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60 Avaliação do potencial de minerais e rochas no armazenamento de energia térmica
energias renováveis e torná-las mais produtivas (González-roubaud et al., 2017). Essas energias renováveis incluem energia eólica, solar, hidroelétrica, biomassa, biocombustível e energia geotérmica (liu et al., 1998). Embora seja uma área de pesquisa que tem vindo a ser desenvolvida durante décadas, ainda existe muito caminho a percorrer e a sua importância nunca foi tão notória. Atualmente, aproximadamente 17% do total da energia global é proveniente de fontes renováveis (lefebvre & Tezel, 2017). O principal desafio permanece no desenvolvimento de tecnologias que possam utilizar eficientemente as fontes de energia renováveis disponíveis. Uma das principais áreas de interesse é o armazenamento temporário de energia, pois permite um balanço sustentável entre a oferta e a procura de energia disponível, ou seja, conseguir armazenar energia eólica ou solar quando a produção estiver num pico elevado e usá-las quando estiver num pico baixo. A capacidade de usar só fontes de energia renováveis, como a energia solar, está condicionada à sua natural intermitência, limitação que só poderia vir a ser ultrapassada se à produção for associada um eficiente sistema de armazenamento (lahmidi et al., 2006). Os sistemas de produção de energia a partir de fontes eólica e solar injetam corrente na rede elétrica quando é solicitada. Contudo, nos momentos em que existe produção em excesso, a corrente elétrica pode ser armazenada utilizando várias formas: • Atuando numa resistência e gerando calor por efeito de Joule que tanto pode ser absorvido como adsorvido por materiais ou promover mudanças de fase nos mesmos; • Comprimindo um gás tirando partido da lei dos gases perfeitos. Posteriormente a energia armazenada na forma de calor, quando solicitada pela rede, é revertida em energia elétrica através de turbinas acionadas por vapor de água ou pelo fluxo inverso do gás sob pressão. Uma forma possível de armazenar a energia por absorção seria recorrendo ao uso de rochas (pois é um material natural), uma vez que não é necessária uma manutenção constante e não produz resíduos nocivos para o meio ambiente. Posto isto, é do maior interesse estudar as propriedades térmicas das rochas e minerais com vista a categorizá-las e hierarquizá-las para escolher a que melhor desempenharia a função de armazenamento de energia. Esta rocha ou mineral terá de apresentar um calor específico e densidade elevados para garantir que absorve mais calor e consegue dessa forma retê-lo durante mais
tempo, quando comparado com outras alternativas (Pereira da Cunha & Eames, 2016). Além disso, as rochas podem atingir temperaturas muito superiores ao ponto de ebulição da água o que lhes confere maior eficiência e capacidade do que o armazenamento tradicional em depósitos de água. Desde cedo que existe uma grande preocupação com a energia seja de cariz económico, social ou ambiental. Em 1979 realizou-se a conferência Peak-load pricing and thermal energy storage nos Estados Unidos, onde vinte artigos foram apresentados sobre planeamento, política e economia de energia juntamente com equipamentos de armazenamento de energia térmica (University of Illinois-Chicago, 1979). Os sistemas que surgiram desta conferência foram rudimentares, mas na época corresponderam a um importante avanço para o futuro e para o seu desenvolvimento. Hoje em dia, os sistemas já são bastante avançados como demostra a empresa Siemens que desenvolve o projeto: Future Energy Solution (FES) na Alemanha, utilizando rochas basálticas para armazenar calor com recurso a um soprador industrial de vapor (Siemens, 2016) ou na Dinamarca que desenvolveu um sistema semelhante (McGhie, 2016) Finalmente na Universidade de newcastle está a ser ensaiado um sistema baseado numa máquina térmica reversível que acumula energia em dois tanques recorrendo a trocas de calor entre cascalho de magnetite e o gás árgon (newcastle University, 2017). Para conseguir obter um maior proveito das novas tecnologias, é necessário conhecer os parâmetros térmicos das rochas, principalmente o calor específico com vista a selecionar a que tem melhor desempenho, aferido pelo armazenamento de calor por volume de rocha. Poderá, posteriormente, ser usada para vários fins, tais como: armazenamento de calor para ser transformado em energia elétrica utilizando energias de alta entalpia, ou num circuito ligado a bombas de calor, permitindo aumentar a eficiência usando energia de baixa entalpia, ou ainda em pavimentos e/ou paredes, permitindo acumular calor durante o dia para ser reutilizado durante a noite. Do ponto de vista económico, esta solução poderá ser vantajosa para Portugal, tendo em conta que o País usufrui de inúmeras fontes de energias renováveis com capacidade para adicionar este sistema de armazenamento. Além disso, contribuiria também para a valorização de depósitos de minerais e rochas industriais, não rentáveis atualmente, ao criar uma utilidade para o produto, aumentando desta forma o seu valor e contribuindo para o aumento da riqueza nacional.