Parques eólicos e solares estão surgindo em todo o mundo à medida que a mudança do carvão e dos combustíveis fósseis continua. Alternativas como essas são principalmente suplementares, fornecendo apenas uma pequena fração de eletricidade à rede elétrica devido à sua natureza intermitente. O excesso de fornecimento de moinhos de vento e células solares precisa ser armazenado de forma que possa ser facilmente acessível à rede quando necessário, geralmente em horários de pico de demanda.
A energia excedente é comumente armazenada em baterias de íons de lítio em grande escala, mas esse método traz consigo preocupações com a sustentabilidade. A PolyJoule, uma startup sediada em Boston, tem uma nova solução para sistemas de armazenamento de energia de bateria em grande escala que aborda esses problemas ao não exigir exclusivamente metais.
Neste artigo, discutiremos os sistemas de armazenamento de energia, as vantagens do sistema PolyJoule e o impacto potencial na indústria.
Sistemas de Armazenamento de Energia
Na busca por emissões líquidas zero, os sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) estão se tornando ativos extremamente valiosos para facilitar o uso de energia renovável. Um grande desafio com fontes de energia renováveis, como solar e eólica, é sua produção descontínua: se o vento não for forte ou o céu estiver nublado, a energia não é produzida. É aí que entra o BESS, trabalhando para armazenar o excesso de energia nos períodos de alta produção para depois ser utilizado nos períodos de baixa produção. Dessa forma, à medida que as usinas de energia de combustível fóssil e carvão são eliminadas, a energia renovável armazenada pode efetivamente manter um fornecimento confiável e estável para a rede elétrica.
Além da rede maior, os BESS possuem aplicações comerciais e residenciais. Usando algoritmos de software avançados, esses sistemas escolhem quando reter e liberar energia do armazenamento. Liberações durante horários de alta demanda são conhecidas como redução de pico. Esse processo reduz a quantidade de energia comprada e alivia o estresse na rede. Como resultado, há uma menor chance de surto de energia e um aumento na confiabilidade da rede local.
Mesmo além da rede elétrica, o armazenamento de energia pode ser ainda mais vital. Por exemplo, muitas comunidades em locais remotos e em países em desenvolvimento dependem de microrredes descentralizadas para fornecer energia. O acesso limitado a estradas e as longas distâncias necessárias para o transporte de energia tornam as opções renováveis uma escolha lógica. A natureza isolada dessas comunidades significa que sistemas de armazenamento robustos são cruciais para atender às suas necessidades.
Plásticos Acima dos Metais
Um desafio com o BESS desenvolvido, no entanto, é que as baterias necessárias para o armazenamento de energia da rede são muito maiores do que as encontradas em veículos elétricos. Isso significa que eles exigem uma quantidade muito maior de lítio, um elemento altamente cobiçado pela indústria automotiva e muitas outras indústrias. Por razões como essa, espera-se que a demanda por VEs aumente dez vezes até 2030, e o lítio e outros metais de bateria seguirão o exemplo.
Na tentativa de evitar completamente esse desafio, a PolyJoule desenvolveu baterias baseadas em plásticos em vez de metais.
Do ponto de vista da cadeia de suprimentos, uma grande vantagem das baterias à base de plástico é o fato de que os polímeros que elas usam podem ser fabricados a partir de matérias-primas industriais comuns. O resultado é maior abundância de material e, em última análise, menos estresse na cadeia de suprimentos.
As baterias de polímero também oferecem uma melhoria de segurança em relação ao padrão atual da indústria. Enquanto as baterias de íons de lítio contêm eletrólitos líquidos inflamáveis que auxiliam na transferência de íons, os fluidos necessários para uma bateria de polímero condutor são muito mais inertes. Testes mostraram que nenhuma sobrecarga, dano ou curto-circuito pode enviar os produtos da PolyJoule para uma fuga térmica. Nenhum risco de inflamabilidade significa nenhum sistema de controle de temperatura caro e maior segurança para os usuários finais.
Além disso, a faixa de operação nominal de uma bateria PolyJoule é de -40C a 50C, enquanto a bateria média de íons de lítio só pode operar entre -20C e 50C. Considerando a aplicação do BESS em comunidades remotas que podem enfrentar calor ou frio extremos, a capacidade da bateria de polímero de operar sem ser afetada em condições adversas sem qualquer sistema de controle climático necessário é um grande atrativo. Além disso, a vida útil de uma bateria de polímero condutor. A PolyJoule espera que eles possam durar mais de 20 anos ou 12.000 ciclos, o que é mais que o dobro da vida útil da bateria média de íons de lítio.
Acelerando
Atualmente, estamos experimentando a vivificação global da energia renovável. Os prazos previstos variam de 2030 a 2050, mas o objetivo é o mesmo: usar fontes alternativas de energia para alcançar a neutralidade de carbono.
A tecnologia de baterias tornou-se um ponto focal, especificamente baterias de íons de lítio, mas todas as indústrias e aplicações que usam pequenas variações das mesmas baterias criarão uma imensa demanda e estresse nas matérias-primas. Tecnologias de bateria diversificadas, como polímeros condutores, podem ajudar a agilizar os planos e transformar a neutralidade de carbono do ideal à realidade.
Fonte: Plastics Today | Jake Hertz