Um avanço de cientistas holandeses deu origem a um protótipo de bateria de calor movido a energia solar, pronto para inovar o consumo de energia residencial.
Liderado por pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, o projeto apresenta um novo sistema de armazenamento termoquímico que aproveita a energia térmica gerada por coletores solares.
Bateria solar com simulação de desempenho
Este conceito inovador de bateria de calor depende de um design duplo. O núcleo compreende um módulo de armazenamento baseado em carbonato de potássio (K2CO3), reconhecido como um material de armazenamento termoquímico.
Em conjunto está um sistema mecânico acionado por eletricidade, garantindo capacidade ininterrupta de carga ou descarga. A verdadeira novidade, porém, está na integração de simulações avançadas que otimizam o desempenho do sistema em uma habitação remodelada, equipada com bomba de calor a ar e sem alimentação de gás.
Combinar simulação de desempenho de construção com modelagem substituta baseada em dados constitui a base dessa nova metodologia. A equipe explicou: “Essa abordagem não apenas ajusta o design do sistema, mas também emprega a redução de eletricidade importada como uma métrica para avaliar o valor no proprietário do sistema”.
Em ação, durante o carregamento, a bateria de calor ajusta perfeitamente as potências do ventilador, da bomba e dos componentes com base na temperatura de entrada e na taxa de fluxo do fluido de carga nos trocadores de calor.
Da mesma forma, durante a descarga, os cálculos da temperatura de saída e o gerenciamento de energia orientam o processo. Posteriormente, o sistema passa para o modo de espera para minimizar a perda de calor pós-operação.
Mais nem sempre é melhor quando falamos de baterias
Com o volume de armazenamento do protótipo fixado em 320 litros (equivalente a 93 kWh), coletores solares de 8 metros quadrados e bomba de calor com capacidade nominal de aquecimento de 12 kW e COP de 4,0, as simulações indicam uma redução notável no consumo anual de eletricidade da residência para aquecimento.
Os resultados sugerem uma diminuição potencial variando de 0,7 a 1,0 MWh. No entanto, o estudo destaca que o tamanho ideal da bateria térmica, equilibrando conforto térmico e eficiência, fica na faixa de 80 a 160 litros.
Além disso, a pesquisa ressalta que aumentar o volume de armazenamento para fins sazonais pode comprometer a eficiência devido às limitações de espaço. Isso reafirma a praticidade de uma bateria de calor de menor escala em cenários de armazenamento diário, garantindo a utilização ideal da capacidade de armazenamento e dos recursos de carga/descarga.
O estudo, intitulado “A Design Optimization Method for Solar-Driven Thermochemical Storage Systems Based on Building Performance Simulation”, e publicado no Journal of Energy Storage, não apenas anuncia uma nova era no gerenciamento de energia residencial sustentável, mas um passo tangível em direção a casas mais ecológicas e eficientes.
Fonte: PV-Magazine
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