Sal derretido e suor humano: as estranhas baterias que poderiam armazenar energia renovável | Fontes de energia renováveis

Nos desertos dos Emirados Árabes Unidos uma propagação projeto de energia limpaabrangendo uma área do tamanho de cerca de 12.600 campos de futebol, será palco de um avanço que permitirá que a energia solar abasteça o equivalente a meio milhão de casas durante a noite.

O estado do Golfo combina consistentemente 5,2 GW de energia solar com 19 GWh de armazenamento de bateria para criar o maior sistema de bateria do mundo.

Enquanto isso, a cerca de 12.000 quilômetros de distância, nas instalações do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, em Coloradopesquisadores e engenheiros estão construindo algumas das menores baterias que o mundo já viu. Uma fração do tamanho das baterias de íons de lítio em escala de rede usadas para armazenar energia renovável, elas são projetadas para alimentar etiquetas eletrônicas que rastrearão os peixinhos de cerca de 7,5 cm de comprimento das espécies de salmão e enguia.

À medida que as baterias tradicionais de iões de lítio ultrapassam os limites em tamanho e escala, tipos alternativos de baterias poderiam desempenhar o mesmo papel vital no aproveitamento da energia de baixo carbono – mas sem a corrida por minerais críticos, como o lítio, o cobalto e o níquel, que levantaram preocupações. para proteger o meio ambiente e as comunidades vulneráveis.

Ao contrário das baterias de iões de lítio, que têm um número finito de ciclos de carga/descarga, muitas destas tecnologias alternativas de baterias podem ser utilizadas indefinidamente e recicladas quando as unidades atingem o fim da sua vida útil de 20 anos.

Os desenvolvedores já estão recorrendo a uma ampla gama de materiais para armazenamento de eletricidade proveniente de fontes renováveis quando disponível e usá-lo para alimentar tudo, desde tecnologia vestível até redes de aquecimento, fábricas e foguetes.

Aqui estão algumas das inovações de armazenamento de energia que estão despertando as sobrancelhas.

Ar líquido

No final do ano passado, no local de uma antiga central a carvão em Trafford, o antigo presidente da Câmara de Grande Manchester marcou o início da construção de um tão aguardado projecto de armazenamento de energia que poderá levar à “reindustrialização” do concelho.

Andy Burnham disse que o desenvolvimento do Complexo Trafford Green, que inclui a criobateria de ‘ar líquido’ de Carrington, pode significar que “esta década é a mais emocionante desde o período vitoriano para a Grande Manchester”.

Simplificando, o projeto Carrington, desenvolvido pela startup britânica Poder de alta visualizaçãovisa capturar energia renovável quando esta é abundante e armazená-la como ar líquido. Em teoria, uma “criobateria” pode armazenar energia por horas, dias ou até semanas.

A ciência é mais complicada: Carrington utiliza energia renovável excedente para resfriar o ar a -196°C, o que o reduz a um líquido de um 700º do seu volume. Pode permanecer neste estado até que as fontes de energia renováveis ​​sejam escassas e os preços de mercado comecem a subir. O líquido pode então se transformar novamente em gás, expandindo-se rapidamente através de uma turbina que produz eletricidade sem as emissões normalmente associadas às usinas movidas a gás.

O projecto enfrentou vários atrasos, mas quando estiver operacional, previsto para o final do ano, fornecerá 300 MWh de armazenamento e 50 MW de energia durante seis horas – ou energia limpa e renovável suficiente para abastecer quase meio milhão de residências.

Sal derretido

Enquanto em Manchester a energia é armazenada a temperaturas abaixo de zero, em Nevada deserto, a abordagem oposta foi adotada.

Aqui, 10 mil painéis de vidro geram eletricidade para o projeto Crescent Dunes, que nos últimos 10 anos aproveitou a energia do sol para aquecer um tanque de nitrato de potássio e sódio a 560°C.

Esta temperatura pode ser mantida durante 10 horas após o pôr do sol, antes que a energia térmica armazenada possa ser convertida em eletricidade, utilizando o calor para acionar uma turbina rotativa tradicional. O sistema armazena efetivamente eletricidade limpa como calor em um processo conhecido como armazenamento de sal fundido.

Estas baterias de sal fundido fornecem as fontes primárias de energia para a maioria dos modernos mísseis guiados e armas nucleares, agindo como “baterias de reserva” que armazenam energia até que o calor pirotécnico gerado durante o lançamento da arma desencadeie a libertação de energia.

Na década de 2020 Dinamarca A tecnologia comprovada de armazenamento de sal fundido também poderia fornecer uma resposta ao dilema da descarbonização da indústria pesada. O país líder em energia eólica revelou um projeto de bateria de sal fundido em grande escala de 1 GWh no início deste ano, que pode armazenar eletricidade limpa por até duas semanas, aquecendo sais a cerca de 600°C. Quando necessário, o sal quente circula por um gerador que produz vapor em alta temperatura que pode ser utilizado diretamente em processos industriais.

Areia

Tal como a electricidade renovável pode ser armazenada através do aquecimento do sal, a energia limpa pode ser armazenada na areia.

Na pequena cidade de Pornainen, no sul Finlândiamilhares de toneladas de areia ajudam a armazenar energia usada para aquecer escolas, bibliotecas e prefeituras. Isto permitirá à região acabar completamente com a utilização de petróleo na rede de aquecimento local e reduzir a utilização de aparas de madeira em cerca de 60%.

O bateria de areia utiliza aproximadamente 2.000 toneladas de pedra-sabão triturada para armazenar energia limpa na forma de calor para fornecer 1 MW de energia 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 (43 pés x 49 pés), pode cobrir a necessidade de calor de quase um mês em Pornainen – e no inverno, quase uma semana. É cerca de 10 vezes maior do que uma versão anterior lançada no país em 2022, ressaltando o potencial das baterias de areia para desempenhar um papel maior na redução de emissões em todo o país.

Tecnologia de suor

No Japão, pesquisadores da Universidade de Ciência de Tóquio estão investigando como o suor humano poderia ser uma fonte de energia sustentável tecnologias portáteis.

Ao tratar o corpo como uma fonte de energia capaz de fornecer energia contínua, os pesquisadores esperam resolver o problema de como alimentar os sensores que suportam dispositivos vestíveis sem pequenas baterias que os tornam volumosos e precisam de carregamento constante.

Em resposta, eles desenvolveram um adesivo fino e usável que gera eletricidade diretamente do suor humano. Ele usa uma célula de biocombustível enzimática para capturar os compostos químicos – especificamente o lactato – liberados no suor e convertê-los em energia. Quando o suor entra em contato com a célula, as enzimas incorporadas no adesivo desencadeiam uma reação bioquímica, liberando elétrons.

Isto significa que a eletricidade pode ser produzida sem a necessidade de uma fonte de energia externa – durante as atividades diárias, como caminhar, fazer exercício ou correr.