais complexa: o Carrington utiliza o excedente de energia renovável para resfriar o ar a -196°C, reduzindo-o a um estado líquido que ocupa apenas 1/700 do seu volume original. O ar pode ser mantido nesse estado até que a energia renovável se torne escassa e os preços de mercado comecem a subir. Nesse momento, permite-se que o líquido volte ao estado gasoso, expandindo-se rapidamente através de uma turbina que gera eletricidade, sem as emissões tipicamente associadas às usinas termelétricas a gás.
O projeto enfrentou diversos atrasos, mas, assim que entrar em operação — o que está previsto para o final do ano —, oferecerá uma capacidade de armazenamento de 300 MWh e uma potência de saída de 50 MW por seis horas; ou seja, energia limpa e renovável suficiente para abastecer quase meio milhão de residências.
Sal fundido
Enquanto em Manchester a energia é armazenada a temperaturas abaixo de zero, no deserto de Nevada adotou-se uma abordagem oposta.
Ali, 10.000 painéis geram eletricidade para o projeto Crescent Dunes que, nos últimos 10 anos, tem aproveitado a energia solar para aquecer um reservatório de nitrato de potássio e sódio a 560°C.
Essa temperatura pode ser mantida por 10 horas após o pôr do sol, permitindo que a energia térmica armazenada seja convertida em eletricidade ao utilizar o calor para acionar uma turbina giratória convencional. O sistema armazena, efetivamente, eletricidade limpa na forma de calor, em um processo conhecido como armazenamento em sal fundido.
Essas baterias de sal fundido servem como fontes de energia primária para a maioria dos mísseis guiados e armas nucleares modernos, atuando como “baterias de reserva” que retêm energia até que o calor pirotécnico gerado no lançamento da arma acione a liberação dessa energia.
Na década de 2020, a Dinamarca provou que a tecnologia de armazenamento em sais fundidos também poderia oferecer uma solução para o dilema da descarbonização da indústria pesada. Líder em energia eólica, o país revelou, no início deste ano, um projeto de bateria de sais fundidos em larga escala com capacidade de 1 GWh; ela consegue armazenar eletricidade limpa por até duas semanas, aquecendo os sais a aproximadamente 600°C. Quando necessário, o sal aquecido circula por um gerador que produz vapor de alta temperatura, o qual pode ser utilizado diretamente em processos industriais.
Areia
Assim como a eletricidade renovável pode ser armazenada pelo aquecimento de sais, a energia limpa também pode ser armazenada em areia.
Na pequena cidade de Pornainen, no sul da Finlândia, milhares de toneladas de areia ajudam a armazenar energia usada para aquecer escolas, bibliotecas e prédios públicos. Isso deve permitir que o distrito elimine completamente o uso de óleo em sua rede local de aquecimento e reduza em cerca de 60% o consumo de lascas de madeira.
A bateria de areia utiliza cerca de 2.000 toneladas de pedra-sabão triturada para armazenar energia limpa na forma de calor, fornecendo 1 MW de potência térmica e uma capacidade de armazenamento de 100 MWh.
No verão, a bateria de areia — que tem cerca de 13 metros de altura e 15 metros de largura — consegue suprir quase um mês de demanda de aquecimento em Pornainen; no inverno, esse período cai para perto de uma semana. Ela é cerca de 10 vezes maior do que uma versão anterior lançada no país em 2022, o que ressalta o potencial das baterias de areia para desempenhar um papel mais relevante na redução de emissões em todo o país.
Tecnologia baseada no suor
No Japão, pesquisadores da Universidade de Ciências de Tóquio estão investigando como o suor humano pode servir como uma fonte de energia viável para alimentar tecnologias vestíveis – dispositivos eletrônicos integrados a acessórios e vestimentas (*wearables*).
Ao tratar o corpo como uma fonte capaz de fornecer energia contínua, os pesquisadores esperam resolver o problema de como alimentar os sensores que sustentam esses dispositivos, evitando o uso de baterias minúsculas que os tornam volumosos e exigem recargas constantes. Em resposta, eles desenvolveram um adesivo vestível fino que gera eletricidade diretamente do suor humano. Ele utiliza uma célula de biocombustível enzimática para capturar compostos químicos — especialmente o lactato — liberados no suor e convertê-los em energia. Quando o suor entra em contato com a célula, as enzimas incorporadas ao adesivo desencadeiam uma reação bioquímica, liberando elétrons.
Isso significa que é possível gerar eletricidade sem a necessidade de qualquer fonte de energia externa — durante atividades cotidianas, como caminhar, fazer exercícios ou realizar tarefas do dia a dia.
Fonte: The Guardian.
Foto: Polar Night Energy.
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