O Reino Unido vai utilizar ar líquido para estocar energia proveniente de fontes renováveis (solar e eólica). O método, já testado em planta-piloto, deverá entrar em escala comercial em 2018.
Segundo os responsáveis pelo projeto, a proposta é contribuir para a superação de altos e baixos no abastecimento provocados pela intermitência das fontes renováveis. Estocada em ar líquido, a energia estaria disponível para o consumo mesmo em dias nublados ou de calmaria.
O projeto foi explicado pelo professor Richard Williams, pró-reitor e diretor da Faculdade de Engenharia e Ciências Físicas da University of Birmingham, no Reino Unido, em palestra na Fapesp, durante o evento “UK-Brazil interaction meeting on cooperation in future energy system innovation”, realizado para promover a cooperação científica entre pesquisadores brasileiros e britânicos na inovação de sistemas de energia.
“Uma planta-piloto de 350 quilowatts (kW) encontra-se em funcionamento, conectada à rede elétrica do Reino Unido, há três anos. Essa unidade está sendo, agora, transferida para a University of Birmingham como uma plataforma de testes. E o governo disponibilizou um financiamento de £ 8 milhões para que uma unidade de demonstração, de 5 megawatts (MW), esteja operacional em meados de 2015. Tudo isso para que tenhamos a opção comercial da estocagem de energia em ar líquido até 2018”, disse Williams à Agência Fapesp.
O princípio físico do processo é relativamente simples. Setecentos e dez litros de ar, resfriados a menos 196 graus Celsius, dão origem a um litro de ar líquido. Esse ar líquido pode ser estocado e, posteriormente, quando entra em contato com uma fonte térmica, volta a se expandir. A expansão do ar é utilizada, então, para movimentar uma turbina, convertendo a energia mecânica em energia elétrica.
A liquefação do ar é uma forma de estocar a energia proveniente de fontes intermitentes, como a solar e a eólica, assegurando que a rede não sofra decréscimo de fornecimento nos momentos de menor insolação ou de redução no regime dos ventos.
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De acordo com Williams, dessa forma, otimizando a utilização de fontes renováveis, a estocagem criogênica (que utiliza temperaturas muito baixas) passa a ser uma importante peça na política britânica de descarbonização da matriz energética.
O Climate Change Act, aprovado pelo Parlamento britânico em 2008, estabelece a redução de 80% nas emissões de gás carbônico (CO2) até 2050. E as Renewables Obligations determinam que os provedores de energia elétrica licenciados no Reino Unido forneçam uma proporção crescente de eletricidade gerada a partir de fontes renováveis, fixando a banda de 15% para 2020.
“O ar líquido para armazenamento de energia torna-se mais eficiente acima de 10MW, de modo que não é apropriado para uso em edifícios isolados, mas bastante adequado na escala que vai do bairro ou do parque industrial à cidade. Já no âmbito dos transportes, uma possibilidade é seu emprego em soluções de tecnologia híbrida, para aumentar a eficiência de motores diesel, em caminhões ou balsas de curto percurso, por exemplo”, disse Williams.
Aumento na eficiência
Considerando-se os dois ciclos, de resfriamento e reaquecimento do ar, a eficiência esperada para o processo, na etapa de demonstração, é da ordem de 60%, contou o pró-reitor da University of Birmingham.
“Mas a eficiência pode ser aumentada para 80% ou mais com a utilização de calor residual no ciclo expansivo. Outra forma de aumentar ainda mais a eficiência é conjugar as unidades produtoras de ar líquido com terminais de gás natural liquefeito, de modo a aproveitar o frio residual produzido nesses terminais durante a fase de reconversão do gás ao estado gasoso”, explicou.
Segundo Williams, os impactos ambientais diretos do processo deverão ser muito baixos. “Para o armazenamento de energia, o dispositivo apenas captura e esgota o ar. E, quando a estocagem criogênica é utilizada em motores, o material trocado com o meio é novamente o ar”, disse.
“Como a temperatura de funcionamento desses motores é menor do que a da combustão interna convencional, os componentes podem ser fabricados com plásticos em vez de metais, reduzindo a energia incorporada”, argumentou.
Eleita “universidade do ano” pelos periódicos The Times e The Sunday Times, a University of Birmingham tem entre suas prioridades atuais a criação de soluções inovadoras a partir do conceito de sustentabilidade.
Por isso, somou-se a outras quatro universidades britânicas (Hull, Leeds, Sheffield e York) para formar o Centre for Low Carbon Futures (Centro para Futuros de Baixo Carbono), que reúne engenheiros, cientistas naturais e cientistas sociais focados em alternativas energéticas e mudanças climáticas, em interface com governo, empresas e entidades da sociedade civil.
O Birmingham Centre for Cryogenic Energy Storage (Centro de Armazenamento de Energia Criogênica da University of Birmingham), criado em associação com a University of Hull, é parte dessa iniciativa.
A University of Birmingham mantém acordo de cooperação com a Fapesp para apoiar projetos de pesquisas colaborativas entre o Estado de São Paulo e o Reino Unido. Duas chamadas de propostas já foram lançadas no âmbito do acordo. Na primeira chamada, sete propostas foram selecionadas.
