Nova bateria "congela" energia para ser usada meses depois
Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 13 de Abril de 2022 às 11h50
Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), nos EUA, desenvolveram um novo tipo de bateria que bloqueia a energia por meses sem perder a capacidade de armazenamento. Essa célula energética “congela” sua eletricidade para uso posterior, podendo ser utilizada em períodos sazonais.
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Como esse dispositivo seria possível, por exemplo, economizar energia durante as estações mais produtivas do ano, como na primavera, e gastá-la no inverno, quando a matéria-prima é mais escassa. Isso tornaria fontes intermitentes e renováveis de energia, como a luz solar e o vento, muito mais eficientes.
“Tecnologias de armazenamento de energia de longa duração são importantes para aumentar a resiliência da rede ao incorporar uma grande quantidade de energia renovável. Esta pesquisa marca um passo importante em direção a uma solução de armazenamento de bateria sazonal que supera as limitações de autodescarga das tecnologias atuais”, explica o engenheiro Imre Gyu, coautor do estudo.
Congelamento e descongelamento
A nova bateria é carregada durante um processo de aquecimento a 180 °C, permitindo que os íons fluam através do eletrólito líquido para criar energia química. Ao ser resfriado à temperatura ambiente, o eletrólito se torna sólido e os íons que transportam energia ficam quase parados. Quando a energia é necessária, a bateria é reaquecida e a eletricidade volta a fluir.
O fenômeno de congelamento e descongelamento só é possível nesse sistema de armazenamento porque o eletrólito da bateria é feito à base de sal fundido — um parente molecular do sal de cozinha comum. Esse material se torna líquido em temperaturas mais elevadas, e sólido em temperatura ambiente.
“Uma taxa de descarga rápida — como acontece em laptops e carros elétricos — prejudicaria uma bateria de rede projetada para armazenar energia por meses. Em nosso sistema, isso não acontece. O conceito de congelamento e descongelamento conseguiu reter 92% da eletricidade ao longo de 12 semanas”, acrescenta o pesquisador Minyuan Li, autor principal do estudo.
Mais baratas
Os pesquisadores construíram as novas baterias com materiais abundantes e comuns na natureza. O ânodo e o cátodo são feitos de placas sólidas de alumínio e níquel, imersos em uma solução de eletrólitos de sal fundido. A equipe também adicionou enxofre — outro elemento de baixo custo — para aumentar a capacidade de armazenamento.
Outra vantagem dessa bateria é a composição do separador colocado entre o ânodo e o cátodo. Em vez de usar um elemento cerâmico — que pode quebrar durante os ciclos de congelamento e descongelamento — eles utilizaram fibra de vidro comum. Essa simples mudança reduz os custos de produção e torna as baterias muito mais resistentes.
Para se ter uma ideia, essa energia pode ser armazenada a um custo de US$ 23 (~R$ 110) por quilowatt-hora. A ideia dos cientistas é substituir o níquel pelo ferro, o que pode reduzir os valores de produção para algo em torno de US$ 6 (~ R$ 30) por quilowatt-hora, cerca de 15 vezes menos do que é gasto com os materiais usados na fabricação de células de íons de lítio, por exemplo.
“As baterias projetadas para armazenamento sazonal provavelmente carregariam e descarregariam apenas uma ou duas vezes por ano. Ao contrário das células usadas para alimentar carros elétricos e outros dispositivos de consumo, elas não precisam durar centenas ou milhares de ciclos”, encerra Minyuan Li.