Energia noturna polar e desenvolvimento de baterias de areia

Instalação de armazenamento de calor da Polar Night Energy para Vatajankoski (Foto: Polar Night Energy)

O armazenamento de energia é um elemento crucial em todas as novas tecnologias de geração de energia, principalmente porque a produção máxima de energia renovável nem sempre coincide com a demanda. As soluções atuais incluem bancos de sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS, na sigla em inglês), que armazenam eletricidade em baterias até que seja necessária. O hidrogênio também pode ser usado para armazenamento de energia, sendo o gás produzido a partir do excesso de energia e, em seguida, convertido novamente em eletricidade por meio de um grupo gerador ou célula de combustível quando a demanda é alta.

Utilizados principalmente em sistemas de geração de energia com emissão zero, que fornecem energia usando energia solar ou eólica, esses sistemas armazenam o excesso de energia para uso futuro, seja à noite ou em períodos de pico de demanda.

Um novo conceito de armazenamento de energia de longo prazo está sendo utilizado em um número limitado de testes. Desenvolvida pela empresa finlandesa Polar Night Energy, a bateria de areia funciona como uma unidade de armazenamento de longa duração. Como o nome sugere, o sistema aquece areia (ou um substituto de areia) por meio de um processo de aquecimento resistivo, elevando a temperatura do material para entre 500 e 600 °C, utilizando o excesso de eletricidade proveniente de instalações de energia limpa.

Armazenada em um recipiente de aço, a areia pode reter energia térmica por meses. Quando necessário, essa energia térmica é usada para aquecer água ou ar. Potencialmente, o calor poderia ser usado para transformar água em vapor, que por sua vez poderia acionar uma turbina para geração de eletricidade.

Segundo informações da Polar Night Energy, a bateria de areia pode eliminar milhares de toneladas de emissões de gases de efeito estufa por ano. Além disso, cada instalação pode permanecer em operação por mais de 30 anos, fornecendo energia térmica por cerca de 8.000 horas ao longo de um período de 12 meses.

Processo de aquecimento resistivo utilizado com a bateria de areia (Foto: Polar Night Energy)

Em um dos casos, o calor gerado por um centro de dados é direcionado para uma bateria de areia. Enquanto o calor residual dos servidores gira em torno de 60 °C (dependendo da estação do ano), a bateria de areia pode elevá-lo para entre 70 e 100 °C antes de ser direcionado para um sistema de aquecimento urbano operado pela Vatajankoski, uma empresa finlandesa de energia.

Em outro local, a primeira instalação da Polar Night Energy está atualmente fornecendo energia para cerca de 10.000 pessoas, aquecendo casas e outros edifícios, incluindo uma piscina. Com a areia armazenada em um silo de aproximadamente quatro metros de largura e sete metros de altura (veja a foto principal), esta unidade tem uma capacidade de 8 MWh.

“Estamos desenvolvendo ativamente nosso portfólio de produção de energia rumo a um futuro 100% sustentável e livre de emissões. A Polar Night Energy oferece a solução perfeita para as nossas necessidades”, afirmou Pekka Passi, diretor-geral da Vatajankoski.

Em entrevista à BBC News, Passi disse: “[A areia] pode atingir temperaturas realmente altas, talvez cerca de 500 graus, enquanto com a água você só chega a 100 graus. Então você tem muito calor armazenado em um espaço pequeno.”

Além disso, quanto maior o silo, mais eficiente se torna a função de armazenamento de calor, pois o calor se move muito lentamente através da areia autoisolante. Com perdas de armazenamento totalizando menos de 5% ao longo de várias semanas, isso significa uma eficiência superior a 90% para instalações de escala GW. Adicionalmente, o reservatório térmico de bateria de areia utiliza areia de baixa qualidade, inadequada para outros fins, como a construção civil.

Nos Estados Unidos, tem havido apelos para o fim dos subsídios à geração de energia renovável, o que provavelmente incluiria as baterias de areia. Ainda não se sabe se essa tecnologia se tornará mais difundida, mas usar areia e aço para armazenar energia térmica parece ser uma maneira economicamente viável de ampliar a disponibilidade de energia sustentável.