Finlândia testa uma bateria gigante feita de... areia

Bateria é meio que um tema tabu aqui no Meio Bit, depois de todos esses anos nessa indústria vital ficamos escolados com avanços revolucionários e tecnologias que trarão uma utopia em seis meses, se não chover, por isso não cobrimos esses hypes, mas no caso não há nada de hype. Ou revolucionário. Apenas, uma boa ideia.

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Filosoficamente uma bateria é um dispositivo capaz de armazenar energia, em geral convertendo de uma forma para outra. Uma bateria como a pilha do seu Hitachi converte energia química em energia elétrica. Uma caixinha de música armazena energia mecânica, do mecanismo de corda.

A principal vantagem das baterias é que elas permitem que acessemos energia de forma rápida e conveniente, o grande calcanhar de Aquiles das fontes de energia ditas “verdes”, “alternativas” ou seja lá como a Greta chame.

A curva de geração de energia de fontes como solar e eólica não é constante, se o tempo estiver fechado, a geração cairá MUITO no caso da solar. Tempestades, calmarias ou mesmo época do ano afetam a capacidade da energia eólica, e para piorar essas variações nunca batem com as curvas de consumo.

Durante o dia na maioria das cidades o consumo geral cai, com as pessoas na rua trabalhando. Quando chegam em casa, todo mundo ligando ar-condicionado e micro-ondas joga o consumo pras alturas. Nos Estados Unidos o pesadelo das operadoras de energia é a final do Superbowl, com milhões de pessoas levantando no final e usando seus fornos.

Esse pico de consumo é atendido por geração nuclear e termoelétrica, fontes capazes de suprir energia sob demanda, em variações rápidas. Se quisermos abandonar a geração termoelétrica sem aumentar a nuclear (o que seria um erro, a nuclear é de longe a melhor) temos que suprir o pico, compensando o que as gerações alternativas não conseguem.

Isso é possível com bancos de baterias capazes de despejar toneladas de megawatts na rede.

Essas baterias também trazem uma grande vantagem: Ao contrário dos painéis solares, elas funcionam durante a noite, sendo usadas em escala doméstica já faz algum tempo. A própria Tesla vende a PowerWall, um kit de baterias que é recarregada durante o dia, nos horários em que a eletricidade é barata, e nos horários de pico ela alimenta a casa, evitando que você use energia cara da rede.

A parte ruim é que fazer isso em grande escala com baterias de Lítio é proibitivamente custoso. Qual a alternativa? Bem, existem várias. Uma das mais legais, óbvias, mas limitadas geograficamente é construir reservatórios em morros. Durante o dia você usa energia barata da rede (ou de fontes alternativas) para bombear água para o reservatório. Durante a noite, você abre as torneiras, a água gira turbinas e você obtém energia a um custo menor do que a da tomada.

Há um geradorzinho feito por uma dessas ongs descoladas onde uma garrafa pet com água é erguida pelo usuário (aqui é blog de tecnologia todo mundo é usuário) até uma certa altura, a gravidade puxa a garrafa, o que gira um dínamo, carrega uma bateria e acende uma lâmpada. É pouco, mas suficiente para uma criança estudar durante a noite.

Outra forma de armazenamento de energia é mecânico, com um equipamento que é essencialmente um motor elétrico, dentro de uma câmara de vácuo. O rotor é projetado para ser especialmente pesado. Com energia da rede, ele é acelerado, e como está no vácuo, com rolamentos especiais anti-atrito, ao desligar a eletricidade, as Leis de Newton fazem com que ele continue girando, quase sem desacelerar. Quanto mais energia elétrica, mais velocidade, aumentando a energia cinética do rotor.

Se aplicarmos uma carga aos terminais do motor, ele se transforma em um gerador, a energia cinética vira eletricidade, e o equipamento vira uma bateria.

Também existem equipamentos que armazenam energia na forma de ar comprimido, no mesmo esquema: Energia barata aciona o compressor, o tanque é cheio, de noite o ar é usado para girar um gerador.

O problema desses equipamentos é que assim como Ruby, eles não escalam. Também são de manutenção cara e constante. Quanto menos partes móveis, melhor, e essa técnica usada na Finlândia pela Polar Night Energy é ótima nesse quesito.

Eles decidiram pela técnica de armazenar energia térmica. Há quem faça isso com água, óleo e até sal, mas lidar com vapor em alta pressão é ruim e perigoso, e sal derretido tem a desvantagem de ser altamente corrosivo. Metais líquidos ou se solidificam cedo demais, ou fervem cedo demais.

Era preciso um material que agüentasse altas temperaturas, de até 1000 graus sem mudar de estado ou alterar sua composição química. Eu não gosto de areia. É áspera, incomoda, irrita e entra em tudo que é lugar, mas admito que ela é excelente para esse serviço.

Areia é usada desde tempos imemoriais como molde para metalurgia, você pode derramar ferro líquido e a areia nem tchuns. Os pequenos cristais de quartzo agüentam calor como campeões.

Sabendo disso, o pessoal da Polar montou um silo com capacidade de armazenar 100 toneladas de areia. Com aquecedores e trocadores de calor, eles conseguem aquecer a areia a algo entre 600C e 1000C, e com isolamento o tanque mantém a temperatura por meses e meses.

Esse equipamento, o primeiro em uso comercial da Polar foi instalado em uma unidade da Vatajankoski, uma operadora de energia em Kankaanpää, Finlândia. Ele consegue prover 100kW em capacidade de aquecimento, com capacidade de 8 MWh.

Eles possuem uma unidade piloto em Hiedanranta, com capacidade de 3 MWh, que está sendo usada para prover aquecimento para dois prédios, enquanto fornece dados de uso e performance para a Polar.

Diz a empresa que uma unidade em grande escala conseguiria uma potência nominal de 100 MW, capacidade de até 20 GWh, com eficiência de até 99%. O custo é menos de 10 Euros por kWh de energia armazenada.

Depois de tantos projetos mirabolantes, tantas rodas reinventadas e idéias que dependem da utilização de Inobtanium, Matéria Escura e kryptonita Rosa, tudo misturado com grafeno e nióbio, é reconfortante ver uma proposta tão... mundana.

É apenas um problema de engenharia, e nenhum problema de engenharia é insolúvel se você tiver dinheiro suficiente. Armazenar energia utilizando temperatura é algo intuitivamente simples, os próprios finlandeses vêm fazendo isso faz tempo, aquecendo pedras em fogueiras e levando para dentro de suas saunas. Usar areia é um salto genialmente simples, com zero emissões tóxicas, sem manufaturas complexas e que em caso de acidente, o maior incômodo vai ser afastar os gatos locais curiosos pelo novo banheiro público.