Especial: Armazenar o vento: Tecnologias para serem levadas a sério

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/11/2015

Esta planta-piloto de armazenamento de "vento líquido" é uma das muitas alternativas consideradas por engenheiros de todo o mundo.[Imagem: Universidade de Birmingham]

Armazenar o vento
Embora um discurso infeliz possa transformar qualquer coisa em motivo de piada, o armazenamento de energia eólica - assim como o armazenamento de energia solar - é um assunto que está sendo levado a sério por engenheiros e cientistas de todo o mundo.

Não sendo possível armazenar ou dosar o vento ou a luz do Sol - ainda que o ar líquido não seja nenhum absurdo -, é possível armazenar a energia gerada por eles, para que essa energia possa ser usada mais tarde ou em um fluxo constante.

O descompasso entre a disponibilidade e a intermitência dos ventos e da luz do Sol e a demanda de energia é um grande obstáculo para que as fontes renováveis de energia se tornem responsáveis por uma fração significativa da matriz energética de qualquer país.

Baterias de fluxo
Este problema pode ser resolvido com uma tecnologia que permita armazenar grandes quantidades de energia elétrica, qualquer que for a intensidade com que ela for gerada a cada momento, e liberá-la de forma dosada e contínua à rede elétrica - incluindo os períodos quando o vento não estiver soprando e o Sol não estiver brilhando.

As melhores candidatas para cumprir esse papel são as baterias líquidas, ou baterias de fluxo.
Ao contrário das baterias sólidas - como as baterias de lítio dos aparelhos eletrônicos -, as baterias de fluxo armazenam a energia em líquidos contidos em grandes tanques, de forma que a capacidade de energia das baterias é do tamanho dos tanques disponíveis - e eles podem ser ampliados conforme a necessidade.

As baterias de ar-lítio são outra alternativa para consumos menores, como nos veículos elétricos. [Imagem: Tao Liu/Gabriella Bocchetti/Clare P. Grey]

Para lançar a energia na rede elétrica, os líquidos são bombeados por um equipamento de conversão eletroquímica, cuja reação gera a eletricidade. Os líquidos "descarregados" são armazenados em outros tanques, de forma a serem reenergizados quando o Sol e o vento voltarem. Assim, a bateria pode ser configurada para fornecer sempre a mesma intensidade de energia à rede, de acordo com a média de geração eólica ou solar a cada período.

Especial Armazenar o Vento
Com um potencial destes, não é de impressionar que pesquisadores de todo o mundo estejam trabalhando com afinco em busca de soluções que possam ser viabilizadas técnica e economicamente, o que vem se traduzindo na construção de várias usinas-piloto.

Embora nenhuma solução definitiva tenha sido encontrada ainda, esta série de reportagens mostrará quatro alternativas reveladas pelos pesquisadores nas últimas semanas, dentre aquelas com maior potencial para oferecer soluções que possam ser usadas não apenas em grandes usinas geradoras, mas também em instalações domésticas, com vistas a uma futura configuração de geração distribuída de energia.

Nesta primeira reportagem, vale destacar um resultado importante na linha mais tradicional, que poderá prover uma alternativa de baixo custo às atuais baterias de lítio - afinal, o grande impulsionador do desenvolvimento das baterias líquidas é o elevado custo das baterias sólidas.

[Imagem: Marc Walter et al. - 10.1021/acs.chemmater.5b03531]

Magnésio e ouro de tolo
Marc Walter e seus colegas da Escola Politécnica de Zurique (ETH), na Suíça, estão tentando desenvolver uma alternativa acessível aos bancos de baterias de lítio, cujos conjuntos podem superar os US$3.000,00 para uma simples instalação residencial de baixa potência.


Como catodo (polo negativo) eles usaram a bela pirita, um mineral conhecido como ouro de tolo, devido à sua semelhança com o ouro verdadeiro - a pirita é composta basicamente por ferro e enxofre.


Eles começaram com magnésio, de forma a produzir um anodo (polo positivo) seguro, barato e com alta densidade de energia.

Especial Armazenar o Vento

Especial Armazenar o vento: Tecnologias para serem levadas a sério Bateria Orgânica

O eletrólito - o componente que condutor de eletricidade entre aqueles dois eletrodos - contém íons de sódio e de magnésio.


Os primeiros testes mostraram que a densidade de energia do protótipo fica próxima à das baterias de íons de lítio.


A grande vantagem dessa abordagem é a utilização de materiais de baixo custo, o que permitiria construir baterias de grande capacidade e economicamente viáveis. Antes disso, porém, a equipe espera aproximar-se mais da capacidade teórica dos seus compostos, o que significará melhorar o rendimento do protótipo em cerca de duas a três vezes.

Efficient and Inexpensive Sodium-Magnesium Hybrid Battery
Marc Walter, Kostiantyn V. Kravchyk, Maria Ibáñez, Maksym V. Kovalenko
Chemistry of Materials
Vol.: 27 (21), pp 7452-7458
DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b03531