Cientistas desenvolvem armazenamento inovador de energia de metais líquidos para calor industrial

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Cientistas desenvolvem armazenamento inovador de energia
de metais líquidos para calor industrial
Sistema de armazenamento de calor em escala de laboratório: As contas de cerâmica armazenam o
calor. Crédito da imagem: KALLA, KIT.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) são pioneiros em um sistema inovador de
armazenamento de calor de alta temperatura que pode mudar drasticamente a forma como as indústrias
usam a energia.
Ao utilizar a tecnologia de metal líquido, este sistema pode armazenar e gerenciar eficientemente o calor,
potencialmente reduzindo a dependência de combustíveis fósseis.
Indústrias como aço, concreto e fabricação de vidro são algumas das mais intensivas em energia,
consumindo mais de 20% da energia total da Alemanha, principalmente a partir de combustíveis fósseis.
O desenvolvimento da equipe do KIT visa armazenar calor gerado a partir de fontes de energia renováveis,
tornando os processos industriais mais sustentáveis e menos dependentes da flutuação do fornecimento de
energia.
De 22 a 26 de abril de 2024, a equipe apresentará um modelo de seu sistema inovador no Hannover Messe,
uma feira internacional de tecnologia industrial.
Este novo sistema concentra-se em usar uma mistura de metais de chumbo e bismuto, que são capazes de
ser aquecidos a mais de 700oC.
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O que faz com que os metais líquidos se destaquem é sua capacidade de conduzir calor 100 vezes mais
eficientemente do que os materiais tradicionais usados em outros sistemas de armazenamento de alta
temperatura, como sais líquidos ou gases quentes.
Normalmente, as plantas-piloto utilizam esses sais para armazenar calor a cerca de 550oC, e algumas
usaram gases para atingir temperaturas ainda mais altas.
No entanto, a eficiência de transferência de calor desses gases para os materiais de armazenamento –
como aço, rocha vulcânica ou escória – tem sido menos do que ideal. Em contraste, a mistura de chumbo-
bismuth no sistema KIT flui através de contas cerâmicas, transferindo calor de forma mais eficaz e
armazenando-o até o necessário.
Essa capacidade é particularmente benéfica quando a energia de fontes renováveis, como a solar ou eólica,
é abundante, mas a demanda é baixa. O calor armazenado pode então ser usado mais tarde, quando os
custos de energia aumentam ou mais energia é necessária para operações industriais contínuas. Este
método oferece uma solução prática para equilibrar a oferta e a demanda, garantindo que a energia esteja
disponível na temperatura certa para uso industrial sem desperdiçar.
O sistema também possui uma configuração de loop único dentro de um tanque de aço onde o metal líquido
“frio” é recirculado através das contas de cerâmica, reaquecendo no processo. Este ciclo demonstrou
funcionar eficazmente no laboratório especializado em metais líquidos do KIT, KALLA.
Até agora, esse tipo de sistema de armazenamento de calor de metal líquido é raro globalmente devido a
desafios logísticos. No entanto, os pesquisadores do KIT conseguiram projetar um sistema com uma
capacidade significativa de 100 quilowatts-hora de calor, testado até 400oC em ambientes de laboratório.
Este modelo, embora apenas metade do tamanho do sistema real no KIT, será apresentado no Hannover
Messe para ilustrar seu potencial e funcionalidade.
A Dra. Klarissa Niedermeier, da KIT, acredita que essa tecnologia não apenas mostra o uso efetivo de
energia renovável em ambientes industriais, mas também destaca um passo significativo para a
desfossilização da indústria.
Ao reduzir a dependência de combustíveis fósseis, este sistema poderia ajudar a mitigar os impactos
ambientais e promover práticas de energia sustentável em vários setores.