sábado, 1 de outubro de 2011

Sistemas de Armazenamento - energia limpa em tempo integral


A exploração das energias renováveis necessita, em muitos casos, de sistemas de armazenamento. Principalmente quando se deseja obter energia elétrica. A radiação solar chega de graça na nossa porta, mas só a temos no período diurno e quando temos bom tempo. Os ventos não correm o tempo todo e mudam de velocidade a todo instante. Então como podemos ter água quente à noite em sistemas de aquecimento solar?  Energia elétrica à noite nos sistemas fotovoltaicos? Energia elétrica estável a partir de aerogeradores? E hidro-elétricas funcionando o ano todo?
                A resposta está nos sistemas de armazenamento de energia e reservatórios. Os sistemas de armazenamento são sistemas que convertem energia transitória, como eletricidade,  em formas estáveis e armazenáveis. São também capazes de fazerem a conversão inversa para garantir a oferta nos momentos de baixa ou nenhuma produção. Já os reservatórios são utilizados para guardar volumes mantendo energia potencial ou térmica para uso posterior ou mesmo estabilidade de oferta. Vejamos alguns tipos corriqueiros a seguir:

Reservatório térmico – O mais comum é o utilizado nos sistemas de aquecimento solar de água. Funciona como uma grande garrafa térmica. Esse reservatório permite manter bom nível de temperatura da água por aproximadamente três dias, garantindo banho quente à noite ou em dias de chuva.

Reservatório hidráulico ou barragem – Garante, através do represamento de volume de água, estabilidade em sistemas de hidroenergia. Em grandes sistemas como as hidro-elétricas, os reservatórios podem garantir a estabilidade de produção por vários meses ou mesmo anos, compensando a variação sazonal do fluxo dos rios.

Sistema de armazenamento de baterias – Tem grande aplicação em pequenos sistemas autônomos para produção de eletricidade, seja eólico ou solar fotovoltaico. Bancos de baterias, associados a gerenciadores de carga garantem o armazenamento e recuperação de energia, garantindo a oferta nos períodos onde não houver sol ou vento.
Como as baterias são elementos que operam com corrente contínua, quando se deseja utilizar equipamentos eletro-eletrônicos comerciais comuns,  os sistemas necessitam de inversores eletrônicos para fornecerem corrente alternada com tensão e frequência compatível com a da rede pública.


 QUANDO OS SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO SÃO DISPENSÁVEIS
Algumas aplicações, sejam de energia solar ou eólica, podem não exigir sistemas ou formas de armazenamento de energia, casos em que a produção do trabalho em etapas cumulativas é aceitável. Tais como bombeamento d’água para reservatórios ou para irrigação e secagem solar de frutas e cereais.
                 As hidroelétricas nem sempre precisam de barragens, especialmente as micro-usinas instaladas junto a rios caudalosos e sistemas de biomassa produzem combustíveis que já é pura energia solar armazenada.                  
                  Em outros casos os sistemas de aproveitamento de energias renováveis são concebidos não como sistemas autônomos de produção de energia, mas, para promover economia de combustível em sistemas moto-gerador a diesel, formando um sistema híbrido. Já são encontrados, em regiões isoladas, sistemas híbridos eólico-diesel e solar-eólico-diesel funcionando regularmente, inclusive no Brasil.
                  Outra variação, são os chamados sistemas interligados a rede pública. Esses  dispensam armazenamento ora complementando a oferta - nos momentos de produção insuficiente - e ora injetando energia produzida - nos momentos de excesso de produção - na rede pública. Caso de prédios e residências urbanas com sistemas fotovoltaicos interligados.
                  Alguns  governos têm criado incentivos a esse tipo de instalação que representa economia para o usuário e vantagens da geração descentralizada e obtenção mais limpa de energia para todos. As fazendas eólicas também são sistemas de produção interligados a rede pública, com isso conseguem custo de produção bastante competitivo. Aliás, a maior razão dos sistemas híbridos e interligados suplantarem os sistemas autônomos de energias renováveis é que nestes últimos o custo cresce muito em função dos sistemas de armazenamento.


SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO COM  PERSPECTIVAS DE USO FUTURO



Os sistemas de armazenamento usuais, baseados em baterias eletroquímicas, é a parte  crítica dos sistemas eólicos e fotovoltaicos. Além de elevarem muito o custo, são os componentes de maior incidência de manutenção periódica e corretiva e menor tempo de  vida útil. Já são bastante competitivos em sistemas pequenos com poucos pontos de consumo, mas se tornam onerosos em sistemas maiores. Este é o fator que justifica a constatação de que quase todos os sistemas isolados maiores são híbridos, associados a motores de combustão para garantir a estabilidade. Na busca de tornarem competitivos os sistemas eólicos e solares autônomos de maior porte. Além de pesquisas de melhoramento das baterias eletroquímicas, existem algumas propostas de novos sistemas de armazenamento que garantam baixo custo e degradação energética. Entre elas destacam-se:
  •  Sistemas de armazenamento baseados no hidrogênio - A obtenção é feita por eletrólise e a recuperação por células combustível. O rendimento global é alto. O  armazenamento do hidrogênio garante boa densidade energética e baixíssima degradação, podendo compensar variações sazonais com custo aceitável. Mas, o armazenamento de hidrogênio é o ponto crítico  por questões de segurança, apesar dos muitos avanços.
  • Sistemas de armazenamento baseados em ar-comprimido - Apesar de terem densidade energética de armazenamento menor que os de hidrogênio, se mostram mais simples e seguros. Uma vantagem adicional é a facilidade na implementação de coletores térmicos solares no estágio de recuperação como incremento de potência com bom rendimento e baixo custo. 

 Livros recomendados:

PALZ, Wolfgang. Energia Solar e fontes alternativas. São Paulo: Hemus Livraria Editora Ltda, 1981.

FRAIDENRAICH, Naum & Lyra, Francisco. Energia Solar fundamentos e tecnologias de conversão heliotermoelétrica e fotovoltaica. Recife: Editora Universitária da UFPE, 1995.

FARRET, Felix Alberto. Aproveitamento de Pequenas Fontes de Energia Elétrica. Santa Maria: Ed. da UFSM, 1999. 245 p. (Série Divulgação Científica) ISBN 85.7391-014-3.


Um comentário:

  1. Combinar energia solar com produção de hidrogénio, fogão. Aplicações em restaurantes. Fazer um modelo e testar.
    https://drive.google.com/file/d/1bSTXVu3FiwrAlYN5Qch4ahgTDIkmRqSG/view?usp=sharing
    https://drive.google.com/file/d/17p0okl0C4ODSl1vqjPGPzDUXhnNeq0k7/view?usp=sharing

    videos
    https://www.youtube.com/watch?v=lydjul0VXfo&list=PLOa-ezb69VrRrrBLttX-ERVCQpOaDMeNv&index=1
    https://www.youtube.com/channel/UCLAdy0N0MXxgtfYoyTfbpiw
    https://www.youtube.com/watch?v=r9WrMct_FA4&list=PLOa-ezb69VrRrrBLttX-ERVCQpOaDMeNv&index=9

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