O efeito que os combustíveis fósseis estão tendo na emergência climática está impulsionando um impulso internacional para o uso de fontes de energia com baixo teor de carbono. No momento, as melhores opções para produzir energia com baixo teor de carbono em grande escala são a energia eólica e a solar. Mas, apesar das melhorias nos últimos anos em desempenho e custo, um problema significativo permanece:o vento nem sempre sopra, e o sol nem sempre brilha. Uma rede elétrica que depende dessas fontes flutuantes se esforça para corresponder constantemente à oferta e à demanda, e assim a energia renovável às vezes vai para o lixo porque não é produzida quando necessária.

Uma das principais soluções para esse problema são as tecnologias de armazenamento de eletricidade em grande escala. Estes funcionam acumulando eletricidade quando a oferta excede a demanda, em seguida, liberando-o quando o oposto acontecer. Contudo, um problema com este método é que envolve enormes quantidades de eletricidade.

As tecnologias de armazenamento existentes, como baterias, não seriam boas para este tipo de processo, devido ao seu alto custo por unidade de energia. Atualmente, mais de 99% do armazenamento de eletricidade em grande escala é tratado por hidrelétricas bombeadas, que movem a água entre dois reservatórios por meio de uma bomba ou turbina para armazenar ou produzir energia. Contudo, há limites para a quantidade de hidrelétricas bombeadas que podem ser construídas devido às suas necessidades geográficas.

Uma opção de armazenamento promissora é o armazenamento de eletricidade térmica bombeada. Esta tecnologia relativamente nova existe há cerca de dez anos, e atualmente está sendo testado em plantas piloto.

O armazenamento de eletricidade térmica por bombeamento funciona transformando eletricidade em calor usando uma bomba de calor de grande escala. Este calor é então armazenado em um material quente, como água ou cascalho, dentro de um tanque isolado. Quando necessário, o calor é então transformado em eletricidade usando uma máquina de calor. Essas conversões de energia são feitas com ciclos termodinâmicos, os mesmos princípios físicos usados ​​para operar refrigeradores, motores de automóveis ou usinas térmicas.

Tecnologia conhecida

O armazenamento de eletricidade térmica bombeada tem muitas vantagens. Os processos de conversão dependem principalmente de tecnologia e componentes convencionais (como trocadores de calor, compressores, turbinas, e geradores elétricos) que já são amplamente utilizados nas indústrias de energia e processamento. Isso vai encurtar o tempo necessário para projetar e construir o armazenamento de eletricidade térmica bombeada, mesmo em grande escala.

Os tanques de armazenamento podem ser preenchidos com materiais abundantes e baratos, como cascalho, sais fundidos ou água. E, ao contrário das baterias, esses materiais não representam uma ameaça ao meio ambiente. Grandes tanques de sal fundido têm sido usados ​​com sucesso por muitos anos em usinas de energia solar concentrada, que é uma tecnologia de energia renovável que teve um rápido crescimento durante a última década. A energia solar concentrada e o armazenamento de eletricidade térmica bombeada compartilham muitas semelhanças, mas, embora as usinas de energia solar concentrada produzam energia armazenando a luz solar como calor (e depois convertendo-a em eletricidade), usinas de armazenamento de eletricidade térmica bombeada armazenam eletricidade que pode vir de qualquer fonte - solar, vento ou mesmo energia nuclear, entre outros.

Fácil de implantar e compacto

As usinas de armazenamento de eletricidade térmica bombeada podem ser instaladas em qualquer lugar, independentemente da geografia. Eles também podem ser facilmente aumentados para atender às necessidades de armazenamento da grade. Outras formas de armazenamento de energia em massa são limitadas pelo local onde podem ser instaladas. Por exemplo, o armazenamento de hidroeletricidade requer montanhas e vales onde reservatórios de água substanciais podem ser construídos. O armazenamento de energia de ar comprimido depende de grandes cavernas subterrâneas.

O armazenamento de eletricidade térmica bombeada tem uma densidade de energia mais alta do que as hidrelétricas bombeadas (pode armazenar mais energia em um determinado volume). Por exemplo, dez vezes mais eletricidade pode ser recuperada de 1kg de água armazenada a 100 ° C, em comparação com 1 kg de água armazenada a uma altura de 500 metros em uma usina hidrelétrica bombeada. Isso significa que menos espaço é necessário para uma determinada quantidade de energia armazenada, portanto, a pegada ambiental da planta é menor.

Vida longa

Os componentes do armazenamento de eletricidade térmica bombeada normalmente duram décadas. Baterias, por outro lado, degradam-se com o tempo e precisam ser substituídas a cada poucos anos - a maioria das baterias de carros elétricos tem garantia de apenas cinco a oito anos.

Contudo, embora haja muitas coisas que tornam o armazenamento de eletricidade térmica bombeada bem adequado para o armazenamento em grande escala de energia renovável, ele tem suas desvantagens. Possivelmente, a maior desvantagem é sua eficiência relativamente modesta, o que significa quanta eletricidade é devolvida durante a descarga, em comparação com o quanto foi colocado durante a carga. A maioria dos sistemas de armazenamento de eletricidade térmica por bombeamento visa a eficiência de 50-70%, em comparação com 80-90% para baterias de íon-lítio ou 70-85% para armazenamento hidrelétrico bombeado.

Mas o que provavelmente mais importa é o custo:quanto mais baixo, mais rápido a sociedade pode se mover em direção a um futuro de baixo carbono. Espera-se que o armazenamento de eletricidade térmica bombeada seja competitivo com outras tecnologias de armazenamento - embora isso não seja conhecido com certeza até que a tecnologia amadureça e seja totalmente comercializada. Do jeito que está, várias organizações já estão trabalhando, protótipos do mundo real. Quanto mais cedo testarmos e começarmos a implantar o armazenamento de eletricidade térmica bombeada, o mais cedo podemos usá-lo para ajudar na transição para um sistema de energia de baixo carbono.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.