A bateria mais quente do mundo
Fourth Power, uma empresa derivada do MIT, está se preparando para lançar uma bateria térmica comercial que armazena eletricidade como calor em enormes blocos de carbono aquecidos a aproximadamente 4.350 graus Fahrenheit — quase a metade da temperatura da superfície do Sol. A tecnologia, desenvolvida pelo professor de transferência de calor do MIT, Asegun Henry, representa uma abordagem fundamentalmente diferente ao armazenamento de energia em escala de rede que pode oferecer vantagens significativas de custo e duração sobre as baterias de íon de lítio para aplicações de longa duração.
O nome da empresa vem da lei de Stefan-Boltzmann: nessas temperaturas extremas, dobrar o calor aumenta a saída de luz por um fator de 16 — à quarta potência — melhorando dramaticamente a eficiência com a qual o calor pode ser convertido de volta em eletricidade através de células thermophotovoltaic.
Como funciona o armazenamento de energia térmica
O sistema funciona com um princípio conceitualmente simples, mas tecnicamente exigente. Quando há eletricidade em excesso — de painéis solares no meio do dia, ou turbinas eólicas durante horários fora de pico — aquece os blocos de carbono usando resistência elétrica. O carbono é mantido em um compartimento isolado onde retém energia térmica com perdas de apenas cerca de um por cento por dia.
Quando a eletricidade é necessária, os blocos de carbono quente emitem radiação térmica intensa. Essa radiação é capturada por células thermophotovoltaic — semicondutores especializados que convertem radiação térmica em eletricidade, funcionando como painéis solares, mas para energia térmica. As células TPV convertem a radiação em eletricidade com eficiência acima de 40 por cento, um recorde que a equipe de Henry demonstrou em condições de laboratório. A transferência de calor entre os blocos de carbono e as células TPV é gerenciada por um sistema de bombas de estanho fundido — uma inovação que rendeu a Henry um recorde Guinness World pela bomba de líquido mais quente em 2017.
Por que blocos de carbono em vez de metal?
A escolha do carbono grafite como meio de armazenamento é central para a economia do sistema. A maioria das abordagens de armazenamento térmico usa metais como ferro ou alumínio, que se tornam caros e estruturalmente desafiadores nas temperaturas necessárias para conversão de alta eficiência. O grafite pode suportar calor extremo sem derreter ou corroer, não reage com o fluido de transferência de calor de estanho fundido, e é abundante e relativamente barato como matéria-prima.
Essa vantagem material é o que permite que a Fourth Power direcionasse custos de armazenamento significativamente abaixo dos de íon de lítio em escala comercial. A empresa estima que em escala de implantação comercial, sua tecnologia pode fornecer armazenamento de longa duração por uma fração do custo do íon de lítio — crítico para o mercado de utilidades e rede onde a duração é tão importante quanto a eficiência de ida e volta.
A lacuna de armazenamento de longa duração
As baterias de íon de lítio transformaram o armazenamento de rede de curta duração — sistemas que precisam armazenar energia por duas a quatro horas para suavizar a variabilidade dos renováveis. Mas, à medida que a rede depende cada vez mais da energia solar e eólica, a necessidade de armazenamento cobrindo períodos de vários dias de geração baixa está crescendo. O sistema da Fourth Power foi projetado especificamente para essa lacuna: uma configuração base fornece 10 horas de armazenamento, e adicionar mais módulos de armazenamento estende a duração linearmente. Uma instalação em escala completa forneceria 25 megawatts de potência e 250 megawatt-horas de armazenamento.
A empresa planeja demonstrar um sistema piloto de um megawatt-hora mais tarde em 2026, com implantações comerciais completas a seguir conforme a tecnologia é validada em escala. Se a demonstração confirmar os custos e desempenho projetados, o armazenamento de energia térmica nessas temperaturas poderia se tornar uma parte fundamental da infraestrutura que torna a energia renovável confiável em estações e padrões climáticos — a solução há muito procurada para o problema de intermitência que tem sido o desafio central da transição para a energia limpa.
Este artigo é baseado em relatórios da Interesting Engineering. Leia o artigo original.
