Células de combustível regenerativas 1 INTRODUÇÃO Num cenário de penetração em larga escala de produção renovável de origem eólica, como o que se prevê que venha a resultar do cumprimento do objectivo assumido por Portugal, no âmbito da Directiva 2001/77/CE (Directiva FER), é fundamental que o sistema electroprodutor nacional disponha dos meios adequados para compensar os efeitos da variabilidade e da aleatoriedade da disponibilidade da potência eólica.
Baterias electroquímicas; Supercondensadores; Bobinas supercondutoras; Baterias electromecânicas; Armazenamento de ar comprimido; Produção e armazenamento de hidrogénio; Células de combustível regenerativas. De entre estas tecnologias, apenas as baterias electroquímicas constituem uma opção comercialmente pronta a instalar e com provas dadas. Todas as outras tecnologias mencionadas se encontram em fase de demonstração, sendo que algumas delas, tais como os supercondensadores, as bobinas supercondutoras e as baterias electromecânicas, estão mais vocacionadas para armazenagem de curta duração.
Figura 1 . Diagrama representativo da variabilidade de colocação da potência eólica em Portugal no dia 16-12-2005
Esta preocupação tem vindo a ser considerada com especial atenção nos mais recentes estudos de planeamento da evolução do sistema electroprodutor realizados pela REN, designadamente através da promoção de estudos do recurso eólico na perspectiva da sua utilização para produção de electricidade, no desenvolvimento de metodologias para a sua modelação, bem como na identificação de soluções baseadas em aproveitamentos hidroeléctricos reversíveis que, sendo bem conhecidas, constituem um meio efectivo de viabilizar num horizonte mais próximo a integração dos níveis de potência eólica previstos, acima de 4500 MW em 2010. No entanto, no âmbito da evolução do sistema electroprodutor, deverão ser conhecidas e estudadas outras opções possíveis, quer no que diz respeito aos meios necessários a cumprir o objectivo da Directiva FER - que poderão utilizar outras fontes de energia -, quer em relação às soluções que permitam assegurar a complementaridade necessária à produção intermitente, como é o caso de outros sistemas para o armazenamento de energia, alternativos à hídrica reversível.
2 O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA Num O armazenamento de energia é uma das opções mais apropriadas para fazer a integração de fontes intermitentes. Os aproveitamentos hidroeléctricos reversíveis podem ser utilizados para tal fim devido aos valores elevados de potência que permitem disponibilizar com uma resposta dinâmica rápida, devido às características específicas desta tecnologia. Os sistemas alternativos aos aproveitamentos hidroeléctricos (alguns ainda em fase de investigação ou de maturação) poderão se baseados nas seguintes tecnologias:
A produção e armazenamento de hidrogénio, apesar de constituir uma solução ambientalmente atraente, sobretudo ao nível das utilizações finais, só poderá ser viável se for conseguido uma aumento do rendimento da conversão de hidrogénio em electricidade e se o custo das células de combustível for substancialmente reduzido. A tecnologia mais promissora do ponto de vista técnico-económico é a de células de combustível regenerativas.
3 AS CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL REGENERATIVAS As células de combustível regenerativas apresentam um princípio de funcionamento semelhante ao das baterias electroquímicas, uma vez que armazenam a energia quimicamente. Quando é necessário produzir energia, a célula de combustível inverte o seu funcionamento. A primeira geração de células de combustível regenerativas a ser investigada utilizava a energia eléctrica para produzir hidrogénio e oxigénio, através da electrólise da água. Mais recentemente, têm surgido avanços nesta tecnologia, utilizando electrólitos especiais que são regenerados. A primeira alternativa testada produzia uma reacção reversível entre duas soluções salinas (electrólitos): brometo de sódio e sulfeto de sódio. Esta tecnologia é conhecida na literatura internacional como PSB - Polysulfide Bromide Battery. O primeiro sistema PSB que avançou para fase de implementação em sistemas de grande potência foi o sistema Regenesys . Esta tecnologia pode ser instalada muito próxima - ou até mesmo dentro - das cidades pois não produz ruído nem emissões poluentes. Trata-se de uma solução modular, permitindo instalações com potências de 5 a 500 MW, com capacidade de armazenamento desde alguns segundos até 12 horas. O tempo de vida útil projectado é cerca de 20 anos, sem substituição de qualquer elemento.