Notícias

Apr 18, 2023

Branco

Em cinco anos, operar uma usina de carvão ou gás natural será mais

Em cinco anos, operar uma usina de carvão ou gás natural será mais caro do que construir parques eólicos e solares. De fato, de acordo com um novo estudo da Bloomberg New Energy Finance, construir uma nova fazenda solar já é mais barato do que operar usinas de carvão e gás natural em muitas regiões do mundo.

No entanto, uma mudança total para fontes de energia intermitentes exige desesperadamente armazenamento de energia confiável e de baixo custo que possa ser construído em qualquer lugar. Algumas startups nascentes acreditam que a resposta está no processo que acende as bobinas da torradeira, aquecendo-as eletricamente a temperaturas escaldantes.

A Antora Energy em Sunnyvale, Califórnia, quer usar blocos de carbono para tal armazenamento térmico, enquanto a Electrified Thermal Solutions em Boston está buscando fundos para construir um sistema similar usando blocos de cerâmica condutivos. A visão deles é semelhante: usar o excesso de eletricidade renovável para aquecer os blocos a mais de 1.500°C e depois transformá-los novamente em eletricidade para a rede quando necessário.

Para superar o custo das usinas de gás natural que hoje fornecem energia eólica e solar, o armazenamento de energia teria que custar cerca de US$ 10 por quilowatt-hora. Ambas as startups dizem que seus sistemas de aquecimento Joule atenderão a esse preço. As baterias de íon-lítio, por sua vez, estão agora em aproximadamente US$ 140/kWH, de acordo com um estudo recente de economistas do MIT, e podem cair para até US$ 20/kWH, embora apenas em 2030 ou depois disso.

Justin Briggs, cofundador e diretor de ciências da Antora, diz que ele e seus cofundadores Andrew Ponec e David Bierman, que lançaram a empresa em 2018, consideraram várias tecnologias de armazenamento de energia para atingir esse objetivo. Isso incluiu o método dominante de hoje, hidrelétrica bombeada, na qual a água bombeada para uma elevação mais alta gira as turbinas enquanto cai, e o novo método semelhante de armazenamento por gravidade, que envolve levantar tijolos de 35 toneladas e deixá-los cair.

No final, os blocos de aquecimento de carbono venceram por sua impressionante densidade de energia, simplicidade, baixo custo e escalabilidade. A densidade de energia está no mesmo nível das baterias de íon-lítio em algumas centenas de kWh/m3, centenas de vezes maior do que a hidrelétrica bombeada ou a gravidade, que também "precisam de dois reservatórios separados por uma montanha ou uma pilha de tijolos do tamanho de um arranha-céu". diz Briggs.

A Antora usa os mesmos blocos de grafite que servem como eletrodos em fornos de aço e fundições de alumínio. "[Estes] já são produzidos em quantidades de 100 milhões de toneladas, para que possamos explorar essa cadeia de suprimentos", diz ele. Briggs imagina blocos do tamanho aproximado de geladeiras de dormitórios embalados em unidades modulares e envoltos em materiais isolantes comuns, como lã de rocha.

"Depois de aquecer essa coisa com eletricidade, o verdadeiro truque é como recuperar o calor", diz ele. Uma opção é usar o calor para acionar uma turbina. Mas Antora escolheu termofotovoltaicos, dispositivos semelhantes a células solares que convertem a radiação infravermelha e a luz dos blocos de carbono incandescentes em eletricidade. O preço desses dispositivos semicondutores cai drasticamente quando fabricados em larga escala, então eles são mais baratos por Watt do que as turbinas. Além disso, ao contrário das turbinas que funcionam melhor quando construídas em grande, as termofotovoltaicas funcionam bem, independentemente da potência de saída.

Os blocos de grafite da Antora Energy armazenam energia gerada de forma renovável a temperaturas superiores a 1000º C, eventualmente convertendo-a de volta em eletricidade por meio de seu motor térmico termofotovoltaico proprietário.ANTORA ENERGY

A termofotovoltaica existe há décadas, mas Antora desenvolveu um novo sistema. Richard Swanson, um dos consultores da empresa, foi um dos pioneiros da tecnologia no final dos anos 1970. A eficiência com a qual os dispositivos convertem calor em eletricidade ficou estagnada nos anos 20 até que a equipe Antora demonstrou um recorde mundial de 30% de eficiência em 2019. Eles fizeram isso trocando o silício por semicondutores III-V de alto desempenho e usando truques como aproveitar a luz infravermelha de baixa energia que, de outra forma, passaria pelo semicondutor e seria perdida. O sistema de Antora recupera esse calor colocando um refletor atrás do semicondutor para devolver os raios infravermelhos ao bloco de grafite.