Hidricidade: Usar hidrogênio para armazenar energia do Sol

Redação do Site Inovação Tecnológica 

As usinas termossolares já são bem conhecidas - a novidade está em sua integração com o hidrogênio.[Imagem: University of Colorado]

Armazenar o sol no hidrogênio

Em busca de fontes limpas de energia e de abrir caminho para uma economia sustentável, pesquisadores estão propondo um novo conceito que eles batizaram de "hidricidade".

A ideia é juntar a geração de eletricidade a partir da energia solar com a produção de hidrogênio a partir de água superaquecida, obtendo uma produção de energia 24 horas por dia, sete dias por semana.

Trata-se de uma versão voltada para a energia solar comparável às diversas opções conhecidas como "armazenar o vento", estas voltadas para a energia eólica.

"O conceito de hidricidade que propomos representa uma potencial solução inovadora de geração contínua e eficiente de energia," disse o professor Rakesh Agrawal, da Universidade Purdue, nos EUA, coordenador do projeto. "O conceito proporciona uma excelente oportunidade para vislumbrar e criar uma economia sustentável para atender a todas as necessidades humanas, incluindo alimentos, químicos, transporte, aquecimento e eletricidade."

A produção de hidrogênio com energia solar é uma das grandes esperanças para mudar a matriz energética mundial, embora a tão difundida Economia do Hidrogênio encontrou mais entraves do que se esperava. [Imagem: Peter Allen]

Eficiência e comparações

"A eficiência global sol-para-eletricidade do processo hidricidade, na média de um ciclo de 24 horas, chega próximo dos 35%, o que é quase a eficiência alcançada usando as melhores células fotovoltaicas juntamente com baterias," disse Emre Gençer, principal idealizador do conceito de hidricidade.

"Em comparação, o nosso processo armazena energia termoquimicamente de forma mais eficiente do que os sistemas de armazenamento de energia convencionais, o hidrogênio coproduzido tem usos alternativos nas indústrias petroquímicas, químicas, transporte e, ao contrário das baterias, a energia armazenada não descarrega com o tempo e o meio de armazenamento não degrada com usos repetidos," acrescentou Gençer.

Hidricidade

A hidricidade usa concentradores solares para focalizar a luz solar, gerar altas temperaturas e sobreaquecer a água, produzindo vapor para alimentar uma série de turbinas para geração de eletricidade, além de reatores para a separação da água em hidrogênio e oxigênio.

Os concentradores solares já são largamente usados, mas é a primeira vez que eles são pensados em conjunto com a produção de hidrogênio. [Imagem: Rehnu]

Os concentradores já são largamente usados em usinas termossolares, que aproveitam o calor do Sol, e não a luz, como fazem os painéis fotovoltaicos - há também concentradores para células solares, mas trata-se de uma tecnologia diferente.

Já o sobreaquecimento envolve aquecer a água muito além do seu ponto de ebulição - no caso proposto, entre 1.000 e 1.300 graus Celsius - gerando um vapor de alta temperatura adequado tanto para rodar turbinas com alta eficiência, como também para operar reatores solares para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.

O hidrogênio seria armazenado para utilização durante a noite, sendo queimado para sobreaquecer a água e manter toda a usina funcionando. O excedente também pode ser utilizado para qualquer outra aplicação, já que ele não gera emissões de gases de efeito estufa, podendo ser usado sobretudo em células a combustível.

"Tradicionalmente, a geração de eletricidade e a produção de hidrogênio foram estudadas isoladamente, e o que fizemos foi integrar sinergicamente estes processos e, ao mesmo tempo, melhorá-los," disse Agrawal.

O sistema foi simulado utilizando modelos computadorizados, e agora os pesquisadores esperam obter apoio para adicionar um componente experimental para a pesquisa, com a construção de protótipos e, a seguir, plantas-piloto de hidricidade.

Bibliografia:

Round-the-clock power supply and a sustainable economy via synergistic integration of solar thermal power and hydrogen processes
Emre Gençer, Dharik S. Mallapragada, François Maréchal, Mohit Tawarmalani, Rakesh Agrawal
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Early Edition
DOI: 10.1073/pnas.1513488112