Na maioria das usinas de biogás, os motores acionam um gerador. Células de combustível especializadas podem ser uma alternativa. A eletricidade também pode ser economizada desta forma. Mas as condições gerais são difíceis.
Ruído e ar quente: Isto é o que você encontra quando abre a porta da central elétrica de uma usina de biogás. Geralmente existem motores grandes que queimam o biogás e acionam o gerador. Nas centrais de biogás instaladas pela start-up bávara Reverion, a produção de eletricidade é praticamente silenciosa.
A empresa, uma spin-off da Universidade Técnica de Munique, depende de células de combustível de alta temperatura. Entre eles, o hidrogênio (H) e o oxigênio (O) se combinam para formar água (H2O). A eletricidade flui – nada queima com a chama e liga o motor. As células de combustível convertem a energia química do hidrogênio e do oxigênio diretamente em energia elétrica.
Células de combustível Supera geradores clássicos
Nas usinas de biogás, o hidrogênio vem das moléculas de metano do biogás. Este gás é primeiro limpo e o CO2 presente nele é separado. O resto do metano vai então para a célula de combustível. Este sistema usa ar ambiente para oxigênio.
A célula especial de combustível de óxido sólido na qual a Reverion confia faz seu trabalho, bem isolada em um contêiner. Para que a conversão funcione corretamente, são necessárias temperaturas muito altas, acima de 600°C.
Mas essas células de combustível deixam todos os outros tipos de usinas para trás. Principalmente quando se trata de eficiência, o que significa que a energia do biogás pode realmente ser convertida em eletricidade. “Demonstramos 74,2% de biogás no ano passado”, disse Felix Fischer, um dos fundadores e co-diretor administrativo da empresa, “dez pontos percentuais melhor do que qualquer outra usina de gás e vapor, independentemente do tamanho”.
Uma usina trabalhando em duas direções
Mas essa não é a única vantagem que as células a combustível de óxido sólido têm sobre as usinas normalmente usadas em operações de biogás. Estas células de combustível reversíveis realizam o processo de conversão na direção oposta: de eletricidade para gás. Isso significa que eles poderiam, teoricamente, ajudar a estabilizar ainda melhor a rede elétrica.
Por exemplo, os sistemas em centrais de biogás podem ser substituídos se a procura actual da rede for excedida pela energia hidroeléctrica e eólica. Em vez de fornecer eletricidade na conta de luz, eles a retiram. A eletrólise ocorre então em células de combustível de alta temperatura: a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio usando eletricidade. O hidrogênio pode ser armazenado diretamente ou convertido em metano utilizando CO2, que já está presente na planta de biogás. É um componente importante do biogás e do gás natural.
Gás produzido por gasoduto na rede de gás natural
O gás armazenado é utilizado quando há escassez de eletricidade proveniente de fontes renováveis. Por exemplo, se o sol não estiver brilhando e não houver vento ao mesmo tempo durante a “calmaria escura”, o sistema pode usar o gás armazenado para gerar eletricidade adicional e alimentá-la na rede.
Mas existe também a opção de alimentar a rede de gás natural com gás produzido. Daí aumentar a proporção de energias renováveis no fornecimento de gás. Há um grande potencial aqui, diz Felix Fischer. “Usando instalações de armazenamento de gás e gasodutos, 200 terawatts-hora de metano renovável podem ser canalizados.” Isto corresponde quase exactamente a três meses de consumo de gás na Alemanha. Um quarto do gás natural fóssil que flui através da rede de gás poderia ser substituído desta forma.
No entanto, estes são números puramente teóricos.
A maioria das usinas de biogás ainda estão desconectadas
Em primeiro lugar, milhares de centrais de biogás na Alemanha devem ser convertidas para a tecnologia de células de combustível – mas não necessariamente para células de combustível renováveis. A conversão de eletricidade em gás pode ser realizada por dispositivos separados chamados eletrolisadores.
Contudo, o equipamento das operações de biogás é apenas um aspecto. Há outro ponto crítico. “Se quiser usar biogás, tenho alguns pontos de entrada na Alemanha”, diz o professor Ralf Peters. Ele é o Diretor Executivo do Instituto de Engenharia de Processos Eletroquímicos do centro de pesquisa Jülich. Das mais de 9.000 centrais de biogás na Alemanha, nem sequer 300 estão ligadas à rede de gás. A maioria das empresas utiliza biogás exclusivamente para produzir eletricidade e calor. Isto é demonstrado pelas estatísticas da indústria da Biogas Association
Para empresas menores, pode não valer a pena ter conexão própria à rede. Várias usinas de biogás precisam ser interligadas e alimentadas em rede. Esta é a conclusão de um guia desenvolvido pela Universidade de Tecnologia de Ingolstadt em conjunto com a Universidade de Ciências Aplicadas de Münster. Construir a infra-estrutura necessária certamente custará tempo e dinheiro.
Quem realmente muda?
Quantas empresas de biogás estão dispostas a acreditar num novo conceito tecnológico com células de combustível reversíveis de alta temperatura? A startup Reverion possui apenas quatro sistemas em operação até o momento. Alguns agricultores podem optar pela tecnologia comprovada de centrais eléctricas. “É como um trator – Todos os agricultores sabem como lidar com isso. “A célula a combustível de óxido sólido reversível, por outro lado, é um dispositivo de laboratório de alto desempenho em um contêiner”, explica Michael Sterner. Ele é professor da Universidade de Tecnologia da Baviera Oriental em Regensburg e especialista em energias renováveis. A célula reversível de combustível de óxido sólido ainda precisa ser comprovada em testes de campo ao longo de milhares de ciclos.”
De qualquer forma, ele não acredita que a tecnologia será usada em larga escala tão cedo. Especialmente porque há algo mais que restringe o espírito inovador dos operadores de centrais de biogás: a alteração dos regulamentos na Lei das Fontes de Energia Renováveis está actualmente a causar problemas existenciais a muitas empresas. Após 20 anos, o apoio ao abrigo da Lei das Fontes de Energia Renováveis (EEG) já não está disponível para um número cada vez maior de sistemas.
Contudo, com os requisitos estabelecidos na versão actual da lei, é muito difícil obter mais financiamento e operar os sistemas de forma rentável. Sterner duvida que muitas empresas mudem para a nova tecnologia nesta fase. Para que as centrais de biogás com células de combustível renováveis possam desempenhar um papel mais importante na poupança de electricidade, os políticos devem primeiro desenvolver melhores infra-estruturas.
