O Sol numa Caixa: Inovadora bateria solar do MIT capaz de abastecer uma cidade pequena

É verdade que cada vez se fala mais de baterias, isto tem uma razão de ser: se não conseguirmos guardar o que captamos do sol, do vento e da água, o mais certo é desperdiçar grande parte destes recursos. E como se guardam estas energias?

A resposta ao futuro do armazenamento energético passa por baterias inovadoras, tecnologias que estão agora nas bancadas dos laboratórios. Prova disso é esta inovadora bateria solar do MIT capaz de abastecer uma cidade pequena.

Bateria capaz de fornecer energia a uma pequena cidade

Os engenheiros do MIT criaram um projeto conceptual para um sistema de armazenamento de energia renovável, através da energia solar e eólica. Esta energia recuperada e guardada tem como finalidade voltar a injetar a energia produzida de volta à rede, mas conforme seja necessária, sem haver desperdício.

O sistema pode ser projetado para abastecer uma cidade pequena não apenas quando o sol está alto ou o vento está forte, a ideia é fornecer sempre.

O novo design armazena energia elétrica na forma de calor em grandes tanques de silício fundido. Uma única plataforma poderia permitir que uma cidade de 100 mil residências fosse totalmente alimentada por energia renovável. Na base está uma mistura tecnológica e altas temperaturas para obter esta bateria solar de silício.

Embora ainda não tenha sido testada na prática, em escalas desta envergadura, os investigadores estimam que tal sistema seria muito mais acessível do que as baterias de iões de lítio, que foram propostas como um método viável, embora caro, para armazenar energia renovável.

Os cientistas também estimam que o sistema custaria cerca de metade do que o armazenamento hidroelétrico bombeado - a forma mais barata de armazenamento de energia em grande escala.

Mesmo se quiséssemos operar a rede de energia renovável agora, não poderíamos, porque o utilizador precisaria de turbinas movidas a combustíveis fósseis para compensar o facto de que a oferta renovável não pode ser fornecida conforme a procura.

Estamos a desenvolver uma nova tecnologia que, se for bem sucedida, resolverá este problema mais importante e crítico no que toca a energia e mudanças climáticas, o problema de armazenamento.

Referiu Asegun Henry, Professor no Departamento de Mecânica e Engenharia do MIT.

Rede de armazenamento de energia térmica

A tecnologia aqui subjacente é a Tegs-MPV (Rede de Armazenamento de Energia Térmica-Multi-Junção), um conceito de "bateria solar" que mistura soluções tecnológicas diferentes, tais como armazenamento de sal derretido e células solares fotovoltaicas em "cascata" termodinâmica.

O sistema seria capaz de armazenar energia renovável excedente, com o calor a guardar essa energia em tanques de silício a 2000° C.

Quando se quiser recuperar a energia armazenada, o silício é transferido para outro tanque que irá manter o material mais quente 400° C. A essa temperatura, o silício emite luz tão intensa que pode ser usado para os painéis especiais fotovoltaicos produzirem energia, como se fosse um sol artificial.

Então como funciona a bateria solar do MIT?

Para que fosse viável o sistema, seria necessário construir um tanque de 10 metros de largura. Para o material seria necessário empregar a grafite.

Havia aqui algumas dúvidas, quanto ao material, isto porque há preocupações de que o silício, a altas temperaturas, reagiria com o grafite para produzir carboneto de silício, o que poderia corroer o tanque. Testaram então estas possibilidade e, o silício em vez de corroer o tanque, criou um revestimento fino e protetor.

Este tanque estaria perfeitamente isolado e iria manter o silício líquido a uma temperatura "fria" de quase 1.900° C.

Uma série de tubos, expostos a elementos de aquecimento, ligam essa estrutura de armazenamento a um segundo tanque chamado "quente".

Quando o excedente de eletricidade da rede entra no sistema, este transforma-se em calor nos tubos que ligam os dois tanques através do efeito Joule.

Ao mesmo tempo, o silício líquido é bombeado do tanque frio para o quente e no caminho absorve o aquecimento da energia térmica até 2400° C. Quando a procura de eletricidade da rede se torna alta novamente, o silício - que a estas temperaturas é tão quente que fica brilhante - é acionado por um tipo de motor no qual as células solares usam a sua luz branca para produzir eletricidade.

Um dos nomes que as pessoas começaram a chamar ao nosso conceito é 'sol numa caixa', atribuído pelo meu colega Shannon Yee da Georgia Tech. É basicamente uma fonte de luz extremamente intensa contida numa caixa que aprisiona calor.

Rematou Asegún Henry.

Sol numa caixa pode ser importante no futuro

Os cientistas enfatizam que o design do sistema é geograficamente ilimitado, o que significa que pode ser instalado em qualquer lugar, independentemente da paisagem de um local. Isto está em contraste com a hidroelétrica bombeada - atualmente a forma mais barata de armazenamento de energia, que requer locais que podem acomodar grandes quedas de água e represas, de modo a armazenar energia da água em queda.

Este artigo e imagens, original do MIT, foi publicado na revista Energy & Environmental Science.