De acordo com fontes chinesas, a província de Hubei abriga uma usina tri-recordista mundial desde o início de 2024: Nengchu-1, a chamada usina de armazenamento de ar comprimido. Sua função é fácil de explicar, mas ela tem um significado mais abrangente para o potencial das energias renováveis.
Instalações como a Nengchu-1 são apenas o primeiro passo num caminho para ajudar a enfrentar a crise energética global.
Triplo recorde mundial graças a muito ar
De acordo com a empresa estatal chinesa China Energy Engineering Group Co. Ltd. (CEEC), a Nengchu-1 é única em sua implementação técnica e econômica. É a primeira usina desse tipo com uma nova tecnologia para usar sistemas de armazenamento de ar comprimido em combinação com turbinas de forma particularmente eficaz. O resultado são três recordes:
- maior rendimento energético
- maior capacidade de armazenamento
- conversão mais eficiente de eletricidade em ar comprimido, e novamente em energia elétrica
O armazenamento de ar comprimido (CAES) é uma solução industrial para um grande problema de energia renovável: o sol não brilha à noite e o vento não sopra o tempo todo. É exatamente por isso que a eletricidade verde deve ser armazenada da forma mais completa possível.
Nas usinas CAES, o excesso de eletricidade é usado para alimentar compressores. Eles comprimem o ar e o direcionam para cavidades subterrâneas. Quando a eletricidade é necessária, o ar comprimido armazenado é liberado, flui de volta sob alta pressão e aciona uma turbina. Podemos chamá-la de uma espécie de bateria de ar, por assim dizer.
O Nengchu-1 poderia liberar 300 megawatts (MW) de energia dessa forma. A capacidade máxima de armazenamento é de cerca de 1.500 megawatts-hora, o que significa que 300 MW podem ser fornecidos por cinco horas. Depois disso, os tanques teriam que ser reabastecidos. Para colocar isso em perspectiva: as maiores turbinas eólicas do mundo, como esta, têm uma potência de 20 MW, mas, claro, sem fornecimento prévio de energia.
Uma tecnologia relacionada e muito mais difundida são as usinas de energia hidrelétrica reversível. Em princípio, elas funcionam de forma semelhante às represas, onde a água é bombeada para reservatórios mais altos com o excedente de eletricidade verde.
Usinas desse tipo desempenharam recentemente um papel decisivo no restabelecimento da eletricidade após o apagão na Europa. Além disso, cientistas alemães estão pesquisando uma variante inovadora que usa esferas de concreto como acumuladores de vácuo no fundo do mar para liberar energia elétrica quando necessário.
Como funcionam os sistemas de armazenamento de ar comprimido
Para que o máximo de ar possível entre no sistema de armazenamento subterrâneo como fonte de energia utilizável, ele deve ser comprimido. Um gás, ou mistura de gases (como o ar que respiramos), se aquece ao ser comprimido. Esse calor gerado é indesejável em um sistema de armazenamento de ar comprimido, pois faz com que o ar comprimido se expanda constantemente, o que pode danificar o sistema de armazenamento e desperdiçar energia elétrica potencial. Portanto, o resfriamento é necessário.
No entanto, para gerar eletricidade, o ar comprimido precisa escapar novamente e acionar as turbinas. Para isso, o conteúdo da memória é aquecido. O reaquecimento dos gases comprimidos atende a dois propósitos:
- Pressão mais alta, que permite que o ar flua através das válvulas abertas para a turbina.
- Proteção do sistema contra congelamento.
Para tornar esse processo energético com as massas de ar o mais eficiente possível, dois processos diferentes são utilizados (via Siemens Energy):
A chamada variante diabática (D-CAES) dissipa o calor gerado durante a compressão para a atmosfera.
Para o reaquecimento necessário, geralmente é queimada uma pequena quantidade de gás natural. As duas usinas CAES em Huntorf (Alemanha), que eram as maiores até recentemente, operam de acordo com esse princípio. No entanto, a eficiência é relativamente baixa. Esse valor indica quanto da corrente elétrica originalmente utilizada pode ser recuperada – no caso do D-CAES, apenas cerca de metade.
Na chamada variante adabiática (A-CAES), a energia térmica extraída do ar por resfriadores é conservada em um tanque de armazenamento de calor. Se a eletricidade for reintroduzida na rede, os técnicos usam o calor armazenado para aquecer o ar que retorna. A usina chinesa Nengchu-1 utiliza esse processo mais moderno e, portanto, pode atingir uma eficiência de até 70%.
Nengchu-1 é apenas o começo. Pouco antes do comissionamento comercial, há alguns meses, a China anunciou que havia iniciado a construção da próxima usina, ainda maior, com uma potência de 700 MW e uma capacidade de armazenamento de 2.800 megawatts-hora. Além disso, a CEEC já está planejando usinas com capacidade de 1.000 MW.
Surge a pergunta: por que a China, entre todos os países, desempenha um papel de liderança nessa área? Uma resposta simples: esforço e custos. Segundo especialistas, o tempo de construção é menor e, muitas vezes, até menor do que o das usinas hidrelétricas reversíveis.
Em usinas hidrelétricas tradicionais de armazenamento de ar comprimido, independentemente de serem processos diabáticos (D-CAES) ou adiabáticos (A-CAES), cavidades subterrâneas naturais, como cavernas de sal, são usadas para armazenar o ar comprimido. Os reservatórios naturais devem atender a certos requisitos para garantir a proteção ambiental e as necessidades técnicas.
A China também está trabalhando em uma usina de 300 MW, na qual túneis artificiais escavados na rocha servirão como armazenamento de ar comprimido pela primeira vez. A nova tecnologia de desenvolvimento pode expandir significativamente o número potencial de locais adequados para tais usinas de armazenamento.
Imagem | Adobe Firefly, IA generativa
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