Você já se perguntou por que há tão poucos apagões nos Estados Unidos? Na verdade, resume-se a isso: as usinas de energia estão sempre produzindo mais energia do que as pessoas estão pedindo.
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Assim que a eletricidade é produzida, os elétrons passam por linhas de energia para residências, empresas, escolas e hospitais - onde quer que ela seja necessária. Mais eletricidade é feita do que os operadores de rede esperam que você consuma, de modo que, quando você liga um interruptor, uma luz acende.
Independentemente de você realmente acender as luzes, as usinas de energia mantêm suas turbinas girando, prontas para enviar energia para a rede a qualquer momento.
Esse problema de excesso de capacidade de geração de energia é pior à noite, quando a demanda é muito baixa, e a disparidade entre a quantidade de energia necessária e disponível é ainda maior. Isso desencoraja o uso de algumas fontes renováveis, especificamente a energia eólica, que ocorre principalmente à noite, quando os ventos são mais fortes (e quando as pessoas estão usando menos eletricidade). Em suma, muita eletricidade e, principalmente, eletricidade limpa são produzidas na hora errada.
É aí que entra o armazenamento de energia. Armazenar energia quando ela é feita e liberá-la quando necessário ajuda a manter a rede confiável e abre caminho para a introdução de energias renováveis intermitentes, como vento e energia solar, na mistura.
As empresas de energia e tecnologia têm trabalhado para lidar com o desequilíbrio entre oferta e demanda há anos, e as baterias surgiram como o principal concorrente para armazenar eletricidade. A Tesla Inc., por exemplo, investiu mais de US $ 600 milhões em sua Gigafactory, em Nevada, para produzir grandes quantidades de baterias de íon de lítio.
Mas uma empresa de energia do Alabama encontrou um lugar diferente para colocar grandes quantidades de energia em excesso - em cavernas de sal. Metade de uma milha subterrânea, uma caverna de sal que poderia caber na Estátua da Liberdade detém o recurso mais útil da Power South Energy Cooperative: o ar.
Há 25 anos, a cooperativa domina a arte e a ciência de comprimir o ar, armazená-lo em uma caverna de sal sob a terra e usá-lo para produzir eletricidade. A Usina McIntosh em McIntosh, Alabama, é a única instalação de armazenamento de energia de ar comprimido (CAES) em escala de utilidade nos Estados Unidos, e uma das poucas no mundo.
À noite, enquanto você dorme e seus aparelhos descansam, a usina usa o excesso de eletricidade da rede para comprimir o ar e bombeá-lo para o subsolo em uma caverna de sal hermética.
"O sal é um belo mecanismo de armazenamento", diz Lee Davis, gerente da fábrica de McIntosh.
Isso ocorre porque as cavernas fornecem espaços grandes e impermeáveis. O ar comprimido permanece comprimido e o oxigênio no ar não reage com o sal.
Lá, o ar é armazenado a pressões entre 650 e 1058 PSI, cerca de um décimo da pressão de um poço de petróleo de alta pressão.
Quando as pessoas demandam energia durante o dia, o ar é liberado para uma unidade de gás natural no local, onde é aquecido com gás natural, entra em combustão e produz uma corrente de gás ainda mais quente que gira uma turbina e produz eletricidade.
De cima, a planta McIntosh parece uma usina de energia a gás natural padrão, mas diretamente a 800 metros abaixo da superfície está um mecanismo único de armazenamento de energia. (Cortesia Power South Energy Cooperative) O ar comprimido é um ingrediente chave na produção de eletricidade em todas as plantas de gás; é o componente crítico que faz o gás queimar, produzindo o fluxo de gás que gira a turbina. Em instalações de gás natural típicas, produzir ar comprimido é a parte mais intensiva em energia da operação da fábrica - mais da metade da energia gerada pela turbina é simplesmente alimentada de volta ao sistema para comprimir o ar.
Mas a planta McIntosh CAES é capaz de comprimir o ar independentemente do processo de produção de energia, quando é mais econômico fazê-lo, porque tem um local para armazená-lo - a mina de sal. A usina tem ar armazenado suficiente para ajudar uma turbina de 110 megawatts a gerar energia por 26 horas, alimentando até 110.000 residências.
Ao comprimir o ar à noite quando a eletricidade é barata e abundante, em vez de usar a saída da turbina para compressão, a usina usa menos gás natural para produzir a mesma quantidade de eletricidade. Também permite que fontes limpas de eletricidade sejam usadas para compressão.
Embora a usina de McIntosh atualmente não trabalhe diretamente com nenhuma usina renovável, certamente poderia, e essa é a idéia-chave. A eletricidade usada para comprimir o ar poderia ser produzida por turbinas eólicas, como está planejado para o Centro de Energia de Bethel, no oeste do Texas. A Apex CAES LLC arrecadou US $ 100 milhões para o Centro, que, se desenvolvido, seria uma instalação de sal do CAES juntamente com a energia eólica. O Centro planeja usar a eletricidade produzida por turbinas eólicas próximas à noite para comprimir ar e alimentar o ar em uma turbina a gás durante o dia.
Considerando que as plantas de gás natural estão em ascensão em todo o país, o armazenamento de energia de ar comprimido fornece uma maneira de integrar as energias renováveis e, finalmente, queimar menos gás.
No entanto, o ar comprimido não é uma panacéia. Embora as plantas de gás natural sejam relativamente baratas para construir e operar, o baixo preço do gás natural também significa que há menos incentivo para explorar alternativas às usinas ou instalar opções que economizem gás.
Com o custo deprimido do gás natural e o risco envolvido na implantação de uma tecnologia relativamente nova, que tem poucos projetos em seu nome, é difícil fazer com que os números saiam do CAES. O projeto do Centro de Energia de Bethel está em desenvolvimento desde 2011 e ainda precisa levantar o capital adicional de US $ 400 milhões necessários.
"Algo novo e diferente não é fácil de decolar", diz Stephen Naeve, vice-presidente da Apex.
Outros projetos de teste falharam devido ao alto custo de desenvolvimento - tudo desde o custo de descartar a salmoura criada durante o processo de mineração até o risco de explorar locais que podem se tornar geologicamente inadequados. Quanto à competição de estocagem, as baterias são flexíveis em muitos aspectos, porque podem ser localizadas mais perto de onde a demanda por energia é, embora, de acordo com a Apex, as baterias sejam (pelo menos por enquanto) significativamente mais caras a longo prazo.
Mas a Power South Energy Cooperative ainda gostava de falar em sal com outros aliados do CAES. Na verdade, a instalação de McIntosh atraiu visitantes da Califórnia, Utah, Nova York e Idaho.
Se o sal é uma maneira de tornar as plantas de gás mais eficientes e utilizar as energias renováveis, passe o sal, por favor.
Nota do editor: Uma versão anterior deste artigo originalmente afirmava erroneamente que mais energia é enviada para a rede do que é exigido, que é onde ela é desperdiçada. Na verdade, o excesso de energia é desperdiçado antes de ser enviado para a rede por meio de vários processos. Smithsonian.com lamenta o erro.
