Publicado em 20 de maio de 2021 por Mecânica de Comunicação

Sistema de armazenamento a hidrogênio pode ampliar o uso de fontes renováveis

O armazenamento de energia elétrica é um processo de absorção de eletricidade por um período para uso posterior. Esse processo pode ser centralizado ou descentralizado, em grande ou pequena escala, de curta ou longa duração, utilizado para aplicações que exijam maior potência ou energia.

O dimensionamento de um Sistema de Armazenamento de Energia Elétrica (SAEE) deverá considerar as especificações e necessidades da carga, como capacidade total de armazenamento; picos de potência (demanda máxima instantânea) e sua duração; e tempo de resposta exigido pela carga, entre outros. Também deve-se considerar a eficiência global do SAEE, uma vez que todas conversões de energia necessárias (durante o armazenamento e durante a descarga) resultam em uma certa quantidade de perdas, que implicam em uma eficiência menor que 100% para os sistemas.

Os pontos principais para o uso dos sistemas de armazenamento é a melhoria da eficiência da geração de eletricidade para viabilizar o uso das fontes renováveis de energia. As tecnologias disponíveis devem se adequar às diversas aplicações do armazenamento de energia, seja em capacidade de armazenamento quanto em tempo de carga e descarga.

Uma das principais alternativas para impulsionar a geração distribuída nas redes de distribuição modernas é a produção de hidrogênio por eletrólise a partir de um eletrolisador, podendo ser armazenado em tanques pressurizados ou outros meios, para então ser direcionado para as células a combustível ou motores-geradores, gerando eletricidade, além de calor. Esse armazenamento pode ser feito através de diversos métodos, considerando os estados físicos do mesmo, podendo ser gasoso, líquido e na forma de compostos químicos.

No SAEE, o hidrogênio pode ser armazenado por meses ou anos sem que exista perda do gás nos reservatórios, e que existe uma grande facilidade em incluir mais reservatórios, aumentando, assim a capacidade de energia armazenada de maneira simples.

No Brasil, o projeto estratégico de P&D PD-00061- 0054/2016, “Análise da Eficiência do Armazenamento Complementar de Energia junto às Usinas Hidrelétricas, utilizando Tecnologia de Armazenamento Eletroquímico e em Hidrogênio” está analisando como as tecnologias de armazenamento de energia elétrica se comportam quando utilizadas para auxiliar fontes renováveis intermitentes no fornecimento de eletricidade para rede em horas que o potencial renovável para geração de energia elétrica não consegue suprir a demanda energética do Sistema Interligado Nacional (SIN).

Desenvolvido em uma área próxima a UHE Porto Primavera (SP), tem-se a utilização das tecnologias de armazenamento eletroquímico e em hidrogênio, onde o banco de baterias de íons de lítio tem uma potência de 250 kW e capacidade de 1.800 MJ (500 kWh) de armazenamento. O sistema que utiliza hidrogênio é composto por um eletrolisador capaz de produzir 20 Nm³.h -1 , um reservatório pressurizado com capacidade de armazenamento de 600 Nm³ (2.124 kWh) a uma pressão de 25 bar, e um conjunto de células a combustível (CaC) que entrega 100 kW de potência elétrica para a rede.

Após a análise de todos os componentes do sistema de armazenamento de energia elétrica com o uso de hidrogênio, a dissertação de mestrado Análise Técnica de um Sistema de Armazenamento de Energia Elétrica produzida por Fontes Renováveis utilizando Sistemas de Baterias a Células a Combustível a Hidrogênio, defendida por Vitor Feitosa Riedel, na Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, sob orientação do professor Ennio Peres da Silva e coorientação de Demóstenes Barbosa da Silva, concluiu que o conjunto em sua totalidade apresenta performance similar à encontrada na literatura, e que os valores das eficiências de cada componente podem variar à medida que o projeto avançar para a fase de pesquisa em campo, principalmente para o eletrolisador, visto que se trata de um equipamento novo e único no mercado nacional (primeiro eletrolisador comercial com tecnologia PEM construído no Brasil).