O armazenamento de hidrogénio é o caminho para a segurança energética. Notícias gratuitas da biblioteca técnica

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Armazenamento de hidrogênio - o caminho para a segurança energética

15.04.2012

De acordo com especialistas da Siemens, grandes instalações de armazenamento de hidrogênio são a única maneira de garantir a segurança energética da Alemanha e mudar para o uso em larga escala de usinas solares e eólicas.

Se a Alemanha quiser realizar seus ambiciosos planos de obter um terço de sua eletricidade de fontes renováveis até 2020 e até 80% até 2050, terá que encontrar uma maneira de armazenar grandes quantidades de eletricidade. Caso contrário, será impossível compensar a produção instável de energia de fontes renováveis, como painéis solares e turbinas eólicas. A Siemens acredita que hoje existe apenas uma tecnologia adequada para isso: a eletrólise da água e a produção de hidrogênio combustível. O hidrogênio pode ser convertido em eletricidade em usinas a gás e também pode ser usado para abastecer carros e até aviões.

Hoje, a produção de hidrogênio é ineficiente: dois terços da energia são desperdiçados durante a eletrólise e posterior combustão do hidrogênio. No entanto, não há outra maneira aceitável de cumprir os planos de larga escala da Alemanha, e a Siemens oferece seu próprio conceito de energia de hidrogênio. Ao contrário dos eletrolisadores industriais convencionais, que precisam de uma fonte de alimentação sustentável, o novo sistema da Siemens pode lidar com a energia flutuante de turbinas eólicas e painéis solares. Ele é baseado em uma membrana de troca de prótons semelhante à usada hoje em células de combustível automotivas. O eletrolisador Siemens pode lidar com flutuações de energia de 2 a 3 vezes e é ideal para picos de energia de moinhos de vento em dias particularmente ventosos.

Este último é especialmente relevante, pois devido à capacidade insuficiente das linhas de energia, a Alemanha perde cerca de 20% da energia gerada pelos aerogeradores. Agora simplesmente não há lugar para armazenar essa energia. A maneira mais acessível de economizar eletricidade é bombear água a uma grande altura e depois abaixá-la, colocando geradores de turbina em movimento. No entanto, este método é adequado apenas para áreas montanhosas e, portanto, na Alemanha plana, apenas cerca de 40 gigawatts-hora são "bombeados" com sua ajuda. Isto é quantos moinhos de vento e painéis solares podem gerar em uma hora de um dia ventoso e ensolarado.

As baterias modernas são caras e volumosas, portanto não podem resolver o problema de armazenar a gigantesca quantidade de energia que a Alemanha precisa à noite ou em um dia calmo.

A Siemens calcula que, se a Alemanha for 85% renovável, precisará armazenar 30000 gigawatts-hora de energia. A Siemens afirma que seus eletrolisadores serão capazes de converter essa energia em hidrogênio com uma eficiência de cerca de 60%. Da quantidade de energia resultante, outros 40% devem ser retirados para perdas durante a conversão reversa de hidrogênio em eletricidade. Assim, apenas um terço da energia "livre" de moinhos de vento e painéis solares será perdido. O hidrogênio necessário para as usinas de energia pode ser armazenado em cavernas subterrâneas e transportado através de gasodutos existentes ou tubulações especiais.

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Químicos contra o aquecimento global 03.01.2015

Aquecimento global, mudança climática, efeito estufa - provavelmente todo mundo já ouviu essas palavras pelo menos uma vez. Um dos principais culpados do aquecimento global é o dióxido de carbono, CO2. Este é o gás que exalamos que sai do escapamento do seu carro, que é liberado na atmosfera em grandes quantidades pelas refinarias químicas e de petróleo.

O aumento do dióxido de carbono na atmosfera não leva apenas às mudanças climáticas. Lembre-se de que, se a sala ficar abafada, e isso se deve precisamente ao aumento da concentração de dióxido de carbono, abrimos a janela para deixar entrar ar fresco. Mas como podemos "ventilar" nosso planeta, onde está a janela que precisa ser aberta?

Desde 1958, o Observatório Manua Loa, no Havaí, monitora continuamente os níveis de dióxido de carbono. E os resultados das observações não são os mais animadores - nos últimos cinquenta anos, o teor de CO2 aumentou quase um terço. Uma das principais fontes de dióxido de carbono na atmosfera tornou-se a atividade industrial humana, principalmente a combustão e processamento de recursos naturais: petróleo, gás e carvão. Embora alguns esforços estejam sendo feitos em nível internacional (Protocolo de Kyoto) para limitar as emissões de dióxido de carbono, é quase impossível resolver esse problema sem o uso de novas tecnologias.

Para reduzir as emissões de dióxido de carbono em uma planta industrial, dois problemas devem ser resolvidos: como separar o CO2 do restante dos gases emitidos e o que fazer com ele posteriormente. Existem várias soluções para o segundo problema: o dióxido de carbono é usado para produzir fertilizantes minerais, é bombeado para a crosta terrestre em vez de petróleo ou é dissolvido nos oceanos do mundo. No entanto, primeiro deve ser obtido em sua forma pura.

Até hoje, a indústria utiliza um processo para isso, no qual o gás de origem é passado por uma solução contendo derivados de amônia. Mas esta tecnologia utiliza substâncias perigosas e agressivas e requer investimentos significativos. Pesquisadores da Universidade de Cornell encontraram uma solução interessante para esse problema.

O resultado de mais de cinco anos de trabalho é uma substância que pode capturar efetivamente o dióxido de carbono, é fácil de usar e não representa uma ameaça ao meio ambiente. Esta substância é um pó que consiste em pequenas partículas nas quais são fixadas moléculas especiais. As partículas são uma estrutura porosa de óxido de silício. Na superfície e no interior dos poros, são fixadas longas cadeias poliméricas de moléculas de poliamina, capazes de capturar e reter dióxido de carbono. Na verdade, acabou por criar uma esponja molecular que pode absorver ativamente o dióxido de carbono.

O valor da invenção é que tais esponjas não só absorvem efetivamente o CO2, mas também não perdem seu desempenho por muito tempo. É a combinação de facilidade de uso, durabilidade e eficiência que lhes dá o direito de substituir a tecnologia existente. Os pesquisadores planejam testar seu próprio projeto na usina termelétrica da universidade, o que ajudará a gerar interesse na invenção.

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