Um dos principais desafios para o avanço das energias renováveis é o armazenamento eficiente de energia. Embora a energia solar seja uma das mais acessíveis, seu armazenamento continua sendo um desafio crucial para alcançar sua adoção em larga escala. Atualmente, o armazenamento e o transporte dessa energia são aspectos que exigem soluções inovadoras para torná-la mais competitiva nos mercados globais.
Uma das mais recentes inovações tecnológicas foi desenvolvida por uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, em Gotemburgo, Suécia. Essa equipe demonstrou que é possível armazenar energia solar em um fluido químico , conhecido como sistema solar térmico molecular . Esse avanço abre novas possibilidades para o armazenamento eficiente e prolongado de grandes quantidades de energia solar.
Como funciona o armazenamento de energia solar em um fluido?
A chave para este sistema inovador reside em um fluido especial que, ao ser atingido por fótons da luz solar , altera sua estrutura molecular para armazenar energia. Esse processo é conhecido como isomerização , no qual as moléculas do fluido se rearranjam para capturar a energia solar nas ligações químicas dos isômeros.
Quando a molécula se rearranja, a energia é armazenada latentemente e pode permanecer disponível por longos períodos, mesmo em temperaturas ambientes normais. Este sistema é extremamente robusto e demonstrou suportar mais de 140 ciclos de carga e descarga sem apresentar degradação significativa de desempenho.
Esse tipo de armazenamento químico apresenta vantagens em comparação com as baterias convencionais, pois pode armazenar energia solar na forma de calor e liberá-la sob demanda por meio de um catalisador, retornando a molécula à sua forma original. Essa tecnologia demonstrou uma eficiência de conversão solar de até 80% , um número considerável no contexto de energias renováveis.
Avanço tecnológico: da pesquisa à prática
O projeto de pesquisa sobre o fluido começou há mais de seis anos e foi publicado na revista científica Energy & Environmental . Inicialmente, o processo utilizava rutênio , um elemento caro, e tinha uma eficiência muito baixa, de apenas 0,01%. No entanto, após anos de aprimoramentos, os cientistas conseguiram aumentar a eficiência a ponto de armazenar 1,1% da luz solar incidente como energia química latente.
Além disso, o rutênio foi substituído por componentes mais econômicos à base de carbono, hidrogênio e nitrogênio . Essa mudança possibilitou um sistema mais econômico, capaz de armazenar e liberar energia solar a uma fração do custo inicial. O fluido, que é baseado em compostos orgânicos como o norbornadieno , se transforma, ao ser exposto à luz solar, em quadriciclano , um composto que armazena energia em suas ligações moleculares.
Aplicações práticas e vida útil do sistema
Este sistema de armazenamento é atraente porque a energia solar armazenada pode permanecer inativa por até 18 anos . Isso significa que a energia coletada hoje poderia ser usada mesmo em ambientes com baixa radiação solar, como no inverno ou à noite, aumentando sua viabilidade para aplicações cotidianas.
Além disso, as aplicações potenciais desse fluido são vastas. Seu uso tem sido proposto em sistemas de aquecimento residencial , como aquecedores de água ou aparelhos que requerem uma fonte de calor constante, mas também em aplicações industriais, como esterilização e outros processos que necessitam de calor.
Uma das vantagens adicionais é que o fluido pode ser recarregado e reutilizado em múltiplos ciclos, garantindo um sistema econômico e eficiente a longo prazo. Até o momento, este fluido demonstrou mais de 125 ciclos sem qualquer dano identificado à sua estrutura molecular, o que comprova claramente sua durabilidade.
O futuro do sistema de armazenamento solar
Os avanços neste sistema de armazenamento de energia solar foram reconhecidos a nível europeu. Em 2020, o projeto recebeu um financiamento de 4,3 milhões de euros da União Europeia para o desenvolvimento de protótipos em grande escala. Este investimento permitirá a realização de mais testes e, eventualmente, tornará estes sistemas disponíveis para uso comercial nos próximos 10 anos.
Este sistema apresenta grande potencial não só para o setor de energias renováveis, mas também para o combate às alterações climáticas, devido ao seu baixo custo, durabilidade e elevada taxa de conversão. Em particular, os recentes avanços no fabrico de catalisadores permitiram um melhor controlo da libertação de energia sob a forma de calor, melhorando a eficiência do sistema quando essa energia precisa de ser extraída.
O avanço da eletrólise aquosa como solução complementar também está ganhando terreno, permitindo o armazenamento do excedente de energia solar na forma de hidrogênio, outro vetor energético fundamental que está se tornando cada vez mais popular devido à sua capacidade de gerenciar as flutuações no fornecimento de energia renovável.
À medida que continuamos a desenvolver e melhorar estes tipos de tecnologias, o armazenamento de fluidos químicos de energia solar poderá revolucionar a forma como gerimos a energia solar, fornecendo uma solução eficaz e escalável para lidar com a crescente procura de energia limpa e renovável.
Com estes avanços, a humanidade poderá estar perante uma das soluções mais inovadoras para o armazenamento e utilização de energia solar, não só em casa, mas também em inúmeras aplicações industriais e comerciais.