Edifícios comerciais nos Estados Unidos estão se resfriando com a ajuda de baterias de última geração feitas de um dos materiais mais simples do mundo: o gelo. Quando a eletricidade é barata, as baterias congelam a água. Quando os custos de energia aumentam, os responsáveis por esses edifícios desligam seus caros aparelhos de ar-condicionado e usam o gelo para manter a temperatura baixa.
Um edifício típico usa cerca de um quinto de sua eletricidade para resfriamento, de acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE). Ao transferir seu uso de energia para horários mais baratos do dia, os maiores edifícios podem economizar centenas de milhares de dólares por ano em suas contas de energia. Eles também podem evitar o uso de eletricidade das usinas de combustível fóssil mais sujas.
Em locais onde o clima é quente e os preços da energia variam muito ao longo do dia - por exemplo, no Texas, no sul da Califórnia e na maior parte do sudoeste americano - os edifícios podem reduzir suas contas de energia e emissões de carbono em até um terço, segundo especialistas.
“Isso é enorme e vale muito a pena quando se considera a quantidade de edifícios que precisam de resfriamento”, disse Neera Jain, professora associada de engenharia mecânica da Universidade Purdue.
Até agora, as baterias de gelo têm se limitado principalmente a grandes edifícios comerciais com sistemas de resfriamento central e espaço de armazenamento extra para uma cuba gigante de gelo. Mas novos projetos podem levar as baterias a edifícios menores e até mesmo a casas.
Antiga tecnologia de resfriamento
As baterias de gelo são um retorno de alta tecnologia a uma das formas mais antigas de ar-condicionado e refrigeração da história da humanidade.
Há milhares de anos, as pessoas fabricam ou colhem gelo e o armazenam para resfriar alimentos, bebidas e edifícios. Navios velozes transformaram o comércio de gelo em um setor global no século XIX, quando o gelo dos lagos congelados da América tornou-se a segunda maior exportação dos EUA, atrás apenas do algodão.
Porém, no último século, os estoques de gelo deram lugar a condicionadores de ar e refrigeradores mecânicos, que consomem um décimo da eletricidade mundial. A maioria dos grandes edifícios agora tem chillers, máquinas que consomem muita energia e que resfriam a água e a bombeiam por todo o edifício para baixar a temperatura.
As baterias de gelo pegam parte dessa energia de resfriamento e a guardam para mais tarde. Quando a energia é barata, a bateria produz gelo - como uma versão gigante da máquina de gelo que você pode encontrar em seu freezer ou no corredor de um hotel. Quando os preços da eletricidade aumentam, o edifício desliga o resfriador e usa o gelo para resfriar a água que circula pelo edifício.
As baterias mudam os horários em que os edifícios usam energia, o que os ajuda a economizar dinheiro e alivia a carga sobre a rede elétrica. Quando todos os edifícios estão ligando o ar-condicionado ao mesmo tempo em um dia quente, as empresas de energia geralmente acionam geradores de reserva, conhecidos como usinas de pico, que geralmente são mais caros e poluentes.
Se as empresas de serviços públicos evitarem o uso de usinas de pico, elas poluirão menos e economizarão dinheiro. No ano passado, o Departamento de Energia fechou um acordo provisório de empréstimo de US$ 306 milhões com a Nostromo Energy, fabricante de baterias de gelo, para instalar seus sistemas em 193 edifícios da Califórnia a fim de tornar a energia mais barata e mais limpa e, ao mesmo tempo, reduzir o risco de apagões no estado.
“Se pudermos economizar custos para a concessionária, isso significa que as tarifas dos consumidores cairão e tornaremos a energia mais acessível”, disse o CEO da Nostromo Energy, Yoram Ashery.
O destino do projeto da Nostromo Energy é incerto depois que o governo Trump congelou quase todos os empréstimos do Departamento de Energia.
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Projeto também mira residências
Até agora, as baterias de gelo têm se limitado principalmente a torres de escritórios, hospitais, hotéis e outros grandes edifícios com ar-condicionado central, porque as baterias em si são enormes.
Um sistema construído no porão de uma torre bancária da cidade de Nova York envolve 100 tanques, cada um do tamanho de uma vaga de estacionamento, que produzem coletivamente 3 milhões de margaritas de gelo por noite, de acordo com Holly Paeper, presidente da divisão de HVAC comercial das Américas da Trane Technologies, uma empresa que instalou baterias de gelo em 4.000 edifícios em 60 países.
Mas isso está começando a mudar. A Nostromo Energy projetou suas baterias “Ice Brick” para caber em espaços mais apertados. A Ice Energy, sediada na Califórnia, instalou milhares de suas baterias Ice Bear em lojas de um andar e planeja começar a oferecer uma versão menor, batizada de Ice Cub, para proprietários de casas ainda este ano.
Onde quer que consigam entrar no mercado, as baterias de gelo podem ser uma opção mais barata e duradoura do que as baterias de íons de lítio que alimentam telefones, carros e alguns edifícios, pois seu principal ingrediente é a água, segundo os especialistas. Os produtos químicos caros de uma célula de íons de lítio podem se degradar após 10 anos, mas a água nunca se desgasta.
“Em teoria, você deveria ser capaz de congelar e descongelar algo para sempre”, disse Allison Mahvi, professora assistente de engenharia mecânica da Universidade de Wisconsin em Madison. O único limite prático é a vida útil das bombas, válvulas e trocadores de calor das baterias, que podem durar décadas.
As empresas de baterias de gelo afirmam que seus produtos custam cerca de metade do preço das células de íons de lítio durante sua longa vida útil. A desvantagem: as baterias de gelo funcionam apenas para resfriamento. Elas não armazenam energia para qualquer outra coisa que utilize eletricidade em um edifício.
“Você nunca vai acender uma lâmpada com gelo armazenado”, disse Joe Raasch, diretor de operações da Ice Energy. “Mas o ar-condicionado é normalmente o maior consumidor [de energia] dos edifícios.”
Os principais limites para o crescimento da tecnologia são o clima local e a rede elétrica. Os edifícios em locais frios podem não usar seus condicionadores de ar com frequência suficiente para justificar a compra de uma bateria de gelo. E se as empresas de energia não alterarem seus preços ao longo do dia - ou pagarem seus clientes para usar menos eletricidade em determinadas horas - as baterias de gelo não economizarão dinheiro para os edifícios.
Mas, nos locais em que fizerem sentido, as baterias de gelo podem ser combinadas com outras formas de armazenamento de energia para ajudar a rede elétrica a acompanhar a crescente demanda por eletricidade, confiando mais na energia eólica e solar, que aumentam e diminuem de acordo com o clima.
“Um dia, espero que possamos integrá-las mais a diferentes tipos de edifícios, para que você as veja em seu apartamento ou em sua casa”, disse Mahvi. “Agregar tudo isso pode causar um enorme impacto na capacidade de usar energia renovável.”
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