Bateria de carbono-ar guarda energia limpa melhor que hidrogênio

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br

Destaques

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O sistema CASB é carregado / descarregado por eletrólise de CO 2 / geração de energia C.

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O sistema CASB tem densidade de energia volumétrica mais alta do que a reação H 2 .

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Os ciclos de carga e descarga do sistema CASB foram demonstrados pela primeira vez.

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A decomposição de Boudouard ocorreu durante a eletrólise de CO 2 .

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Eficiência colombiana de 84% e eficiência carga-descarga de 38% foram alcançadas.

Trocar hidrogênio por carbono

Existem várias propostas para armazenar temporariamente a eletricidade gerada pelas fontes renováveis de energia, como solar e eólica, que são intermitentes, e então garantir o suprimento em um regime 24/7 (24 horas por dia, 7 dias por semana).

Uma alternativa promissora é o hidrogênio gerado a partir da energia solar, que tem como grande benefício o fato de ser totalmente limpo. Mas esses sistemas ainda estão se debatendo com dificuldades técnicas, como uma baixa eficiência.

Pesquisadores japoneses estão propondo agora trocar o hidrogênio por carbono, no que eles chamam de "combater o carbono com carbono".

Bateria de carbono-ar

Keisuke Kameda e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Tóquio projetaram um sistema alternativo de armazenamento de energia elétrica chamado "bateria secundária de carbono-ar" - o termo secundária refere-se a uma bateria recarregável, sendo primária uma bateria descartável de uso único .

O sistema, que é bem mais do que uma simples bateria, consiste em uma célula de combustível de óxido sólido e uma célula de eletrólise, onde o carbono gerado por eletrólise do dióxido de carbono (CO2) retirado da atmosfera é oxidado com o oxigênio do ar ambiente para produzir energia.

Tanto a célula de combustível quanto a célula de eletrólise podem ser alimentadas com CO2 liquefeito por compressão para compor o sistema de armazenamento de energia.

"De modo semelhante a uma bateria, [o nosso sistema] é carregado usando a energia gerada pelas fontes renováveis para reduzir CO2 para C. Durante a fase de descarga subsequente, o C é oxidado para gerar energia," explicou o professor Manabu Ihara, coordenador da equipe.

Mais eficiente e menor

Nos testes, o sistema foi capaz de utilizar a maior parte do carbono depositado no eletrodo para geração de energia, demonstrando uma eficiência coulômbica de 84%, indicando que a maior parte da energia armazenada pode ser recuperada durante a fase de descarga - a eficiência coulômbica é a razão entre a descarga e a capacidade de carga.

Além disso, o sistema apresentou uma densidade de potência superior de 80 mW/cm2 e uma eficiência de carga-descarga de 38%, que se sustentou ao longo dos 10 ciclos de carga-descarga testados, indicando que não ocorreu degradação do eletrodo de combustível.

Como o carbono é armazenado em um espaço confinado nas duas células, a densidade de energia do sistema é limitada pela quantidade de carbono que elas podem conter. Apesar dessa limitação, a equipe calcula que o sistema tem uma densidade de energia volumétrica maior do que os sistemas de armazenamento de hidrogênio.

"Em comparação com os sistemas de armazenamento de hidrogênio, espera-se que o nosso sistema tenha tamanho menor e uma maior eficiência geral," disse o professor Ihara.

Esquema do sistema chamado bateria secundária de carbono-ar.

[Imagem: Tokyo Tech]

Bibliografia:

Artigo: Carbon/air secondary battery system and demonstration of its charge-discharge
Autores: Keisuke Kameda, Sergei Manzhos, Manabu Ihara
Revista: Journal of Power Sources
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2021.230681

 

Bateria de CO2 vai guardar energia solar para ser usada à noite

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br

O projeto pretende ser uma alternativa para as grandes fazendas solares, que atualmente estão usando baterias de lítio.
[Imagem: Energy Dome/Divulgação]

Armazenamento de energias renováveis

Uma empresa emergente italiana, a Energy Dome, anunciou ter conseguido o financiamento necessário para construir a primeira unidade de sua bateria de longa duração que armazena energia usando dióxido de carbono (CO2).

O principal argumento da empresa é reduzir pela metade os custos de armazenamento das energias renováveis em comparação com a opção mais usada hoje, de armazenamento da eletricidade em baterias de lítio.

A bateria de CO2 pode ser carregada durante o dia, quando há geração solar ou eólica excedente, e liberada durante os picos de demanda da noite e da manhã seguinte.

Usando componentes de baixo custo e disponíveis comercialmente, a bateria guarda energia em um processo termodinâmico fechado que atinge uma eficiência entre 75% e 80%, segundo a empresa.

E, ao contrário das baterias de íons de lítio que sofrem degradação significativa de desempenho durante sua vida útil, estimada entre 7 e 10 anos, a bateria de CO2 mantém seu desempenho durante sua vida operacional, estimada em 25 anos.

Se essa durabilidade se confirmar, o custo de armazenamento de energia será cerca da metade do custo de armazenamento com baterias de íons lítio de capacidade equivalente.

A bateria de CO2 é modular, podendo ser construída em diversas capacidades.
[Imagem: Energy Dome/Divulgação]

Bateria de CO2

A bateria funciona guardando o gás carbônico em um circuito fechado, onde ele muda de gás para líquido, para armazenar a energia, e de volta do líquido para o gás, para liberar a energia.

O "domo", ou cúpula, que dá nome à empresa, é um reservatório inflável preenchido com CO2 em sua forma gasosa. Para carregar, o sistema retira energia elétrica da rede para alimentar um motor. O motor aciona um compressor que retira CO2 da cúpula e o comprime. Sob pressão, o CO2 é liquefeito e armazenado em recipientes na forma líquida, à temperatura ambiente.

O funcionamento do motor, do compressor e a própria liquefação também geram calor, que é armazenado em um dispositivo de armazenamento termal, completando o ciclo de carregamento.

Para liberar a energia, o ciclo é revertido, fazendo o CO2 líquido evaporar e recuperando o calor do sistema de armazenamento de energia térmica. O CO2 quente é então expandido em uma turbina, que aciona um gerador elétrico. A eletricidade é devolvida à rede e o CO2 infla novamente a cúpula sem emissões para a atmosfera, pronto para o próximo ciclo de carga.

Os componentes do sistema são modulares, permitindo até 200 MWh de capacidade de armazenamento por cúpula, e permitindo que a empresa vise uma ampla gama de clientes, das concessionárias e operadoras de rede, até produtores de energia independentes e operações industriais remotas, como na mineração.

A primeira unidade de demonstração será construída na região da Sardenha e deverá ficar pronta já no primeiro trimestre de 2022, segundo a empresa.