Atualmente, as energias renováveis não são apenas uma tendência, mas uma realidade e uma necessidade diante das mudanças climáticas. Cada vez mais, as indústrias e comunidades apostam em fontes limpas como a solar e a eólica; no entanto, um dos maiores desafios ainda é a intermitência, pois o sol não brilha o dia todo e o vento nem sempre sopra. Essa variabilidade climática gera uma lacuna entre os momentos de geração e de consumo, o que dificulta o aproveitamento total do potencial dessas fontes.
A esse desafio soma-se a alta demanda energética para aquecer ou resfriar espaços em prédios ou indústrias, já que grande parte dessa energia é destinada a aquecimento e refrigeração. No caso de prédios, esse uso pode representar até 70% do consumo total. Em indústrias, como a alimentícia, é necessária energia térmica constante para processos como cozimento, conservação e resfriamento, o que não só aumenta os custos operacionais, mas também reforça a dependência de fontes de energia poluentes.
Nesse cenário, o armazenamento de energia torna-se fundamental para reduzir a lacuna entre geração e consumo. Hoje, as formas mais comuns para fazê-lo são as baterias elétricas e os sistemas térmicos sensíveis, como grandes tanques de água, que, embora mais baratos, têm capacidade de armazenamento limitada. As baterias, por outro lado, permitem armazenar mais energia, mas seu alto custo dificulta a implementação em larga escala.
Armazenando excedentes de energia
Por isso, surge a necessidade de desenvolver soluções intermediárias, ou seja, sistemas que sejam eficientes, de menor custo e aplicáveis em larga escala, especialmente, tecnologias de armazenamento térmico que permitam conservar o excesso de energia renovável quando não é utilizado de imediato e recuperá-lo quando realmente se necessita.
Diante dessa problemática, o acadêmico do Departamento de Engenharia Mecânica da Usach, Dr. Diego Vasco, busca desenvolver um sistema capaz de armazenar o excedente de energia renovável em forma de calor e frio, para utilizá-lo posteriormente em processos de climatização. A ideia é aproveitar melhor a energia solar disponível e, assim, reduzir o consumo de energia em prédios e indústrias, por meio de uma solução mais eficiente, econômica e de baixo impacto ambiental.
"O que buscamos é uma solução intermediária que permita armazenar grandes quantidades de energia de forma mais econômica, tornando vantajoso conservar o excedente em vez de desperdiçá-lo. Hoje, existem muitas formas de armazenamento, mas fazê-lo na forma de calor ou frio é mais barato e, por isso, vemos grande potencial nos sistemas térmicos, especialmente no armazenamento de calor latente", explica o Dr. Diego Vasco.
Para tornar isso possível, o projeto contempla o desenvolvimento de um sistema capaz de armazenar calor ou frio, conforme a necessidade, em tanques especiais que contêm materiais de mudança de fase, isto é, compostos que podem passar do estado sólido para o líquido e vice-versa a uma determinada temperatura. Desse modo, os materiais podem absorver ou liberar grandes quantidades de energia térmica, conservando o calor ou o frio por mais tempo e de maneira mais eficiente do que os métodos tradicionais.
Materiais orgânicos
"Vamos utilizar principalmente materiais de mudança de fase orgânicos, especialmente óleos vegetais (Bio-PCMs) que apresentam baixo impacto ambiental e boa estabilidade térmica. Também, estamos avaliando alguns materiais inorgânicos, como óxidos metálicos, que permitem armazenar mais energia, mas apresentam problemas de corrosão nos tanques. Por isso, nossa preferência recai sobre os materiais orgânicos, pois são mais seguros e sustentáveis para esse tipo de sistemas", explica o acadêmico da Usach.
Além disso, a pesquisa busca melhorar o desempenho desses materiais, incorporando nanopartículas que aumentam sua capacidade de conduzir o calor. Isso permite que o sistema aqueça ou resfrie mais rapidamente e que a energia armazenada seja mantida por mais tempo, sem perdas para o ambiente. Graças a essa melhoria, o sistema pode operar de maneira mais eficiente e se adaptar melhor às necessidades de climatização ao longo do dia.
"Precisamos muito da colaboração da área da química, pois estamos trabalhando com materiais que precisam ser modificados para melhorar seu desempenho térmico. É necessário caracterizá-los, compreender seu comportamento quando combinados com nanopartículas e garantir que funcionem adequadamente dentro do sistema completo", afirma o Dr. Diego Vasco.
Para enfrentar esses desafios, o projeto contará com a colaboração de especialistas em diversas áreas, como simulação térmica, química de materiais e desenvolvimento de sistemas energéticos. Além disso, está prevista a colaboração com equipes internacionais para testar o sistema em condições reais de operação, avaliar seu desempenho e avançar em sua implementação como uma solução concreta para o armazenamento térmico de energia renovável.
"Com isso, buscamos não só desenvolver uma tecnologia útil para diferentes setores produtivos, mas também demonstrar que é possível aproveitar melhor a energia renovável e aproximar soluções reais das necessidades das pessoas", conclui o Dr. Vasco.