Baterias de Carnot armazenarão excedente de energia solar e eólica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/07/2023

Esquema de funcionamento de uma bateria de Carnot.
[Imagem: University of Bayreuth / ZET]

Baterias de Carnot

Há uma nova opção para compatibilizar o caráter intermitente das energias solar e eólica com a demanda contínua da rede de distribuição de eletricidade.

Em vez de armazenar a eletricidade usando baterias comuns, que são muito caras, ou em baterias de fluxo, a nova opção consiste em armazená-la na forma de calor usando as chamadas baterias de Carnot.

As baterias de Carnot devem seu nome ao fundador da termodinâmica, o físico francês Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), que calculou a conversão ideal de calor em trabalho.

Em princípio, uma bateria de Carnot consiste em três componentes conectados em série: Uma bomba de calor de alta temperatura, uma unidade de armazenamento de calor e um motor térmico. A bomba de calor converte em calor a eletricidade das fontes intermitentes que não será consumida imediatamente. Esse calor é então usado para carregar a unidade de armazenamento.

O motor térmico é responsável por descarregar a unidade de armazenamento de acordo com a demanda no mercado de energia, liberando o calor de volta para que ele possa ser usado para gerar eletricidade, compondo um sistema eletricidade-calor-eletricidade.

Equipamento usado para testar os fluidos de trabalho que deverão otimizar o funcionamento das baterias de calor.
[Imagem: University of Bayreuth / ZET]

Otimização das baterias de calor

Uma equipe da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, está trabalhando em um projeto cujo objetivo é otimizar as baterias de Carnot para uso em larga escala.

A primeira parte do trabalho consiste em encontrar os fluidos de trabalho ideais para esses sistemas de energia, e então otimizar cada um dos componentes e preparar a integração do sistema completo à rede de distribuição.

"As plantas de demonstração iniciais mostram que é possível alcançar uma alta eficiência cíclica com baterias de Carnot: Até 70 por cento do excesso de eletricidade alimentada na rede a partir de fontes de energia renováveis pode ser recuperado. Os custos de armazenamento por quilowatt-hora estão na faixa das plantas de armazenamento bombeado ou das baterias eletroquímicas," explicou o professor Florian Heberle, líder do projeto, referindo-se às baterias de fluxo e às baterias de lítio, respectivamente.

O trabalho está atualmente centrado em identificar com precisão as propriedades termoquímicas das baterias de Carnot, além de testar os fluidos na prática no que diz respeito às funções muito diferentes que eles devem cumprir no sistema como um todo. Com a maior parte dos dados já coletada, a equipe se concentrará agora em misturas especiais de hidrocarbonetos naturais e refrigerantes insaturados parcialmente halogenados.

Além dos critérios decisivos de eficiência e segurança operacional, a equipe está preocupada também com a pegada ambiental desses sistemas de armazenamento, já que eles envolvem o calor - a intenção é que o potencial de aquecimento local seja o menor possível.