Com o aumento da penetração da geração de energia renovável, o desenvolvimento do armazenamento de energia a longo prazo tornou-se uma tendência, e as rotas técnicas para o armazenamento de energia em larga escala e a longo prazo incluem principalmente o armazenamento por bombeamento, o armazenamento térmico em sais fundidos, o armazenamento em corrente líquida, o armazenamento em ar comprimido e o armazenamento em hidrogênio, em cinco categorias. Nesta fase, a aplicação do armazenamento por bombeamento é a mais madura, mas as vantagens do armazenamento de energia por ar comprimido incluem a capacidade de atingir grandes escalas, alta eficiência, baixo custo, respeito ao meio ambiente e limpeza, além da possibilidade de eliminar restrições geográficas, sendo esperado que se torne um complemento ao armazenamento por bombeamento.
O armazenamento de energia por ar comprimido pertence à categoria de armazenamento de energia de longa duração, podendo operar por períodos superiores a 4 horas, dias ou meses em ciclos de carga e descarga, apresentando vantagens notáveis na regulação das flutuações na geração de energia.
Segundo Xu Yu Jie, diretor do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Armazenamento de Energia do Instituto de Engenharia Termofísica da Academia Chinesa de Ciências, no futuro, o sistema elétrico do país será composto principalmente por novas fontes de energia, como a energia eólica, a energia fotovoltaica e outras fontes renováveis, que apresentam flutuações e intermitências. Se integradas em larga escala à rede elétrica, essas fontes podem representar riscos à segurança. Nesse contexto, torna-se essencial o uso de sistemas de armazenamento de energia como recursos flexíveis de regulação do sistema elétrico. O armazenamento de energia por ar comprimido é uma opção promissora.
“A tecnologia de armazenamento de energia por ar comprimido não é nova. Tecnologias tradicionais de armazenamento de energia por ar comprimido já são aplicadas na Alemanha e nos Estados Unidos há muitos anos, mas dependem de combustíveis fósseis, necessitam de grandes cavernas naturais, apresentam baixa eficiência de armazenamento de energia e outros problemas, o que sempre limitou sua implementação em larga escala”, disse Xu Yujie. Ele acrescentou que o sistema avançado de armazenamento de energia por ar comprimido da China recicla o calor comprimido, não utiliza mais combustíveis fósseis e pode ser usado de diversas formas, como em dispositivos de armazenamento acima do solo, câmaras artificiais e cavernas naturais subterrâneas. Além disso, o sistema melhora significativamente a eficiência do armazenamento de energia.
Atualmente, utilizando tecnologia avançada de armazenamento de energia por ar comprimido de 100 MW, a China construiu a primeira usina de demonstração internacional desse tipo, também com 100 MW, e a conectou com sucesso à rede elétrica para geração de energia. A usina está localizada no condado de Zhangbei, província de Hebei, e é o maior e mais bem-sucedido projeto de usina de armazenamento de energia por ar comprimido construído e operado no mundo. Ela pode gerar até 132 milhões de kWh de eletricidade anualmente, fornecendo energia de pico para cerca de 50.000 usuários. Ao mesmo tempo, permite economizar 42.000 toneladas de carvão padrão e reduzir as emissões de dióxido de carbono em 109.000 toneladas por ano.
Quais são as vantagens do armazenamento de energia por gás comprimido em relação a outros tipos de armazenamento de energia? De forma geral, podem ser resumidas em segurança, longa vida útil e forte poder explosivo. Primeiramente, o armazenamento de energia por gás comprimido é muito seguro. Tomemos como exemplo o projeto de armazenamento de energia por dióxido de carbono liquefeito (CCD): como a liquefação do CCD é muito fácil, seu armazenamento requer apenas alguns megapascais de pressão, eliminando os riscos associados ao armazenamento de gás sob alta pressão. Além disso, o CCD não é tóxico, não é inflamável e não é explosivo, o que garante sua segurança. Ademais, por se tratar de um sistema totalmente mecânico, a vida útil dos sistemas de armazenamento de energia por ar comprimido pode chegar a 30-50 anos com manutenção adequada. "O armazenamento de energia por ar comprimido é um processo físico baseado em ciclos térmicos, que apresenta vantagens inerentes em termos de segurança e baixa degradação de desempenho, sendo considerado uma das tecnologias de armazenamento de energia em larga escala mais promissoras." Com base nessas vantagens, Chen Haisheng, pesquisador do Instituto de Termofísica da Engenharia da Academia Chinesa de Ciências, afirmou que a aplicação da tecnologia de armazenamento de energia por ar comprimido tem grande importância estratégica e enorme demanda de mercado para a concretização dos objetivos estratégicos de dupla emissão de carbono do país e para a melhoria do meio ambiente.
Vale ressaltar que a energia gerada pelo armazenamento de ar comprimido é relativamente alta. Isso pode ser útil em algumas aplicações específicas. No caso de motores a diesel usados em grandes navios, por exemplo, o ar comprimido é normalmente armazenado em um tanque pressurizado e atua diretamente sobre o pistão por meio de uma válvula de partida especial para girar o virabrequim antes de iniciar a injeção de combustível. Essa configuração é mais compacta e barata do que um motor de partida elétrico do mesmo porte e pode fornecer os picos de potência extremamente altos necessários sem sobrecarregar o gerador e o sistema de distribuição do navio.
No que diz respeito aos sistemas de armazenamento de energia por ar comprimido, a China está a reforçar ainda mais as demonstrações e aplicações em larga escala, a acumular experiência em projeto e construção de engenharia e a desenvolver uma cadeia industrial completa e madura para acelerar ainda mais a sua construção e aplicação.
Data da publicação: 14 de setembro de 2023
