Sal derretido e suor humano: as estranhas baterias que poderiam armazenar energia renovável

O estado do Golfo tem combinado constantemente 5,2 GW de capacidade de energia solar com 19 GWh de armazenamento de bateria para criar o maior esquema de baterias do mundo.

Entretanto, a cerca de 12.000 quilómetros de distância, nas instalações do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, no Colorado, investigadores e engenheiros estão a fabricar algumas das mais pequenas baterias que o mundo alguma vez viu. Com uma fração do tamanho das baterias de íons de lítio em escala de rede usadas para armazenar energia renovável, elas foram projetadas para alimentar etiquetas eletrônicas que rastrearão os filhotes de 3 polegadas de comprimento (cerca de 7,5 cm) de espécies de salmão e enguia.

À medida que as baterias tradicionais de iões de lítio ultrapassam os limites em termos de tamanho e escala, tipos de baterias alternativos poderiam desempenhar o mesmo papel vital no aproveitamento da energia com baixo teor de carbono – mas sem a corrida por minerais críticos, como o lítio, o cobalto e o níquel, que têm levantado preocupações para a protecção ambiental e para 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 promotores já estão a recorrer a uma vasta gama de materiais para armazenar electricidade renovável quando esta está disponível e utilizá-la para alimentar tudo, desde tecnologia vestível a redes de aquecimento, fábricas e mísseis.

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

Ar líquido

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

Andy Burnham disse que o desenvolvimento do cluster verde de Trafford, que inclui a bateria criogênica de “ar líquido” de Carrington, pode significar que “esta década é a mais emocionante desde o período vitoriano para a Grande Manchester”.

Em termos simples, o projeto Carrington, desenvolvido pela startup britânica Highview Power, visa 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 excedentes de energias renováveis para arrefecer o ar a -196ºC, o que o reduz a um 700º do volume líquido. Pode ser mantido neste estado até que a energia renovável seja escassa e os preços de mercado comecem a subir. Depois, permite-se que o líquido se transforme novamente num gás, expandindo-se rapidamente através de uma turbina que gera electricidade sem as emissões normalmente associadas às centrais eléctricas alimentadas a gás.

O projecto enfrentou vários atrasos, mas assim que entrar em funcionamento, previsto para o final do ano, fornecerá 300 MWh de armazenamento e uma produção de 50 MW durante seis horas – ou energia limpa e renovável suficiente para abastecer quase meio milhão de residências.

Sal fundido

Enquanto em Manchester a energia é armazenada a temperaturas abaixo de zero, no deserto do Nevada foi adoptada a abordagem oposta.

Aqui, 10.000 painéis geram eletricidade para o projeto Crescent Dunes, que nos últimos 10 anos aproveitou a energia do sol para aquecer um reservatório de potássio e nitrato de 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 giratória 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 mísseis teleguiados e armas nucleares modernos, actuando como “baterias de reserva” que retêm energia até que o calor pirotécnico gerado quando a arma é lançada active a libertação de energia.

Na década de 2020, a Dinamarca provou que a tecnologia 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 os sais a aproximadamente 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

Assim como a eletricidade renovável pode ser armazenada pelo aquecimento do sal, a energia limpa pode ser armazenada na areia.

Na pequena cidade de Pornainen, no sul da Finlândia, milhares de toneladas de areia ajudam a armazenar a energia utilizada para aquecer escolas, bibliotecas e câmaras municipais. Isto deverá permitir ao distrito acabar completamente com a utilização de petróleo na sua rede de aquecimento local e reduzir a utilização de aparas de madeira em cerca de 60%.

A bateria de areia utiliza cerca de 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 procura de calor de quase um mês em Pornainen – e no Inverno, perto de uma semana. É cerca de 10 vezes maior do que uma versão anterior lançada no país em 2022, sublinhando o potencial das baterias de areia para desempenhar um papel mais importante na redução das emissões em todo o país.

Tecnologia de suor

No Japão, investigadores da Universidade de Ciência de Tóquio estão a investigar como o suor humano poderia ser uma fonte de energia viável para alimentar tecnologias vestíveis.

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 sustentam os dispositivos vestíveis sem pequenas baterias que os tornam volumosos e precisam de carregamento constante.

Em resposta, eles desenvolveram um adesivo fino que gera eletricidade diretamente do suor humano. Ele usa uma célula de biocombustível enzimática para capturar os compostos químicos – especialmente o lactato – liberados no suor e no co.