A geração de energia renovável nem sempre satisfaz a procura. Isto é pela simples razão que os consumidores podem desejar usar energia quando o sol não brilha ou o vento não sopra. As baterias podem ser usadas para equilibrar este problema de geração e demanda. As baterias podem carregar quando a energia é gerada e descarregar quando a energia é necessária.
As baterias também podem fazer muito mais do que simplesmente equilibrar a geração e a demanda de energia. As baterias podem ajudar numa vasta gama de aplicações de rede, incluindo serviços de backup, geração de inércia sintética e conversão de energia não-síncrona em energia síncrona. Todos estes são serviços essenciais para o funcionamento fiável de uma rede eléctrica.
Então, como funcionam as baterias?
As baterias têm três partes chave:
- um eléctrodo positivo;
- um eléctrodo negativo; e
- um electrólito que separa os eléctrodos.
Eléctrodos e electrólitos diferentes produzem diferentes reacções químicas que afectam o funcionamento da bateria. É por isso que existe uma grande diversidade de baterias no mercado e em desenvolvimento. As diferentes características das baterias incluem:
- tamanho;
- capacidade de armazenamento;
- taxa de resposta;
- taxa de carga;
- lifespan;
- segurança;
- custos; e
- reciclabilidade.
A bateria vanadium redox (VRB) é uma das mais recentes baterias a surgir no mercado comercial. Ela é particularmente promissora devido à sua capacidade de armazenamento extremamente grande. De uma perspectiva ambiental, a VRB também é promissora. O VRB não produz resíduos e tem uma longa vida útil. Os produtos químicos de um VRB não precisam de ser substituídos e podem ser utilizados infinitamente. Apenas a caixa e o hardware do VRB terão de ser substituídos. A longa vida útil também significa que o VRB tem potencial para ser uma alternativa de baixo custo para outras opções.
O VRB tem uma câmara positiva e negativa separada por uma membrana. A câmara positiva tem um eletrodo positivo e a câmara negativa tem um eletrodo negativo. Os electrólitos de vanádio circulam em ambas as câmaras: – um electrólito de vanádio positivo ou espécie na câmara positiva, e uma espécie negativa na câmara negativa. As câmaras são ligadas a tanques de armazenamento para que grandes volumes dos eletrólitos de vanádio possam ser bombeados e circulados pelas câmaras. A membrana impede a mistura dos electrólitos positivos e negativos, mas permite a passagem de iões (átomos com carga positiva ou negativa).
Quando o VRB é carregado e descarregado, as espécies de vanádio sofrem simultaneamente oxidação e redução, transferindo electrões através da membrana. A reação de oxidação-redução é conhecida como reação redox. A redução envolve o ganho de elétrons. A oxidação envolve a perda de elétrons. Durante a carga o eletrólito na câmara positiva é oxidado, e o eletrólito na câmara negativa é reduzido. Durante a descarga o processo é invertido, e o eletrólito na câmara positiva é reduzido enquanto o eletrólito na câmara negativa é oxidado.
A reação redox de carga pode ser utilizada para armazenar eletricidade quando ela é gerada e a reação redox de descarga pode fornecer eletricidade quando ela é requerida. O VRB tem uma eficiência de carga / descarga de 75% – 80%.
Diagrama da bateria redox de vanádio