Baterias enferrujadas podem melhorar muito o armazenamento de energia da rede

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Uma empresa dos EUA está projetando uma grande bateria que, segundo ela, poderia ajudar a descarbonizar o setor de energia do país de forma mais barata do que os sistemas de armazenamento de íons de lítio – e com materiais domésticos.

O conceito, conhecido como “bateria de ferro-ar”, impressionou especialistas americanos. Ao contrário das atuais baterias de íon-lítio que requerem materiais caros principalmente de outros países, como lítio, cobalto, níquel e grafite, a bateria proposta armazena eletricidade usando ferro metálico amplamente disponível.

Ele opera no que os cientistas chamam de princípio de “ferrugem reversível”. O baixo custo e a alta disponibilidade do ferro podem permitir que as baterias de ferro-ar armazenem eletricidade por vários dias durante os períodos de baixa geração de energia solar e eólica. Uma dessas baterias de ferro-ar está sendo projetada pela Form Energy, uma empresa com sede em Massachusetts que é co-dirigida por um ex-funcionário da Tesla Inc.

Embora as baterias de ferro-ar tenham sido estudadas pela primeira vez no início da década de 1970 para aplicações como veículos elétricos, pesquisas mais recentes sugerem que pode ser um “concorrente líder” para expandir o futuro fornecimento de energia elétrica verde para serviços públicos, de acordo com George Crabtree, diretor do Joint Center for Energy Storage Research no Argonne National Laboratory.

As baterias de íon-lítio, que são usadas em carros e para armazenamento em grande escala, descarregam energia elétrica por cerca de quatro horas. A bateria de ferro-ar muito maior pode armazenar e descarregar energia por até 100 horas, fornecendo às concessionárias quatro dias de eletricidade para preencher as lacunas de energia renovável que podem ocorrer nas redes dos EUA.

Crabtree, um físico, previu que a bateria de ferro-ar também ajudaria os EUA a descarbonizar as operações industriais e reforçar os planos do Departamento de Defesa de depender mais de energia renovável.

Crabtree apontou que, embora os pesquisadores americanos tenham ajudado a inventar a bateria de íons de lítio em 1970, demorou até 1991 para chegar ao mercado. A Sony Group Corp., uma empresa japonesa, foi a primeira a vendê-lo. Depois disso, as empresas com sede na China assumiram a liderança e continuam a dominar o mercado mundial de baterias de íon-lítio.

A Form Energy nasceu em 2017. Surgiu da consolidação de duas pequenas empresas americanas de armazenamento de energia, uma das quais liderada por Mateo Jaramillo, ex-executivo da Tesla.

Os cofundadores compartilharam uma visão para remodelar o sistema elétrico global, criando uma nova classe de baterias de baixo custo para vários dias. Eles começaram a testar vários produtos químicos diferentes para fazer uma bateria competitiva e produzida domesticamente.

Eles pousaram na bateria de ferro-ar, que inclui uma placa de ferro, um eletrólito à base de água e uma membrana que alimenta um fluxo controlado de ar na bateria. Ao descarregar, a bateria respira o oxigênio do ar e converte o ferro metálico em ferrugem. Durante o carregamento, uma corrente elétrica converte a ferrugem de volta em ferro e a bateria libera oxigênio.

Desde a sua fundação, a empresa levantou US$ 832 milhões de investidores, incluindo a Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates e a ArcelorMittal SA, uma multinacional siderúrgica com sede em Luxemburgo.

Desde 2021, a Form Energy assinou contratos para construir instalações de armazenamento de baterias para duas concessionárias. Uma é a Georgia Power Co., a maior subsidiária da Southern Co. A outra é a Great River Energy, a segunda maior concessionária de eletricidade de Minnesota, que fornece energia para cooperativas elétricas.

A Form Energy está trabalhando com a ArcelorMittal para desenvolver materiais de ferro que a siderúrgica forneceria para a Form Energy. A empresa de baterias se recusou a dizer quando anunciaria a construção de sua primeira fábrica, ou onde seria.

“Ainda não estamos falando sobre isso”, disse Jaramillo em entrevista.

A equipe executiva de sua empresa inclui Yet-Ming Chiang, seu diretor de ciências e especialista em materiais que leciona no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Ele detém mais de 100 patentes nos EUA.

A bateria de armazenamento inicial, mais ou menos do tamanho de uma lavadora e secadora doméstica, será muito grande e pesada para carros, mas poderia substituir as baterias de íon-lítio para armazenamento em escala de utilidade porque custaria um décimo do custo e sua capacidade será muito maior, de acordo com a Form Energy.

Jaramillo formou-se em economia pela Harvard University e mais tarde estudou teologia na Yale Divinity School.

“Isso provavelmente me ajudou de mais maneiras do que eu poderia articular”, disse ele sobre seus estudos religiosos. “Isso me ajudou a manter os pés no chão sobre como as soluções se parecem neste mundo. Não há nada perfeito.”

Crabtree, do Argonne National Laboratory, diz que está impressionado com as realizações da Form Energy até agora. Em comparação com o esforço de 21 anos dos EUA para desenvolver a bateria de íons de lítio, a Form Energy pode desenvolver a bateria de ferro-ar em menos de nove anos.

“Isso mostra que é possível agir rapidamente quando se trata de mudanças climáticas. Essa é a resposta crítica”, disse Crabtree.

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