Inovação: Baterias de alto desempenho a serviço da sustentabilidade ambiental

A geração de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis, como eólica e fotovoltaica, tem sido intensamente estudada e empregada em sistemas de geração de energia, pois usa fontes limpas provenientes de recursos naturais com baixo impacto ambiental
– o cenário ideal para que a humanidade possa viver de maneira sustentável no planeta. O Brasil, sobretudo, apresenta um grande potencial de utilização desses recursos dada a predominância do clima tropical. Entretanto, esses sistemas dependem das forças da natureza, como o sol e o vento, que sofrem variações de intensidade, de acordo com as condições climáticas, resultando em uma geração de energia não constante.  A fim de estabilizar a geração e, consequentemente, aumentar a confiabilidade nesse tipo de geração, é preciso utilizar acumuladores de energia – dispositivos que armazenam, de diversas formas, a energia elétrica excedente para posterior utilização.  

Esse cenário, que inclui ainda a introdução dos veículos elétricos como alternativa energética para a construção de um mundo ambientalmente sustentável, tem impulsionado atividades de pesquisa e desenvolvimento de diversos grupos voltados às tecnologias de armazenamento de energia.

Uma alternativa para aplicações estacionárias é o armazenamento químico. Por meio das tecnologias eletroquímicas de armazenamento (baterias), a eletricidade é armazenada eficientemente na forma de produtos químicos, que, de acordo com a demanda, e através de reações reversíveis, convertem energia química em elétrica e vice-versa.  

O CPqD atua na área de sistemas de energia desde a década de 1980 e conta com uma equipe de especialistas altamente capacitados no assunto. Atualmente está envolvido com o estado da arte de tecnologias de baterias avançadas de lítio-íon, sódio-cloreto de níquel e chumbo-ácidas avançadas, entre outras.  Essas tecnologias vêm sendo aplicadas em várias plantas-piloto de sistemas fotovoltaicos, conectados ou não às redes de energia elétrica, em projetos coordenados pelo CPqD – um deles mantido no arquipélago de Fernando de Noronha, por exemplo. 
Outras iniciativas similares também vêm sendo aplicadas em países da Europa, nos EUA e no Japão. 

 “As baterias de lítio-íon e sódio-cloreto de níquel apresentam vantagens técnicas, como, por exemplo, vida cíclica, eficiência, densidade de energia em relação à bateria chumbo-ácida. No entanto, como essas tecnologias ainda não apresentam grande escala de produção, seus custos ainda são elevados”, afirma a pesquisadora da área de Sistemas de Energia do CPqD, Maria de Fátima Rosolem.  A pesquisadora destaca a busca mundial por inovação em baterias e uma tendência de diminuição de custos, à medida que a escala de produção aumenta. “Há alguns tipos de tecnologia disponíveis no mercado, e para a seleção de uma tecnologia devem ser avaliados: o local de instalação, suas condições ambientais e operacionais”, comenta Fátima. Segundo ela, a vida útil e o seu desempenho estão intrinsecamente associados à qualidade de seus materiais e de sua produção.  
A equipe de especialistas do CPqD atua fortemente na disseminação desse conhecimento e no despertamento do interesse da comunidade científica, por meio de sua participação em diversos eventos do setor, incluindo palestras e treinamentos em universidades e empresas.  

CPqD 40 anos – O CPqD iniciou suas atividades de pesquisa e desenvolvimento em acumuladores elétricos em 1984, quando coordenou um projeto voltado para o fomento de novos players, que atuariam na fabricação de acumuladores chumbo-ácidos. O objetivo foi atingido mediante o desenvolvimento de dois novos fabricantes e, ainda, com a produção de patentes de produtos, como, por exemplo, baterias chumbo-ácidas reguladas por válvula e baterias de chumbo com eletrólito solúvel.  

Na atualidade, o CPqD realiza ensaios de certificação e homologação de baterias de células e baterias industriais para sistemas estacionários (sistemas de backup para telecomunicações) e de partida veicular, bem como para aplicações fotovoltaicas. Atua também em projetos de pesquisa e desenvolvimento de produtos voltados aos setores elétrico e petrolífero e de produtos voltados a parceiros industriais, em busca de soluções que contribuam para o desenvolvimento da indústria nacional.  Sua expertise de alto nível é aplicada em soluções para usuários de sistemas ininterruptos de energia, que se beneficiam de informações pertinentes para a tomada de decisões críticas. Além disso, o CPqD contribui para a evolução de fornecedores da tecnologia que atuam nesse amplo e atrativo mercado de sistemas críticos de energia e para o fortalecimento do setor de energia brasileiro.

Fonte: Fatos CPqD (agosto 2016)