O avanço global de projetos de energia renovável trouxe um problema inesperado: a saturação. O excesso de energia solar e eólica na rede durante os períodos de pico de produção tem provocado a queda no valor da eletricidade. Essa realidade está afetando os investimentos em energia renovável em algumas das regiões mais ensolaradas e com mais vento do mundo.
Agora, a Antora Energy, empresa co-fundada por David Bierman SM ’14, PhD ’17, encontrou uma solução para o problema da intermitência das energias solar e eólica. A empresa desenvolveu uma bateria térmica de baixo custo e alta eficiência que armazena eletricidade como calor, possibilitando que fabricantes e outras empresas que consomem muita energia eliminem o uso de combustíveis fósseis.
“A nossa abordagem é aproveitar a eletricidade quando ela está mais barata, ou seja, quando o vento está mais forte e o sol brilha mais intensamente“, explica Bierman. “Nós usamos essa eletricidade para aquecer um material muito barato – blocos de carbono – através de um aquecedor resistivo. Os blocos de carbono são extremamente estáveis, produzidos em grande escala e são alguns dos materiais mais baratos do planeta. Quando é necessário retirar energia da bateria, abrimos uma grande comporta para extrair a radiação térmica, que é usada para gerar calor ou energia através da nossa tecnologia termofotovoltaica (TPV). O resultado final é um sistema flexível de calor e energia, sem emissões de carbono, para a indústria.“
Energia renovável na indústria
O desenvolvimento dessa bateria térmica tem potencial para expandir dramaticamente a aplicação de energia renovável na indústria, um setor da economia dos EUA que representou quase um quarto de todas as emissões de gases de efeito estufa em 2021.
A Antora afirma que conseguiu viabilizar a promissora tecnologia de conversão de calor em energia TPV devido ao alcance de novos níveis de eficiência e escalabilidade de suas células. Neste ano, a empresa inaugurou uma nova fábrica capaz de produzir 2 megawatts de suas células TPV por ano, tornando-se, segundo ela, a maior instalação de produção de TPV do mundo.
As instalações de fabricação e demonstração da bateria térmica da Antora estão localizadas na ensolarada Califórnia, onde as energias renováveis correspondem a quase um terço de toda a eletricidade. No entanto, a equipe da Antora acredita que a tecnologia tem grande potencial em outras regiões, à medida que projetos renováveis de grande porte são conectados às redes elétricas em todo o mundo.
Armazenamento de energia térmica
A trajetória de Bierman na área de armazenamento de energia térmica e termofotovoltaicos teve início em seus estudos no MIT, onde trabalhou em sistemas de conversão de energia térmica solar de estado sólido no Departamento de Engenharia Mecânica. Foi lá, em 2016, que ele conheceu Jordan Kearns SM ’17, um colega que também estudava energia renovável. Juntos, eles perceberam que a natureza intermitente do vento e do sol poderia ser uma oportunidade, e não um problema.
Com o apoio do MIT Energy Initiative e do MIT Sandbox Innovation Fund, Kearns fundou a Medley Thermal em 2017, com o objetivo de ajudar empresas a fazer a transição de gás natural para energia renovável. Para isso, ele combinou um aquecedor elétrico convencional com um software de controle inovador, permitindo que as empresas mudassem de fonte de energia sem interrupções.
Bierman, por sua vez, continuou a desenvolver uma solução de armazenamento de energia térmica para a descarbonização industrial, que utiliza eletricidade renovável para aquecer blocos de carbono, que podem reter energia por longos períodos. O calor desses blocos pode ser usado para fornecer eletricidade ou calor a temperaturas superiores a 1.500°C.
Após a captação de US$ 50 milhões em uma rodada de financiamento série A, Bierman propôs a Kearns a compra da equipe da Medley, e ambos finalmente se tornaram colegas de trabalho. As duas startups se uniram em torno de um objetivo comum: conectar a energia renovável de baixo custo ao setor industrial. A diferença é que, enquanto a Medley usava renováveis apenas quando disponíveis, a Antora tem uma bateria térmica que permite o uso contínuo de energia limpa.
Produção das baterias
Atualmente, Kearns lidera a divisão de desenvolvimento de projetos da Antora, que tem em seu portfólio projetos muito maiores do que o realizado em Jay Peak, Vermont. Alguns dos projetos em andamento têm uma capacidade de 30 a 60 megawatts e são voltados para indústrias químicas, de mineração, alimentos e bebidas, e petróleo e gás. A expectativa é que alguns deles entrem em operação até 2025.
A estratégia de escala da empresa se baseia na produção econômica de suas baterias. “Nós nos perguntamos constantemente qual é o melhor produto que podemos fazer aqui“, diz Bierman. “Chegamos a um sistema compacto, modular e containerizado, que pode ser facilmente integrado a processos industriais. Isso significa que não temos grandes projetos de construção, prazos e estouros de orçamento. Trata-se apenas de aumentar a fábrica que produz essas baterias térmicas e produzi-las em série.”
Bierman e Kearns acreditam que estão bem posicionados para ajudar grandes empresas a se tornarem livres de carbono, impulsionando o crescimento das indústrias solar e eólica. “Quanto mais aprofundamos nisso, mais surpresos ficamos com o quão importante isso é na resolução do problema de descarbonização“, diz Bierman. “A necessidade se tornou muito real desde que começamos a falar sobre isso em 2016. A oportunidade econômica cresceu, mas o mais importante é que a consciência das indústrias de que precisam descarbonizar é totalmente diferente. A missão nunca foi tão urgente.”
