Energias Renováveis e o armazenamento de energia

As flutuações na produção de eletricidade a partir de fontes de energia renovável, nomeadamente a energia solar e energia eólica, devidas principalmente aos ventos irregulares e à produção inconstante das centrais solares fotovoltaicas, geram grandes problemas de controlo das redes elétricas.

As baterias de iões de lítio são atualmente a melhor tecnologia para a resolução deste problema, pois o custo de fabrico é reduzido e são as baterias que apresentam melhores caraterísticas e um tempo de vida útil mais longo.

Alberto Berrueta Irigoyen, um engenheiro industrial verificou isso mesmo na sua tese de doutoramento na Universidade Pública de Navarra (UPNA), o engenheiro apresentou um novo método de gestão inteligente das baterias que permite a obtenção de um bom desempenho e preservar ao máximo e em simultâneo o tempo de vida útil das baterias com tecnologia de iões de lítio.

As instalações de produção de eletricidade através de fontes de energias renováveis é cada vez mais importante a nível mundial, pois a tecnologia de produção de energia através de fontes renováveis superou nos últimos anos vários obstáculos tecnológicos e neste momento apresenta custos competitivo em comparação com fontes convencionais de produção.

A partir de agora o principal desafio com que este tipo de tecnologia de debate é de todo o problema da produção de eletricidade variável devido às flutuações da radiação solar ou eólica, assim, a solução é acumular a eletricidade produzida em baterias com tecnologia de iões lítio.

Engenheiro Industrial Alberto Berrueta Irigoyen
Engenheiro Industrial Alberto Berrueta Irigoyen

Na sua tese de doutoramento, Alberto Berrueta investigou os mecanismos físicos que regem o funcionamento das baterias de lítio e sua influência sobre uma bateria que funcione conectada a uma instalação de energias renováveis. Alberto Berrueta, também estudou a forma como essas baterias se degradam ao longo do tempo e apresentou um novo método de gestão inteligente.

O novo método de gestão de baterias

O desafio desta investigação foi desenvolver modelos matemáticos precisos de desempenho elétrico, térmico e degradação da bateria, que é então integrado a um otimizador de matemática que calcula a melhor maneira de gestão da bateria.

“Se for usado intensivamente, as baterias apresentam uma degradação mais rápida. Em sentido oposto, se a sua utilização for demasiadamente espaçada, o benefício obtido é muito pequeno. O algoritmo procura o equilíbrio entre o benefício derivado da bateria e a sua degradação”, afirmou o investigador Berrueta.

A tese de Alberto Berrueta foi supervisionada por professores do Departamento de Engenharia Elétrica, Eletrónica e Comunicação e investigadores da ISC Alfredo Ursúa Rubio e Pablo Sanchis Gurpide , obteve a classificação de excelente “cum laude”.

Os testes reais foram realizados principalmente nos laboratórios do grupo de pesquisa INGEPER (Engenharia Elétrica, Eletrónica de Potência e Energias Renováveis) da UPNA.

Foi utilizada uma bateria de lítio comercial de 5,3 kWh (quilowatts-hora), desenvolvida para o uso em sistemas de energias renováveis. Os testes foram realizados para quantificar a precisão dos modelos matemáticos desenvolvidos e validar seu correto funcionamento.

Processo de Investigação

Enquanto os grandes fabricantes nomeadamente a LG ou Tesla continuam na corrida frenética para obter células solares de desempenho superior e mais económicas, a vocação do grupo de investigação INGEPER, no qual Alberto Berrueta se integra, é tomar a liderança da investigação relacionada com mecanismos de envelhecimento que afetam as baterias de lítio e desenvolver estratégias de controlo e gestão de bateria ou BMS (sigla em Inglês), estas são ferramentas fundamentais para o desenvolvimento do sector mundial das baterias de iões de lítio.

O resultado desta investigação pode ser aplicado em muitos setores, como por exemplo a otimização e maximização do retorno das centrais solares fotovoltaicas e parques eólicos. Isso será possível aplicando um modelo matemático para uma gestão inteligente do funcionamento das baterias.

Uma outra importante aplicação é a reutilização de baterias do setor automóvel, adaptando-as às necessidades específicas das centrais de produção de energias renováveis.

Baterias de Lítio em Automóveis Elétricos
Baterias de Lítio em Automóveis Elétricos

Após completar o seu último ano na Universidade de Ciência e Tecnologia em Missouri (EUA), Alberto Berrueta formou-se em Engenharia Industrial pela UPNA, onde posteriormente completou o Mestrado em Energias Renováveis: Produção Elétrica.

No ano de 2013, integrou o grupo de investigação em Engenharia Elétrica, Eletrónica de Potência e Energia Renovável (INGEPER), onde atua atualmente na área de sistemas de armazenamento elétrico.

No decurso da sua tese de doutoramento, Alberto Berrueta fez uma investigação que durou seis meses no Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar (Alemanha), um dos centros europeus de investigação de referência na área de sistemas de armazenamento e de energias renováveis.

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