Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) propôs um novo conceito de armazenamento de energia que, segundo eles, é muito mais barato do que as atuais tecnologias de armazenamento de energia. A equipe do MIT aponta a escalabilidade de seu conceito chamado «sun in a box», dizendo que um único sistema grande poderia alimentar uma pequena cidade de 100.000 domicílios 24 horas por dia.
O novo conceito de armazenamento do MIT aproveita a energia renovável para produzir calor, que é então armazenado como silício líquido em altas temperaturas. Pesquisadores norte-americanos chamaram a tecnologia de Rede de Armazenamento de Energia Térmica – Photovoltaic Multi Junction.
A tecnologia utiliza dois grandes tanques de grafite de 10 metros de largura, que são fortemente isolados e preenchidos com silício líquido. Um tanque armazena silício a uma temperatura de 1926 °C. O tanque «frio» é conectado através de um banco de tubulações e elementos de aquecimento a um tanque «quente» no qual o silício líquido é armazenado a uma temperatura de 2370 ° C.
O excesso de energia de um sistema fotovoltaico adjacente, por exemplo, é usado para gerar calor, através do aquecimento Joule, processo pelo qual uma corrente elétrica passa por um elemento de aquecimento, para elevar a temperatura do silício «frio» e transferi-lo para o tanque quente.
Quando a eletricidade é necessária, o silício líquido fundido branco brilhante é bombeado através de uma série de tubos que emitem luz. Os tubos são conduzidos através de células solares de alta eficiência, chamadas de energia fotovoltaica de junção múltipla, e a luz do silício fundido é convertida novamente em eletricidade. Através deste processo, o silício esfria e flui de volta para o tanque «frio», para ser usado novamente.
«Um dos apelidos que as pessoas conhecem sobre nosso projeto é» sun in a box «, que foi cunhado por minha colega Shannon Yee na Georgia Tech», diz Asegun Henry, professor associado de Desenvolvimento de Carreira da Robert N. Noyce no Departamento de Engenharia Mecânica. «É basicamente uma fonte de luz extremamente intensa que está contida em uma caixa que aprisiona calor.»
Quando a equipe construiu um tanque em miniatura para testes, descobriu que, enquanto o silício reagia com grafite para formar carboneto de silício, o novo material aderia às paredes internas do tanque para criar uma camada protetora. Então não houve outra reação, o que mostra que o uso de tanques de grafite é viável.
«A inovação no armazenamento de energia está passando por um momento difícil», diz Addison Stark, diretora associada para a Inovação de Energia do Centro de Políticas Bipartidário e diretora de Recursos Humanos do Conselho Americano de Inovação em Energia. «Tecnólogos em energia reconhecem o imperativo de ter opções de armazenamento de baixo custo e alta eficiência para equilibrar tecnologias de geração não despacháveis na rede. Como tal, existem muitas grandes ideias que estão surgindo neste momento. Nesse caso, o desenvolvimento de um bloco de energia de estado sólido junto com temperaturas de armazenamento incrivelmente altas transcende os limites do que é possível «.
No anúncio, a equipe do MIT revelou que o conceito não era inteiramente novo, já que outras equipes haviam explorado as possibilidades de armazenar calor de fontes renováveis. Um projeto utilizou vastos campos com grandes espelhos para concentrar a luz solar em grandes tanques cheios de sal fundido, que seria aquecido a temperaturas que chegam a 540 ° C e, quando a eletricidade fosse necessária, seria bombeada através de um conversor que converte calor do sal em vapor, e logo é transformado em eletricidade por uma turbina. No entanto, essa tecnologia nunca conseguiu direcionar um cenário de preço economicamente viável.
«Essa tecnologia existe há algum tempo, mas acredita-se que seu custo nunca será baixo o suficiente para competir com o gás natural», diz Henry. «Então, houve um impulso para operar a temperaturas muito mais altas, para que se pudesse usar uma máquina de aquecimento mais eficiente e reduzir o custo».
Girando a atenção para o uso de eletricidade a partir de energia solar fotovoltaica e eólica e usando energia fotovoltaica de múltiplas conexões em vez de motores a vapor, eles dizem que os custos da energia armazenada podem ser a metade dos da eletricidade hidráulica bombeada, que atualmente é a fonte mais barata de energia armazenada.
Os custos para o armazenamento da bomba hidrelétrica atualmente bombeada estão entre US $200/MWh e US$300 / MWh. Caracterizada por capacidades muito altas e uma vida útil extremamente longa de até 80 anos, a hidroeletricidade bombeada também é limitada a condições geográficas, o que pode tornar os preços de algumas instalações muito mais altos.
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