Deixe a gravidade armazenar a energia

Jun 25, 2023

A Gravity Power LLC - uma startup com sede em Santa Bárbara, Califórnia - desenvolveu uma tecnologia de armazenamento de energia de baixo custo, início rápido e resposta dinâmica rápida que compete com turbinas hidrelétricas e a gás clássicas de armazenamento bombeado para geração de energia de pico e serviço intermediário. O sistema é simples, mas o seu potencial é profundo.

Grande parte do equipamento de produção de energia actualmente instalado destina-se a energias renováveis ​​(predominantemente eólica e solar) ou a ciclos combinados a gás que aproveitam os preços historicamente baixos do gás natural. No entanto, muitas dessas centrais alimentadas a gás foram construídas com um propósito adicional: servir como uma fonte de electricidade de reacção rápida que pode substituir a geração renovável quando o vento deixa de soprar ou o sol não brilha. Uma melhor escolha tecnológica para “perseguir” a energia eólica e solar é o armazenamento de eletricidade em massa.

As complicações do planejamento do sistema e da operação da rede impostas pelas energias renováveis ​​foram discutidas detalhadamente em um artigo anterior (“O armazenamento de energia permite a geração just-in-time”, abril de 2011, disponível em powermag.com). O tema principal desse artigo era que o armazenamento de energia à escala dos serviços públicos deve ser comercializado antes que a electricidade renovável possa atingir o seu pleno potencial.

Hoje, a maioria dos grandes projetos de armazenamento de energia parece ser pouco mais do que um contêiner cheio de dezenas de milhares de pequenas baterias. O valor do armazenamento de energia é verdadeiramente realizado com sistemas de grande escala capazes de “mover” a energia eólica produzida principalmente fora dos horários de pico para os horários de pico, quando o valor da energia é significativamente maior. O valor é igualmente importante para os sistemas solares fotovoltaicos que circulam descontroladamente quando as nuvens passam por cima.

Várias tecnologias de armazenamento de energia em grande escala em seu estágio inicial de desenvolvimento foram discutidas no artigo anterior. A Gravity Power LLC foi identificada como uma empresa que se destacou das demais, principalmente porque sua tecnologia abraça totalmente o princípio KISS (Google it) e deve ser implantável no curto prazo. Na verdade, o Departamento de Energia dos EUA analisou a tecnologia e não conseguiu financiar o trabalho de desenvolvimento porque não era necessária investigação e desenvolvimento.

No tempo que leva para ler este artigo, mesmo os não-tecnólogos compreenderão intuitivamente como o sistema funciona e apreciarão sua simplicidade.

De acordo com o CEO da Gravity Power, Tom Mason, o conceito de design final tomou forma em 2008, que foi imediatamente seguido pela primeira rodada de financiamento da empresa no início de 2009 do The Quercus Trust, seguida por uma série de outros pequenos investimentos. A empresa está atualmente levantando uma rodada da Série B para financiar o projeto final e os testes do sistema. A primeira patente da Gravity Power cobrindo a sua tecnologia foi emitida pelo Escritório de Patentes dos EUA em maio de 2012, e outras patentes globais estão pendentes.

O Gravity Power Module (GPM) é uma máquina simples (Figura 1). No centro do sistema está uma bomba-turbina e um motor-gerador reversíveis, muito parecidos com aqueles usados ​​em sistemas hidrelétricos bombeados convencionais (PSH) por 70 anos ou mais. A 40 metros (m) abaixo do solo está o topo de um “circuito de água” subterrâneo onde está localizada a bomba-turbina. O circuito consiste em dois eixos verticais selados e cheios de água. O primeiro é um eixo furado verticalmente de grande diâmetro chamado “eixo de potência”. Quanto menor é o eixo da “comporta forçada”. Dentro do eixo de força repousa um grande pistão que armazena ou retorna energia quando movido hidraulicamente para cima ou para baixo pela água. A água é simplesmente um fluido hidráulico. A água flui em um circuito em ambas as direções: ou a água flui dentro do circuito do sistema, empurrando o pistão para cima, ou a água está sendo empurrada na outra direção pelo pistão à medida que cai.

Muito parecido com um sistema PSH convencional, a eletricidade é consumida quando o acionamento reversível bombeia a água da comporta para o eixo de potência abaixo do pistão, levantando o pistão para armazenar a energia potencial do pistão. Para liberar a energia armazenada, o pistão é liberado e, à medida que desce, a água é forçada através da bomba que agora funciona como uma turbina hidráulica e gera energia por meio do motor que agora funciona como gerador. A velocidade na qual o pistão cai determina a potência instantânea gerada. A profundidade e o diâmetro do eixo de transmissão e a massa do pistão determinam a quantidade de energia armazenada.