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O objetivo geral do CRADA será avaliar conjuntamente a integração da atualização do processo da areia de sílica da Homerun na Aplicação de Armazenamento de Energia Duradoura. NREL, Homerun e Babcock & Wilcox reconheceram o potencial do uso da nova tecnologia de armazenamento de energia para atualizar a areia de sílica e, ao mesmo tempo, fornecer energia limpa e confiável. Esta iniciativa apoia o objetivo da Homerun de refinar areia de sílica para atender diversos fins industriais.
O projeto apoiará esta solução energética avançada em armazenamento de energia de longa duração usando armazenamento de energia térmica baseado em partículas e superando os obstáculos do mercado para usar esta tecnologia em amplas aplicações de descarbonização. Ajudará a concretizar a comercialização de tecnologia que atualmente carece de utilização inédita. O desenvolvimento da tecnologia melhorará os empregos nos fabricantes dos EUA e na indústria e manufatura dos EUA. Se o armazenamento de energia térmica de partículas for realizado através desta colaboração, treinará os trabalhadores dos EUA para trabalharem nesta solução energética para a competitividade económica a longo prazo. Além disso, o armazenamento térmico de partículas melhora a segurança energética e a resiliência com a sua capacidade de baixo custo e longa duração para superar apagões ou eventos climáticos que podem danificar as redes elétricas locais.
Em conjunto, o NREL testará a areia de sílica Homerun para determinar a composição e adequação para uso em armazenamento de energia e avaliar outras aplicações de purificação de sílica para vidro fotovoltaico (PV), silício fotovoltaico ou substrato de vidro para células fotovoltaicas de perovskita e ânodo de silício para Li- baterias de íons. As Partes analisarão os benefícios económicos da utilização da areia de sílica da Homerun para armazenamento de energia, incluindo a arbitragem energética proveniente do armazenamento de energia e do serviço de rede, o processamento da areia de sílica através da utilização de electricidade de baixo custo no armazenamento de energia e a geração de rendimentos potenciais a partir de materiais processados após a sua uso para armazenamento de energia (por exemplo, areia de sílica de alta pureza para materiais renováveis).
Revolucione as aplicações de armazenamento de energia do mundo com uma tecnologia inédita
O armazenamento de energia é fundamental para descarbonizar a economia e reverter a utilização de combustíveis fósseis para um futuro energético limpo. O armazenamento estacionário de energia de longa duração está a tornar-se uma necessidade para melhorar a resiliência da rede, integrando recursos de energia renovável mais intermitentes, como a energia eólica e solar, e fornecendo um fornecimento de energia fiável à rede ou aos processos industriais.
O desenvolvimento de tecnologia liderado pelo NREL usando armazenamento de energia térmica baseado em partículas visa permitir uma tecnologia de baixo custo para armazenamento de energia térmica de longa duração (“LDES”). Esta tecnologia está preparada para ter impactos de longo alcance; tem aplicações no armazenamento em rede para integração renovável e, em última análise, pretende competir com o gás natural.
O projeto ENDURING liderado pelo NREL e em colaboração com parceiros da indústria desenvolveu componentes-chave no sistema de armazenamento e verificou o seu mecanismo de funcionamento através de testes de protótipos de laboratório e modelagem do desempenho do componente e do sistema. O desenvolvimento suporta projetos de um aquecedor de partículas com carga elétrica, um trocador de calor de leito fluidizado acionando um ciclo de energia e um projeto de armazenamento de partículas para armazenar partículas quentes a 1200°C. Um sistema de armazenamento integrado foi projetado e analisado quanto ao desempenho e custo para verificar os objetivos tecnoeconômicos das aplicações LDES.
A tecnologia ENDURING funciona aquecendo partículas de sílica sólida estáveis e de baixo custo – que, diferentemente dos sais fundidos, são estáveis em temperaturas altas e ambientes – a mais de 1.000 graus Celsius. Este processo de carregamento acontece quando a energia elétrica é mais barata, permitindo que a energia resultante seja armazenada durante vários dias em grandes módulos de armazenamento. Para descarregar esta energia, as partículas quentes são alimentadas através de um trocador de calor, acionando um gerador elétrico.
Com a disponibilidade de eletricidade renovável mais abundante e a eletrificação do setor energético, o armazenamento de energia térmica faz cada vez mais sentido para a ampla descarbonização da economia. A tecnologia NREL concentra-se no uso de areia de sílica de baixo custo para fornecer amplo potencial de aplicação integrando geração renovável.
A sílica é utilizada como material de alta pureza em eletrodos de baterias, especialmente para baterias de íons de lítio. Ele aumenta a condutividade dos eletrodos, melhorando as taxas de carga e descarga, a eficiência geral da bateria e a vida útil.
Separadores à base de sílica são usados em baterias para evitar curtos-circuitos entre os eletrodos positivo e negativo. Esses separadores oferecem estabilidade térmica e permeabilidade iônica, melhorando a segurança e o desempenho da bateria.
A sílica é empregada em sistemas de armazenamento de energia térmica que armazenam e liberam energia usando diferenças de temperatura. É usado como material de mudança de fase em aplicações como armazenamento solar térmico, onde absorve e libera calor de forma eficiente.
O uso de sílica na tecnologia de baterias beneficia os veículos elétricos, ampliando sua autonomia, melhorando a eficiência de carregamento e garantindo uma operação segura.
Os materiais de sílica são investigados quanto ao seu uso potencial no armazenamento de hidrogênio, uma fonte de combustível limpa. A estrutura porosa da sílica pode fornecer locais para adsorção de hidrogênio, auxiliando no armazenamento desse transportador de energia.
Os materiais de sílica contribuem para a estabilidade da rede, melhorando o desempenho dos dispositivos de armazenamento de energia utilizados em aplicações ao nível da rede. Isto ajuda a equilibrar as flutuações da oferta e da procura, melhorando a fiabilidade geral da rede.
As soluções de armazenamento de energia melhoradas com sílica facilitam a integração de fontes de energia renováveis na rede. Eles armazenam o excesso de energia durante os horários de pico de geração e a liberam durante os períodos de alta demanda ou baixa geração.
O armazenamento de energia baseado em sílica permite soluções de energia fora da rede para áreas remotas. Permite que as comunidades e as indústrias tenham acesso a energia fiável, mesmo sem uma ligação estável à rede.
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