O rápido crescimento dos data centers, da produção industrial e da eletrificação da economia está pressionando os sistemas elétricos em todo o mundo. Ao mesmo tempo, fabricantes de aço, cimento, produtos químicos e outros materiais continuam amplamente dependentes de combustíveis fósseis para fornecer o calor de processo em alta temperatura necessário às suas operações.
A Electrified Thermal Solutions, startup sediada em Boston, desenvolve um sistema de armazenamento térmico voltado à eletrificação da indústria pesada, com o objetivo de reduzir a pressão sobre a rede elétrica. A Joule Hive Thermal Battery (JHTB), também chamada de E-brick, combina tijolos refratários convencionais com refratários avançados capazes de conduzir eletricidade. Os tijolos desempenham três funções no sistema: elementos de aquecimento, meio de armazenamento térmico e trocadores de calor.
O sistema permite que instalações industriais de alta temperatura armazenem eletricidade fora do horário de pico na forma de calor e, quando necessário, liberem esse calor como ar quente por meio de canais nos tijolos para alimentar fornos, estufas industriais ou caldeiras. Segundo a Electrified Thermal Solutions, o E-brick é compatível com sistemas elétricos de 480 V a 100 kV e pode armazenar calor a temperaturas de até 1.800 °C. A temperatura de saída pode ser ajustada entre 200 °C e 1.800 °C.
“Acreditamos estar no caminho para oferecer a bateria térmica de menor custo e maior valor do mercado. Para uma bateria térmica, a métrica adequada é o custo nivelado do calor (LCOH), porque nosso produto é gás quente fornecido a um forno, substituindo gás natural ou outros combustíveis poluentes. E esse custo é determinado principalmente por uma variável: o preço da eletricidade usada para carregá-la”, disse à pv magazine Daniel Stack, CEO e cofundador da Electrified Thermal Solutions.
“A Joule Hive converte e armazena eletricidade na forma de calor com eficiência superior a 98%, e o meio de armazenamento é essencialmente um tijolo. Por isso, o acréscimo de capital sobre o custo da eletricidade é pequeno”, acrescentou.
Segundo Stack, o custo nivelado do calor depende de três fatores: o preço de aquisição da eletricidade, a temperatura e a duração do calor fornecido e o tamanho do sistema, uma vez que instalações maiores armazenam mais energia por dólar investido em materiais.
“Atualmente, conseguimos superar o gás natural em qualquer lugar do mundo onde seu preço entregue seja superior a € 30 (US$ 34,8)/MWh, sem considerar subsídios”, afirmou.
“Cada ciclo de carga do nosso primeiro sistema em escala comercial é, na prática, um teste solar”, acrescentou Stack. “Ele é carregado diretamente pela rede do Texas, onde a energia solar e eólica frequentemente determinam o preço da eletricidade, incluindo as horas de preços negativos que buscamos deliberadamente. Os tijolos não se importam de onde vêm os elétrons: uma conexão à rede em corrente alternada, uma usina instalada no local ou ambas.”
Stack afirmou que o armazenamento térmico pode ser particularmente valioso em mercados com elevada participação de energia solar.
“Em redes com alta participação solar, nas quais os preços ao meio-dia frequentemente ficam negativos, uma bateria térmica é exatamente a carga flexível de que o sistema precisa — ela transforma a energia solar que seria cortada em energia útil”, disse.
“Para as fábricas, combinar geração fotovoltaica no local com uma Joule Hive permite que uma planta instale mais capacidade solar do que a conexão com a rede comportaria e converta o excedente do meio-dia em calor industrial firme, disponível 24 horas por dia, sete dias por semana.”
Fundada em 2022, a empresa colocou em operação seu primeiro sistema comercial de 20 MWh no início deste ano, no Southwest Research Institute, em San Antonio, no Texas. Até o momento, a Electrified Thermal Solutions captou US$ 24,3 milhões em seis rodadas de financiamento.
