A Siemens está desenvolvendo uma tecnologia de armazenamento térmico de baixo custo que promete revolucionar a gestão do excedente de energia proveniente de fontes renováveis. Este novo método, atualmente em fase de pesquisa no norte da Alemanha, poderá se tornar um padrão global de eficiência energética. O processo é simples: o excesso de energia eólica é convertido em calor, que é então armazenado em um recipiente isolado. Durante períodos de alta demanda, uma turbina a vapor converte esse calor em eletricidade.
Este modelo promete ser extremamente econômico devido aos seus baixos custos de instalação e operação. A Siemens recebeu apoio financeiro do Governo Federal Alemão para dar continuidade ao seu desenvolvimento em Hamburgo, em colaboração com a Hamburg Energie e a Universidade Técnica de Hamburgo (TUHH).
Operação de armazenamento térmico
A tecnologia consiste em um sistema onde o excedente de energia de fontes renováveis, especialmente a energia eólica, é convertido em calor e armazenado em pedras a altas temperaturas. Este sistema foi projetado para operar a mais de 600 graus Celsius , garantindo uma retenção de calor eficiente. O ventilador, similar ao princípio de um soprador térmico, canaliza o ar sobre as pedras para aquecê-las. Para recuperar a energia, esse calor armazenado é utilizado para gerar pressão, que aciona uma turbina a vapor que converte a energia térmica de volta em eletricidade.
A Siemens também está focando na otimização da eficiência de carga e descarga do sistema de armazenamento. A forma como o isolamento envolve o sistema é crucial para maximizar a eficiência energética e minimizar a perda de calor. Espera-se que essa tecnologia avance significativamente nos próximos anos.
O sistema de armazenamento tem atualmente capacidade para armazenar até 36 megawatts-hora de energia em um volume de aproximadamente 2,000 metros cúbicos de pedra. Utilizando uma caldeira, produz uma potência de até 1.5 megawatts de eletricidade, com capacidade de operar por até 24 horas. Essa tecnologia tem potencial para atingir uma eficiência de 50% no futuro, superando sua taxa de eficiência atual de 25%.
Aplicabilidade da tecnologia FES
A tecnologia FES (Force Energy Storage), desenvolvida pela Siemens, será aplicável à maioria dos tipos de turbinas eólicas , tornando-a extremamente flexível e economicamente viável. Apesar do seu grande potencial, a única desvantagem notável do sistema é a necessidade de grandes espaços físicos para abrigar os reservatórios de pedra.
- A tecnologia pode ser adaptada a qualquer tipo de turbina eólica, tornando-a versátil para diversos tipos de instalações.
- Espera-se que, com avanços na eficiência, o sistema seja capaz de produzir mais energia com menor custo.
Este sistema de armazenamento térmico representa um grande avanço na transição para energias renováveis. Juntamente com outras tecnologias inovadoras, como a roda GeoOrbital que converte bicicletas em elétricas , a Siemens marca um marco significativo no caminho para a sustentabilidade energética.
Armazenamento térmico com areia
Além da tecnologia de armazenamento de calor utilizando pedras, outros sistemas, como o armazenamento térmico em areia, têm sido investigados recentemente . Essa técnica é significativamente mais econômica e viável a longo prazo. Instituições como o NREL (Laboratório Nacional de Energia Renovável) nos Estados Unidos estão explorando a possibilidade de usar areia para reter o calor gerado por fontes de energia renováveis, como a eólica ou a solar.
A areia é aquecida por energia eólica ou solar, atingindo temperaturas de até 1,000 graus Celsius. Em seguida, é armazenada em silos para uso posterior, quando a demanda de energia aumentar. Esse tipo de armazenamento tem a vantagem de reter mais de 95% da energia térmica armazenada por pelo menos cinco dias, oferecendo uma solução eficiente de gestão de energia a longo prazo.
Em comparação com outras tecnologias de armazenamento de energia, como baterias de iões de lítio ou armazenamento hidroeléctrico bombeado, o armazenamento de areia revela-se muito mais barato, com um custo estimado entre 4 e 10 dólares por quilowatt-hora. Isto contrasta com os 150 a 300 dólares por kWh para outras tecnologias, como ar comprimido ou baterias de lítio, posicionando a areia como uma solução de baixo custo e alta capacidade para o futuro.
Projetos de pesquisa e armazenamento econômico
Diversas iniciativas europeias também buscam desenvolver soluções inovadoras para o armazenamento de calor a baixo custo. Um exemplo é o projeto Reveal , que estuda o uso do alumínio como meio para armazenar energia térmica por meses ou até anos. Esse sistema aproveitaria a abundância e o baixo custo do alumínio, que possui uma densidade energética de até 15 MWh/m³. Esse desenvolvimento representa uma alternativa de longo prazo e economicamente viável para o gerenciamento do excedente de eletricidade gerada a partir de fontes renováveis.
Outra pesquisa promissora é o armazenamento termoquímico utilizando óxidos metálicos, como o desenvolvido pela RedoxBlox. Este sistema permite armazenar calor em temperaturas de até 1,500 graus Celsius, utilizando materiais abundantes e de baixo custo. Para carregar o sistema, é utilizada eletricidade renovável para elevar a temperatura do material, que libera oxigênio e armazena energia química. Quando essa energia precisa ser recuperada, o sistema inverte a reação e gera calor que pode ser utilizado em processos industriais ou para geração de energia elétrica.
Vantagens do armazenamento térmico na descarbonização
O armazenamento de energia térmica é fundamental para a descarbonização do setor energético e de outros processos industriais. À medida que o mundo se afasta dos combustíveis fósseis e busca alternativas mais sustentáveis, o armazenamento de energia térmica surge como uma das soluções mais acessíveis e viáveis em termos logísticos.
Esse tipo de armazenamento não se aplica apenas à geração de eletricidade, mas também pode ser utilizado em setores como o siderúrgico, o cimenteiro e o de alimentos e bebidas , que exigem grandes quantidades de calor para operar. Esses setores, que são difíceis de descarbonizar, encontrarão no armazenamento térmico uma solução eficaz para eletrificar sua produção sem emissões de carbono.
Esta combinação de baixo custo, alta capacidade de armazenamento e viabilidade a longo prazo torna o armazenamento térmico uma solução líder na transição energética global.