Bateria de areia pode armazenar calor de fontes renováveis

Em países com o inverno rigoroso, como os europeus, os sistemas de aquecimento de água e calefação são uma necessidade e representam um grande consumo de energia e fonte de emissão de gases de efeito estufa, especialmente quando o gás é usado para gerar calor.

O combate às mudanças climáticas e a guerra da Ucrânia, que ameaça o fornecimento do gás russo à Europa, tornaram ainda mais urgentes soluções para que o aquecimento use fontes de energia renováveis. E duas empresas finlandesas trouxeram uma tecnologia capaz de ajudar neste caminho.

A Polar Night Energy e Vatajankoski construíram a primeira bateria de areia em operação no mundo, capaz de armazenar o calor gerado por fonte solar e eólica, com baixo custo e gerando baixas emissões de gases de efeito estufa.

A bateria está em funcionamento em uma usina de energia na cidade de Kankaanpää, na Finlândia, e está conectada à rede de aquecimento local, atendendo cerca de 10 mil pessoas.

Segundo a Polar Night Energy, empresa que desenvolveu a bateria, a tecnologia ajuda a solucionar um dos obstáculos para o uso de energia renovável: a necessidade de armazenar energia gerada por fontes limpas, durante os períodos sem sol ou sem vento. Esta necessidade é particularmente importante no inverno, quando as pessoas de países frios dependem do aquecimento.

Segundo o cofundador e diretor de tecnologia da Polar Night Energy, Markku Ylönen, as baterias de lítio usadas em veículos não são soluções viáveis para a alta demanda dos sistemas de calefação. “Se estamos falando de gigawatt-hora ou terawatt-hora de excesso de eletricidade, não é tecnicamente viável tentar cobrir isso com baterias de lítio que teriam custos enormes”, explica.

“Mesmo que extraíssemos todo o lítio do mundo, não poderíamos construir baterias grandes o suficiente para acomodar toda a flutuação na produção de energia renovável”, acrescentou Ylönen.

A bateria de areia, por outro lado, á capaz de armazenar calor por semanas ou até meses, de acordo com a empresa. O equipamento converte a eletricidade gerada com fontes renováveis em calor que é capturado do ar aquecido para a areia, por meio de uma versão industrial de uma aquecedor por resistência.

A areia pode chegar a temperaturas de 500ºC e manter esta temperatura por meses, dentro de um tanque de aço. Para que este calor seja aproveitado, é realizado o processo inverso, com a areia aquecendo o ar ou a água de casas ou estabelecimentos comerciais.

Além do uso de energia limpa e da baixa emissão de gases de efeito estufa, outra vantagem é o custo reduzido da tecnologia, já que a areia é um material relativamente barato e acessível. De acordo com Ylönen, a maior despesa do sistema são os equipamentos e a construção do tanque de armazenamento.

Como a areia não precisa ser a mesma usada na produção de concreto e vidro, mais fina e de melhor qualidade, existe ainda a possibilidade de se reaproveitar areia descartada na construção civil ou até mesmo “materiais semelhantes a areia”, de acordo com a Polar Night Energy.

A bateria que está sendo usada em Kankaanpää tem quatro metros de diâmetro, sete metros de altura e contém 100 toneladas de areia, mas a empresa já planeja construir baterias maiores, com até 20 metros de diâmetro e 10 metros de altura.

Isso daria à nova bateria uma capacidade de um gigawatt-hora de capacidade de armazenamento, o equivalente a um milhão de quilowatts-hora (kWh). Para se ter uma dimensão, estima-se que uma casa do Reino Unido use, em média, 1.000 kWh de gás e 240 kWh de eletricidade por mês. Outra possibilidade para o futuro é usar diversas baterias de areia de tamanho padronizado para atender a população de cidades maiores.

É importante ressaltar que, com esta tecnologia, a bateria de areia seja usada apenas para fornecer calor e não eletricidade, o que exigiria um processo de conversão mais complexo.

Mas Ylönen lembra que atender as necessidades de aquecimento do mundo é um grande passo para combater as mudanças climáticas. “O setor de aquecimento é algo como um quarto ou um terço das emissões do mundo”, disse Ylönen.

Lembrando que com a capacidade de armazenar cerca de 500ºC por longos períodos, a bateria de areia também pode ser usada em processos industriais no futuro.