Roberta Machado
Estado de Minas: 16/06/2013
Brasília –
A crise energética levou um grupo de pesquisadores do Reino Unido a
olhar para o passado em busca de soluções. Muito antes do
desenvolvimento do biodiesel e de a alta do petróleo tirar o sono dos
motoristas, veículos movidos a ar eram a promessa do futuro. A máquina
foi desenvolvida em 1883 e chegou a ser produzida em escala de
protótipos por 20 anos, até que a eficiência da gasolina a tirou das
ruas. Mais de um século depois, a preocupação com o meio ambiente falou
mais alto, e o desenvolvimento da tecnologia permitiu que cientistas
considerassem aperfeiçoar a técnica criogênica, que liquidifica o ar
para armazenar energia. A ideia, que parecia um projeto escolarde
ciências, ganhou proporções e já chama a atenção de empresas e
investidores.
O primeiro fruto da aposta no ar líquido surgiu na ilha britânica de Grain, em Kent, onde uma linha de pesquisa da Universidade de Leeds resultou na primeira usina do tipo já erguida. O projeto-piloto foi construído em 2010 e chega a armazenar 350 quilowatts (kW), o suficiente para abastecer 100 casas ligadas à rede elétrica da região. O projeto, que foi aprovado em testes de rendimento e chegou a ser usado em momentos de pico do consumo de energia do país, recebeu mais de R$ 35 milhões em financiamento neste mês para manter as pesquisas.
“Usamos ar comum, da atmosfera, que é colocado no sistema. Então removemos água e gás carbônico (CO2), pois eles se congelam”, explica Toby Peters, presidente de operações da Highview Power Storage. O ar é resfriado a cerca de -198 0C, ponto em que o nitrogênio se torna líquido – 78% do ar é composto do elemento. O processo diminui o do gás para um líquido de volume 700 vezes menor, que fica armazenado em tanques climatizados como um tipo de bateria volumétrica. Quando a usina precisa recuperar a energia investida na liquefação, o ar líquido é exposto à temperatura ambiente e logo entra em ebulição. A rápida expansão do material faz gerar as turbinas, que convertem o movimento em eletricidade.
O princípio da usina de ar líquido não é propriamente produzir energia. A matéria resfriada tem como função guardar a eletricidade excedente da rede elétrica, que seria desperdiçada. Um exemplo são as fontes renováveis, como a solar e a eólica. Durante o dia, células fotovoltaicas podem capturar mais luz do que o necessário para abastecer a rede. À noite, no entanto, o sistema precisa recorrer às fontes tradicionais para manter lâmpadas e eletroeletrônicos ligados, pois a ausência do Sol deixa o equipamento inoperante. A proposta é armazenar toda a força gerada nos momentos de pico para que possa ser usada quando a produção estiver em baixa.
A eficiência do sistema é de 60%, o que significa que pouco mais da metade da energia investida é recuperada. “Com todos os dispositivos de armazenamento, você tira menos energia do que coloca”, ressalta Peters. Baterias têm alta eficiência, mas são caras, não podem fornecer armazenamento de energia em grande escala e têm vida relativamente curta antes de ser trocadas”, compara. O retorno pode chegar a 70% se o calor produzido pela liquefação também for aproveitado.
Limitações De acordo com o especialista Ennio Peres da Silva, coordenador do Laboratório de Hidrogênio da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), nenhuma das propostas de geração ou armazenamento energético apresentadas até o momento é satisfatória em todos os aspectos. A tão esperada solução definitiva para o problema de energia, de acordo com ele, sempre esbarra em aspectos econômicos ou técnicos, como a baixa eficiência do ar líquido. “Há séculos tentamos fazer uma bateria milagrosa, que seja barata e recarregue rapidamente, que armazene boa quantidade de energia elétrica. Mas as baterias não evoluíram como gostaríamos”, avalia Silva.
Desde o bombeamento de água até a energia cinética, diversas soluções simples foram desenvolvidas até esbarrar em dificuldades que tornavam impossível seu uso prático. O ar líquido, ressalta Ennio, também pode ter o mesmo destino. “Tem limitações. Tem de haver um reservatório especial muito caro, e um sistema trocador de calor, além de compressores para fazer a liquefação e uma turbina para pegar essa expansão e transformá-la em energia. O problema é que, enquanto não temos algo realmente bom, vamos experimentando para ver se vale a pena investir”, acredita o especialista.
O equipamento de armazenagem criogênica pode ser usado por mais de 25 anos, não tem restrições geográficas para ser implementado e dispensa materiais que fazem mal à natureza. O processo ainda é acessível a praticamente todo tipo de indústria, pois a liquefação de gases é um procedimento comum em todo o mundo. Apenas no Reino Unido, são geradas 8 mil toneladas de nitrogênio líquido por dia.
Mesmo com todas as limitações da tecnologia, os britânicos acreditam que os resultados valem o investimento. Estudos avaliam que os resultados obtidos nos primeiros anos de teste com a tecnologia são comparáveis a fontes energéticas consolidadas, como o ar comprimido ou o hidrogênio. “O ar líquido tem um potencial significativo de benefícios como um futuro vetor de energia, tanto no uso de propulsão simples como um facilitador de outras inovações promissoras, particulamente na coleta de calor desperdiçado”, avalia Neville Jackson, presidente de tecnologia da empresa de engenharia Ricardo. A companhia especializada é uma das poucas do mundo que trabalha com o ar líquido, mas ainda em escala experimental.
O fundador da Highview, Peter Dearman, chegou a construir um carro movido a ar resfriado, no qual trabalha há mais de 40 anos. O resultado ainda é, no mínimo, questionável. O carro, que não ultrapassa os 50km/h, lembra um experimento de Frankstein, com o motor montado de gambiarras de mangueiras e até mesmo uma lixeira de plástico. A fumaça emitida pelo antigo Peugeot barulhento, no entanto, é o sinal de esperança que mantém as pesquisas em andamento: do cano de escape, assim como da usina construída em Kent, sai apenas ar limpo. Uma proporção nula de poluentes que pode fazer os custos valerem a pena.
O primeiro fruto da aposta no ar líquido surgiu na ilha britânica de Grain, em Kent, onde uma linha de pesquisa da Universidade de Leeds resultou na primeira usina do tipo já erguida. O projeto-piloto foi construído em 2010 e chega a armazenar 350 quilowatts (kW), o suficiente para abastecer 100 casas ligadas à rede elétrica da região. O projeto, que foi aprovado em testes de rendimento e chegou a ser usado em momentos de pico do consumo de energia do país, recebeu mais de R$ 35 milhões em financiamento neste mês para manter as pesquisas.
“Usamos ar comum, da atmosfera, que é colocado no sistema. Então removemos água e gás carbônico (CO2), pois eles se congelam”, explica Toby Peters, presidente de operações da Highview Power Storage. O ar é resfriado a cerca de -198 0C, ponto em que o nitrogênio se torna líquido – 78% do ar é composto do elemento. O processo diminui o do gás para um líquido de volume 700 vezes menor, que fica armazenado em tanques climatizados como um tipo de bateria volumétrica. Quando a usina precisa recuperar a energia investida na liquefação, o ar líquido é exposto à temperatura ambiente e logo entra em ebulição. A rápida expansão do material faz gerar as turbinas, que convertem o movimento em eletricidade.
O princípio da usina de ar líquido não é propriamente produzir energia. A matéria resfriada tem como função guardar a eletricidade excedente da rede elétrica, que seria desperdiçada. Um exemplo são as fontes renováveis, como a solar e a eólica. Durante o dia, células fotovoltaicas podem capturar mais luz do que o necessário para abastecer a rede. À noite, no entanto, o sistema precisa recorrer às fontes tradicionais para manter lâmpadas e eletroeletrônicos ligados, pois a ausência do Sol deixa o equipamento inoperante. A proposta é armazenar toda a força gerada nos momentos de pico para que possa ser usada quando a produção estiver em baixa.
A eficiência do sistema é de 60%, o que significa que pouco mais da metade da energia investida é recuperada. “Com todos os dispositivos de armazenamento, você tira menos energia do que coloca”, ressalta Peters. Baterias têm alta eficiência, mas são caras, não podem fornecer armazenamento de energia em grande escala e têm vida relativamente curta antes de ser trocadas”, compara. O retorno pode chegar a 70% se o calor produzido pela liquefação também for aproveitado.
Limitações De acordo com o especialista Ennio Peres da Silva, coordenador do Laboratório de Hidrogênio da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), nenhuma das propostas de geração ou armazenamento energético apresentadas até o momento é satisfatória em todos os aspectos. A tão esperada solução definitiva para o problema de energia, de acordo com ele, sempre esbarra em aspectos econômicos ou técnicos, como a baixa eficiência do ar líquido. “Há séculos tentamos fazer uma bateria milagrosa, que seja barata e recarregue rapidamente, que armazene boa quantidade de energia elétrica. Mas as baterias não evoluíram como gostaríamos”, avalia Silva.
Desde o bombeamento de água até a energia cinética, diversas soluções simples foram desenvolvidas até esbarrar em dificuldades que tornavam impossível seu uso prático. O ar líquido, ressalta Ennio, também pode ter o mesmo destino. “Tem limitações. Tem de haver um reservatório especial muito caro, e um sistema trocador de calor, além de compressores para fazer a liquefação e uma turbina para pegar essa expansão e transformá-la em energia. O problema é que, enquanto não temos algo realmente bom, vamos experimentando para ver se vale a pena investir”, acredita o especialista.
O equipamento de armazenagem criogênica pode ser usado por mais de 25 anos, não tem restrições geográficas para ser implementado e dispensa materiais que fazem mal à natureza. O processo ainda é acessível a praticamente todo tipo de indústria, pois a liquefação de gases é um procedimento comum em todo o mundo. Apenas no Reino Unido, são geradas 8 mil toneladas de nitrogênio líquido por dia.
Mesmo com todas as limitações da tecnologia, os britânicos acreditam que os resultados valem o investimento. Estudos avaliam que os resultados obtidos nos primeiros anos de teste com a tecnologia são comparáveis a fontes energéticas consolidadas, como o ar comprimido ou o hidrogênio. “O ar líquido tem um potencial significativo de benefícios como um futuro vetor de energia, tanto no uso de propulsão simples como um facilitador de outras inovações promissoras, particulamente na coleta de calor desperdiçado”, avalia Neville Jackson, presidente de tecnologia da empresa de engenharia Ricardo. A companhia especializada é uma das poucas do mundo que trabalha com o ar líquido, mas ainda em escala experimental.
O fundador da Highview, Peter Dearman, chegou a construir um carro movido a ar resfriado, no qual trabalha há mais de 40 anos. O resultado ainda é, no mínimo, questionável. O carro, que não ultrapassa os 50km/h, lembra um experimento de Frankstein, com o motor montado de gambiarras de mangueiras e até mesmo uma lixeira de plástico. A fumaça emitida pelo antigo Peugeot barulhento, no entanto, é o sinal de esperança que mantém as pesquisas em andamento: do cano de escape, assim como da usina construída em Kent, sai apenas ar limpo. Uma proporção nula de poluentes que pode fazer os custos valerem a pena.
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