Esta tecnologia de armazenamento de energia ganhou o Prémio de Melhor Inovação da UE em 2022, sendo 40 vezes mais barata que a bateria de iões de lítio

O armazenamento de energia térmica utilizando silício e ferrossilício como meio pode armazenar energia a um custo inferior a 4 euros por quilowatt-hora, o que é 100 vezes maior

mais barato que a atual bateria fixa de íons de lítio.Depois de adicionar o contentor e a camada de isolamento, o custo total pode rondar os 10 euros por quilowatt-hora,

que é muito mais barato que a bateria de lítio de 400 euros por quilowatt-hora.

O desenvolvimento de energias renováveis, a construção de novos sistemas energéticos e o apoio ao armazenamento de energia são barreiras que devem ser ultrapassadas.

A natureza inovadora da eletricidade e a volatilidade da geração de energia renovável, como a energia fotovoltaica e a eólica, tornam a oferta e a procura

de eletricidade às vezes incompatíveis.Actualmente, essa regulamentação pode ser ajustada pela produção de energia a carvão e gás natural ou por energia hidroeléctrica para alcançar a estabilidade.

e flexibilidade de poder.Mas no futuro, com a retirada das energias fósseis e o aumento das energias renováveis, o armazenamento de energia barato e eficiente

configuração é a chave.

A tecnologia de armazenamento de energia é dividida principalmente em armazenamento de energia física, armazenamento de energia eletroquímica, armazenamento de energia térmica e armazenamento de energia química.

Tais como armazenamento de energia mecânica e armazenamento bombeado pertencem à tecnologia de armazenamento de energia física.Este método de armazenamento de energia tem preço relativamente baixo e

alta eficiência de conversão, mas o projeto é relativamente grande, limitado pela localização geográfica, e o período de construção também é muito longo.Isso é difícil

adaptar-se ao pico de procura de energia renovável apenas através do armazenamento bombeado.

Atualmente, o armazenamento de energia eletroquímica é popular e também é a nova tecnologia de armazenamento de energia que mais cresce no mundo.Energia eletroquímica

o armazenamento é baseado principalmente em baterias de íon de lítio.Até o final de 2021, a capacidade instalada acumulada de novo armazenamento de energia no mundo ultrapassou 25 milhões

quilowatts, dos quais a participação de mercado das baterias de íons de lítio atingiu 90%.Isto se deve ao desenvolvimento em larga escala de veículos elétricos, que proporciona uma

cenário de aplicação comercial em larga escala para armazenamento de energia eletroquímica baseado em baterias de íon-lítio.

No entanto, a tecnologia de armazenamento de energia da bateria de íons de lítio, como uma espécie de bateria de automóvel, não é um grande problema, mas haverá muitos problemas quando se trata de

apoiar o armazenamento de energia a longo prazo ao nível da rede.Um deles é o problema da segurança e do custo.Se as baterias de íon de lítio forem empilhadas em grande escala, o custo se multiplicará,

e a segurança causada pelo acúmulo de calor também é um enorme perigo oculto.A outra é que os recursos de lítio são muito limitados e os veículos elétricos não são suficientes,

e a necessidade de armazenamento de energia a longo prazo não pode ser satisfeita.

Como resolver estes problemas realistas e urgentes?Agora, muitos cientistas se concentraram na tecnologia de armazenamento de energia térmica.Avanços foram feitos em

tecnologias e pesquisas relevantes.

Em Novembro de 2022, a Comissão Europeia anunciou o projecto premiado do “EU 2022 Innovation Radar Award”, no qual o “AMADEUS”

O projeto de bateria desenvolvido pela equipe do Instituto de Tecnologia de Madri, na Espanha, ganhou o Prêmio de Melhor Inovação da UE em 2022.

“Amadeus” é um modelo de bateria revolucionário.Este projecto, que visa armazenar uma grande quantidade de energia proveniente de fontes renováveis, foi seleccionado pela Comissão Europeia

Comissão como uma das melhores invenções em 2022.

Esse tipo de bateria projetada pela equipe de cientistas espanhóis armazena o excesso de energia gerado quando a energia solar ou eólica está em alta na forma de energia térmica.

Este calor é usado para aquecer um material (a liga de silício é estudada neste projeto) a mais de 1000 graus Celsius.O sistema contém um recipiente especial com o

placa térmica fotovoltaica voltada para dentro, que pode liberar parte da energia armazenada quando a demanda de energia é alta.

Os pesquisadores usaram uma analogia para explicar o processo: “É como colocar o sol em uma caixa”.O plano deles pode revolucionar o armazenamento de energia.Tem um grande potencial para

atingir este objetivo e tornou-se num fator chave no combate às alterações climáticas, o que faz com que o projeto “Amadeus” se destaque dos mais de 300 projetos apresentados

e ganhou o Prémio de Melhor Inovação da UE.

O organizador do Prémio Radar de Inovação da UE explicou: “O ponto valioso é que proporciona um sistema barato que pode armazenar uma grande quantidade de energia para um

muito tempo.Possui alta densidade energética, alta eficiência geral e utiliza materiais suficientes e de baixo custo.É um sistema modular, amplamente utilizado, e pode fornecer

calor limpo e eletricidade sob demanda.

Então, como funciona essa tecnologia?Quais são os cenários futuros de aplicação e perspectivas de comercialização?

Simplificando, este sistema utiliza o excesso de energia gerado pela energia renovável intermitente (como a energia solar ou a energia eólica) para derreter metais baratos,

como silício ou ferrossilício, e a temperatura é superior a 1000 ℃.A liga de silício pode armazenar uma grande quantidade de energia em seu processo de fusão.

Este tipo de energia é denominado “calor latente”.Por exemplo, um litro de silício (cerca de 2,5 kg) armazena mais de 1 quilowatt-hora (1 quilowatt-hora) de energia na forma

de calor latente, que é exatamente a energia contida em um litro de hidrogênio a 500 bar de pressão.No entanto, ao contrário do hidrogénio, o silício pode ser armazenado sob condições atmosféricas.

pressão, o que torna o sistema mais barato e mais seguro.

A chave do sistema é como converter o calor armazenado em energia elétrica.Quando o silício derrete a uma temperatura superior a 1000 º C, ele brilha como o sol.

Portanto, células fotovoltaicas podem ser usadas para converter o calor radiante em energia elétrica.

O chamado gerador térmico fotovoltaico é como um dispositivo fotovoltaico em miniatura, que pode gerar 100 vezes mais energia do que as tradicionais usinas solares.

Em outras palavras, se um metro quadrado de painéis solares produz 200 watts, um metro quadrado de painéis térmicos fotovoltaicos produzirá 20 quilowatts.E não só

a potência, mas também a eficiência de conversão é maior.A eficiência das células térmicas fotovoltaicas está entre 30% e 40%, o que depende da temperatura

da fonte de calor.Em contraste, a eficiência dos painéis solares fotovoltaicos comerciais está entre 15% e 20%.

A utilização de geradores térmicos fotovoltaicos em vez dos motores térmicos tradicionais evita a utilização de peças móveis, fluidos e trocadores de calor complexos.Desta maneira,

todo o sistema pode ser econômico, compacto e silencioso.

De acordo com a pesquisa, as células fotovoltaicas térmicas latentes podem armazenar uma grande quantidade de energia renovável residual.

Alejandro Data, pesquisador que liderou o projeto, disse: “Grande parte dessa eletricidade será gerada quando houver excedente na geração de energia eólica e eólica,

por isso será vendido a um preço muito baixo no mercado de electricidade.É muito importante armazenar estes excedentes de electricidade num sistema muito barato.É muito significativo

armazenar o excedente de eletricidade na forma de calor, porque é uma das formas mais baratas de armazenar energia.”

2. É 40 vezes mais barato que a bateria de íon de lítio

Em particular, o silício e o ferro-silício podem armazenar energia a um custo inferior a 4 euros por quilowatt-hora, o que é 100 vezes mais barato do que o atual sistema fixo de iões de lítio.

bateria.Após adicionar o contêiner e a camada de isolamento, o custo total será maior.Contudo, de acordo com o estudo, se o sistema for suficientemente grande, geralmente mais

superior a 10 megawatts-hora, atingirá provavelmente o custo de cerca de 10 euros por quilowatt-hora, porque o custo do isolamento térmico representará uma pequena parte do total

custo do sistema.No entanto, o custo da bateria de lítio é de cerca de 400 euros por quilowatt-hora.

Um problema que este sistema enfrenta é que apenas uma pequena parte do calor armazenado é convertida novamente em eletricidade.Qual é a eficiência de conversão neste processo?Como

usar a energia térmica restante é o problema principal.

No entanto, os investigadores da equipa acreditam que estes não são problemas.Se o sistema for suficientemente barato, apenas 30-40% da energia necessita de ser recuperada sob a forma de

eletricidade, o que as tornará superiores a outras tecnologias mais caras, como as baterias de iões de lítio.

Além disso, os restantes 60-70% do calor não convertido em electricidade podem ser directamente transferidos para edifícios, fábricas ou cidades para reduzir o carvão e os recursos naturais.

consumo de gás.

O calor é responsável por mais de 50% da procura global de energia e 40% das emissões globais de dióxido de carbono.Desta forma, armazenar energia eólica ou fotovoltaica em estado latente

as células térmicas fotovoltaicas podem não apenas economizar muitos custos, mas também atender à enorme demanda de calor do mercado por meio de recursos renováveis.

3. Desafios e perspectivas futuras

A nova tecnologia de armazenamento térmico fotovoltaico projetada pela equipe da Universidade Tecnológica de Madri, que utiliza materiais de liga de silício, foi desenvolvida

vantagens no custo do material, temperatura de armazenamento térmico e tempo de armazenamento de energia.O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre.O custo

por tonelada de areia de sílica custa apenas 30-50 dólares, o que representa 1/10 do material de sal fundido.Além disso, a diferença de temperatura de armazenamento térmico da areia de sílica

as partículas são muito superiores às do sal fundido e a temperatura máxima de operação pode atingir mais de 1000 ℃.Temperatura operacional mais alta também

ajuda a melhorar a eficiência energética geral do sistema de geração de energia fototérmica.

A equipe de Datus não é a única que vê o potencial das células térmicas fotovoltaicas.Eles têm dois rivais poderosos: o prestigiado Massachusetts Institute of

Technology e a start-up californiana Antola Energy.Este último centra-se na investigação e desenvolvimento de grandes baterias utilizadas na indústria pesada (uma grande

consumidor de combustíveis fósseis) e obteve US$ 50 milhões para concluir a pesquisa em fevereiro deste ano.O Breakthrough Energy Fund de Bill Gates forneceu alguns

fundos de investimento.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts disseram que seu modelo de célula térmica fotovoltaica foi capaz de reutilizar 40% da energia usada para aquecer

os materiais internos da bateria do protótipo.Eles explicaram: “Isso cria um caminho para a máxima eficiência e redução de custos de armazenamento de energia térmica,

tornando possível descarbonizar a rede elétrica.”

O projeto do Instituto Tecnológico de Madrid não conseguiu medir a percentagem de energia que consegue recuperar, mas é superior ao modelo americano

em um aspecto.Alejandro Data, pesquisador que liderou o projeto, explicou: “Para alcançar essa eficiência, o projeto do MIT deve elevar a temperatura para

2.400 graus.Nossa bateria funciona a 1200 graus.Nessa temperatura, a eficiência será menor que a deles, mas teremos muito menos problemas de isolamento térmico.

Afinal, é muito difícil armazenar materiais a 2.400 graus sem causar perda de calor.”

É claro que esta tecnologia ainda precisa de muito investimento antes de entrar no mercado.O atual protótipo de laboratório tem menos de 1 kWh de armazenamento de energia

capacidade, mas para tornar esta tecnologia rentável, necessita de mais de 10 MWh de capacidade de armazenamento de energia.Portanto, o próximo desafio é ampliar a escala de

a tecnologia e testar a sua viabilidade em larga escala.Para isso, investigadores do Instituto Tecnológico de Madrid têm vindo a formar equipas

para tornar isso possível.