À medida que as temperaturas sobem em dias quentes, muitos de nós rapidamente ligamos nossos ventiladores ou condicionadores de ar. Esses sistemas de resfriamento podem ser um grande estresse para as redes elétricas, o que inspirou alguns inventores a criar versões que podem armazenar energia e também usá-la.
O resfriamento representa 20% da demanda world de eletricidade em edifícios, uma parcela que deve aumentar à medida que o planeta esquenta e mais pessoas no mundo se voltam para a tecnologia de resfriamento. Durante os horários de pico de demanda, os condicionadores de ar podem ser responsáveis por mais da metade da demanda complete na rede em algumas partes do mundo hoje.
Novas tecnologias de resfriamento que incorporam armazenamento de energia podem ajudar a se recarregar quando a eletricidade renovável estiver disponível e a demanda for baixa, e ainda fornecer serviços de resfriamento quando a rede estiver sobrecarregada.
“Nós dizemos: pegue o problema e transforme-o em uma solução”, diz Yaron Ben Nun, fundador e diretor de tecnologia da Nostromo Vitality.
Um dos sistemas da Nostromo Vitality, que ela chama de IceBrick, é basicamente uma enorme bandeja de cubos de gelo. Ela resfria uma solução feita de água e glicol que é usada para congelar cápsulas individuais cheias de água. Um IceBrick pode ser feito de milhares desses recipientes, que cada um contém cerca de meio galão, ou aproximadamente dois litros, de água.
O isolamento mantém as cápsulas congeladas até a hora de usá-las para ajudar a resfriar um edifício. Então, o gelo é usado para baixar a temperatura da mistura de água-glicol, que por sua vez resfria a água que circula no sistema de resfriamento do edifício. A coisa toda é projetada para funcionar como um complemento com o equipamento existente, diz Ben Nun.
A Nostromo instalou seu primeiro sistema nos EUA em 2023, no resort Beverly Hilton em Los Angeles. Ele tem capacidade de 1,4 megawatt-hora e também atende o vizinho Waldorf Astoria. A instalação contém 40.000 cápsulas, totalizando cerca de 150.000 libras de gelo. Ele geralmente carrega por 10 a 12 horas, começando à noite e terminando por volta do meio-dia. Isso o deixa pronto para descarregar sua energia de resfriamento entre o last da tarde e a noite, quando a demanda na rede é alta e a energia photo voltaic está caindo conforme o sol se põe.
Usar o IceBrick aumenta a eletricidade complete necessária para resfriamento, pois parte da energia é perdida por ineficiência durante o ciclo. Mas o objetivo é diminuir a demanda de energia durante os horários de pico, o que pode cortar custos para os proprietários de edifícios, diz Ben Nun. A empresa está no processo de garantir cerca de US$ 300 milhões em financiamento, em parte do US Division of Vitality’s Mortgage Applications Workplace, para financiar totalmente 200 desses sistemas na Califórnia, ele acrescenta.
Embora os proprietários de edifícios possam se beneficiar imediatamente dessas soluções individuais de armazenamento de energia, o verdadeiro potencial para ajudar a rede surge quando os sistemas são interligados, diz Ben Nun.
Quando a rede está extremamente estressada, as empresas de serviços públicos às vezes são forçadas a desligar o fornecimento de eletricidade para algumas áreas, deixando as pessoas sem energia quando mais precisam. Tecnologias que podem se ajustar para atender às necessidades da rede podem ajudar a reduzir a dependência desses apagões rotativos.
Esse tipo de abordagem não é novo — muitas unidades comerciais têm grandes tanques que armazenam água gelada ou outro fluido de resfriamento que pode reduzir a temperatura em um edifício em um piscar de olhos. Mas a tecnologia da Nostromo pode armazenar mais energia com muito menos materials, porque usa o processo de congelamento e derretimento em vez de apenas resfriar um líquido, diz Ben Nun.
A startup Blue Frontier se diferenciou nesse espaço ao construir sistemas de resfriamento que usam dessecantes. Esses materiais podem sugar umidade — como os pequenos pacotes de esferas de sílica que geralmente vêm com sapatos e bolsas novos. Mas, em vez dessas esferas, a empresa está usando uma solução concentrada de sal.
As unidades de resfriamento da Blue Frontier passam um fluxo de ar sobre uma fina camada do dessecante, que puxa a umidade do ar. Esse ar seco é então usado em um processo de resfriamento evaporativo (semelhante à forma como o suor resfria sua pele).
Os sistemas de resfriamento dessecante podem ser mais eficientes do que os tradicionais condicionadores de ar de compressão de vapor no mercado hoje, diz Daniel Betts, fundador e CEO da Blue Frontier. Mas o sistema também se beneficia da capacidade de carregar durante certos momentos e fornecer resfriamento em outros.
A chave para o aspecto de armazenamento de energia do resfriamento dessecante é a recarga: como esponjas, dessecantes só podem absorver uma quantidade limitada de água antes de precisarem ser espremidos. A Blue Frontier faz isso fazendo com que parte da água na solução salina evapore, normalmente com uma bomba de calor, para torná-la mais concentrada. O sistema de recarga pode funcionar constantemente ou em rajadas que podem ser programadas para coincidir com períodos em que a eletricidade é barata ou quando há mais energia renovável disponível.
O benefício dessas tecnologias de armazenamento de energia é que elas não exigem que as pessoas desliguem seus sistemas de refrigeração para ajudar a aliviar o estresse na rede, diz Betts.
A Blue Frontier está testando vários sistemas com clientes hoje e espera fabricar quantidades maiores em breve. E enquanto prédios comerciais estão recebendo as primeiras instalações, Betts diz que está interessado em levar a tecnologia para casas e outros prédios também.
Um desafio enfrentado pelas empresas que trabalham nessas tecnologias de entrada é encontrar uma maneira de armazenar grandes quantidades de energia de forma eficaz sem adicionar muito custo, diz Ankit Kalanki, um diretor do programa de edifícios sem carbono no Rocky Mountain Institute, um assume tank de energia sem fins lucrativos. Tecnologias de resfriamento como condicionadores de ar já são caras, então soluções futuras terão que ter preços competitivos para entrar no mercado. Mas dada a crescente demanda mundial por resfriamento, ainda há uma oportunidade significativa para novas tecnologias ajudarem a atender a essas necessidades, ele acrescenta.
Apenas repensar o ar condicionado não será suficiente para atender ao enorme aumento da demanda de energia para resfriamento, o que poderia triplicar entre agora e 2050. Para fazer isso e cortar emissões, ainda precisaremos de significativamente mais capacidade de energia renovável, bem como instalações gigantescas de baterias na rede. Mas adicionar flexibilidade aos sistemas de ar condicionado pode ajudar a cortar o investimento necessário para chegar a uma rede de carbono zero.
Os sistemas de resfriamento podem nos ajudar a lidar com o aquecimento world, diz Ben Nun, mas há um problema com as opções atuais: “Você se resfria, mas continua aquecendo o planeta”.