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Jun 03, 2023

Bateria recarregável de sal fundido congela a energia no lugar por muito tempo

A tecnologia poderia trazer mais energia renovável para a rede elétrica Durante a primavera no Noroeste do Pacífico, a água do degelo proveniente do degelo corre pelos rios e o vento sopra frequentemente com força. Essas forças

A tecnologia pode trazer mais energia renovável para a rede elétrica

Durante a primavera no noroeste do Pacífico, a água derretida do degelo corre pelos rios e o vento muitas vezes sopra forte. Estas forças fazem girar as muitas turbinas eléctricas da região e geram uma abundância de electricidade numa época de temperaturas amenas e de procura de energia relativamente baixa. Mas grande parte deste excedente sazonal de electricidade – que poderia alimentar os aparelhos de ar condicionado no Verão – perde-se porque as baterias não conseguem armazená-lo durante tempo suficiente.

Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), um laboratório nacional do Departamento de Energia em Richland, Washington, estão desenvolvendo uma bateria que pode resolver este problema. Em um artigo recente publicado na Cell Reports Physical Science, eles demonstraram como o congelamento e o descongelamento de uma solução de sal fundido criam uma bateria recarregável que pode armazenar energia de maneira barata e eficiente por semanas ou meses seguidos. Esta capacidade é crucial para afastar a rede dos EUA dos combustíveis fósseis que libertam gases com efeito de estufa e passar para as energias renováveis. O Presidente Joe Biden estabeleceu como meta reduzir as emissões de carbono dos EUA para metade até 2030, o que exigirá um grande aumento das fontes de energia eólica, solar e outras fontes de energia limpa, bem como formas de armazenar a energia que produzem.

A maioria das baterias convencionais armazena energia na forma de reações químicas esperando para acontecer. Quando a bateria é conectada a um circuito externo, os elétrons viajam de um lado a outro da bateria através desse circuito, gerando eletricidade. Para compensar a mudança, partículas carregadas chamadas íons se movem através do fluido, pasta ou material sólido que separa os dois lados da bateria. Mas mesmo quando a bateria não está em uso, os íons se difundem gradualmente por esse material, que é chamado de eletrólito. À medida que isso acontece ao longo de semanas ou meses, a bateria perde energia. Algumas baterias recarregáveis ​​podem perder quase um terço da carga armazenada num único mês.

“Em nossa bateria, realmente tentamos interromper essa condição de autodescarga”, diz o pesquisador do PNNL Guosheng Li, que liderou o projeto. O eletrólito é feito de uma solução salina que é sólida à temperatura ambiente, mas que se torna líquida quando aquecida a 180 graus Celsius – aproximadamente a temperatura em que os biscoitos são assados. Quando o eletrólito é sólido, os íons ficam travados no lugar, evitando a autodescarga. Somente quando o eletrólito se liquefaz é que os íons podem fluir através da bateria, permitindo que ela seja carregada ou descarregada.

Criar uma bateria que possa suportar ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento não é tarefa fácil. As flutuações de temperatura fazem com que a bateria se expanda e contraia, e os pesquisadores tiveram que identificar materiais resilientes que pudessem tolerar essas mudanças. “O que vimos antes foi muita investigação ativa para garantir que não é necessário passar por esse ciclo térmico”, afirma Vince Sprenkle, consultor estratégico em armazenamento de energia no PNNL e coautor do novo artigo. “Estamos dizendo: 'Queremos passar por isso e queremos ser capazes de sobreviver e usar isso como um recurso fundamental'”.

O resultado é uma bateria recarregável feita de materiais relativamente baratos que podem armazenar energia por longos períodos. “É um excelente exemplo de uma tecnologia promissora de armazenamento de energia de longa duração”, afirma Aurora Edington, directora de políticas da associação da indústria eléctrica GridWise Alliance, que não esteve envolvida nesta investigação. “Acho que precisamos apoiar esses esforços e ver até onde podemos levá-los para a comercialização.”

A tecnologia poderia ser particularmente útil num local como o Alasca, onde a luz solar quase constante do verão coincide com taxas relativamente baixas de utilização de energia. Uma bateria que pode armazenar energia durante meses poderia permitir energia solar abundante no verão para atender às necessidades de eletricidade no inverno. “O que há de tão atraente na bateria de congelamento e descongelamento é a capacidade de mudança sazonal”, diz Rob Roys, diretor de inovação da Launch Alaska, uma organização sem fins lucrativos que trabalha para acelerar a implantação de tecnologias climáticas no estado. Roys espera pilotar a bateria PNNL em uma parte remota de seu estado.