O frio é muito importante na segurança alimentar mas gasta energia.
Os alimentos refrigerados duram muito tempo, podendo não só ser armazenados durante muito tempo como transportados a longas distâncias, por exemplo, bananas desde a Colômbia até nossa casa.
Todos estamos habituados a comer maçãs todo ano quando a produção se concentra entre os meses de Julho e Setembro. Também comemos peixe que foi pescado em mares longínquos com no Chile ou no Alasca. E isto apenas é possível por causa do frio.
Mais importante ainda do que as frutas e legumes é o armazenamento refrigerado de cereais que evita a degradação das qualidades alimentares, a germinação, o apodrecimento, o aparecimento de bolores e a reprodução de insectos como a traça e o gorgulho sem uso de químicos.
Se já agora se perdem muitos alimentos por causa da degradação, sem a refrigeração essa perda seria extraordinariamente maior e, ainda pior, seria muito difícil continuar a fornecer alimentos frescos aos habitantes das grandes cidades.
O problema do frio é que gasta energia.
Um terreno com 500 ha produz cerca de 2500 toneladas de milho, concentrada a produção num instante de tempo. Vamos supor que o agricultor usa 4 silo refrigerados a 2.º C com 10 m de diâmetro e 15 m de altura (capacidade total de 2500 toneladas) em que as paredes estão isoladas com 20 cm de espessura. Se a temperatura média exterior for de 22.º C, serão precisos 10KW (COP = 1) que implicam um custo em energia eléctrica de cerca de 25000€/ano, 10€/tonelada/ano.
O problema é maior se pensarmos que nos campos remotos não há electricidade.
Fig. 1 - Silos para cereais.
Mas podem ser usados painéis solares.
O futuro tem de ser inventado e são necessárias novas ideias para a transição das fontes de energia confiáveis (energia fóssil) para as fontes de energia intermitentes (energia solar e do vento).
Fazendo uma pesquisa sobre o preço de painéis solares, o melhor que consegui foi 267.97€ por um painel de 500 W, 2,108x1,048 = 2,21m2 (
ver a proposta).
Como os 500W são obtidos em condições óptimas, vamos multiplicar este valor por 80% e usar outro tanto valor para a instalação e montagem.
Vamos ainda acrescentar 10% para o "controlador".
Um painel solar, nas condições do Alentejo, produz cerca de 20% do tempo, 5 KWh/dia.
Usando estes pressupostos, dá um investimento de 3000€/KW equivalente.
Vamos amortizar este valor em 25 anos.
Para uma taxa de juro de 4%/ano, teremos:
3000*4%/(1-(1+4%)^-25) = 170€/ano = 0,47€/dia = 0,02€/KWh.
Como os painéis solares precisam de manutenção e a sua capacidade diminui ao longo do tempo, assumindo um custo de 50% do custo financeiro, resultam 0,03€/KWh.
Este custo traduz uma redução de cerca de 90% relativamente ao preço da electricidade da rede.
O problema é que, em 80% do tempo, não há electricidade com origem solar!!!!!
Pois é este o grande problema da energia eletrovoltaica, como armazenar a energia a baixo custo.
Vamos imaginar que o agricultor precisa guardar os 10KW de "frio" para 10 dias. Neste caso, precisa de uma bateria com 7200KWH que tem um custo na ordem dos 750 mil €. Impossível.
Considerando que as baterias têm um custo de 350€/KWH, aguentam 1000 cargas e a eficiência é de 80% (armazena 1KWh por cada 1,25kWh), estamos a falar em custos na ordem dos 0,40€/KWh.
Mas existe a possibilidade de armazenar a energia na forma física, isto é, mantendo amoníaco no estado líquido que, quando evapora, retira 325 KCal/Kg. Neste caso e para os mesmos 10 dias, serão precisas 6,5 toneladas de amoníaco (dentro de um contentor com 9 m3, resistente a 10 atmosferas).
Historicamente, o preço do amoníaco anda nos 200€/ton mas, motivado pela invasão russa, pensemos num preço de 1000€/ton. Mesmo assim, o investimento em amónia é de 6500€, em comparação com 750 mil€ em baterias.
E a produção do amoníaco não usa metais valiosos, não tem impacto ambiental e dura muito mais anos do que as baterias.
A estratégia utilizada na gestão da rede solar.
Vamos supor que a instalação precisa de uma média de 240KWh/dia de energia para refrigeração (média de 10KW) e que ainda são necessários mais 120KWh/dia para outros usos (média de 5KW). Assumindo uma produção diária é 4kwh/kw, será preciso instalar 100 KW de potência nominal, uma área na ordem dos 2000m2.
A rede elétrica vai ser utilizada de "forma inteligente", onde os "outros usos" vão ter prioridade na utilização da eletricidade. Desta forma, como a potência instalada é de 100KW, mesmo quando há apenas 10% de sol, a produção vai ser suficiente para os "outros usos", o que minimiza a necessidade de baterias.
Quando há "sobras", a eletricidade vai ser utilizada na refrigeração, armazenando-se a energia na forma de amoníaco líquido.
O futuro da energia solar passa pelo armazenamento.
E o armazenamento vai ser principalmente na forma de calor (caldeira de água a 95.ºC) e na forma de frio (amoníaco líquido a 10 atmosferas).
A rede vai ter um preço que varia em contínuo (em cada segundo haverá um preço diferente) que traduz o balanço entre o consumo e a produção e as caldeiras e os frigoríficos vão utilizar armazenar a energia nos instantes em que a electricidade é mais barata para utilizar depois.
Dado o elevado custo, as baterias têm de ficar reservadas para situações muito específicas.
sexta-feira, maio 27, 2022
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