Pesquisadores da Texas A&M College estão aperfeiçoando uma solução enganosamente simples para nossa grade energética cada vez mais sobrecarregada: edifícios resfriados por gelo.
Essa abordagem, conhecida como armazenamento de energia térmica ou, às vezes, referida coloquialmente como “baterias de gelo”, usa energia para congelar líquido durante a noite, quando a maioria das pessoas está dormindo e a demanda de eletricidade é menor. Esse gelo armazenado é derretido para ajudar a resfriar as temperaturas do edifício durante o horário de pico. Se for bem -sucedido, o resultado remaining é reduzido o uso de eletricidade para o ar condicionado durante o dia, o que pode diminuir a demanda geral de energia e ajudar a reduzir os custos.
Soluções criativas como essas, apresentado em O Journal of Bodily Chemistrypoderia desempenhar um papel mais proeminente nos próximos anos, pois a ascensão dos knowledge facilities de IA, que exigem resfriamento constante, continua a forçar uma rede de energia já estressada.
Os negócios já estão usando baterias de gelo
As baterias de gelo já estão fora do laboratório e trabalhando no mundo actual. Um dos exemplos mais vívidos é o icônico arranha-céu de Madison, inspirado em 30 andares e de 30 andares em Manhattan. Isto supostamente usa 500.000 libras de gelo Todos os dias para esfriar o prédio durante o horário de pico. Isso é aproximadamente o equivalente a três ônibus da cidade, cheios de cubos de gelo. A Trane Applied sciences Industrial HVAC Americas, a empresa responsável pelo sistema de refrigeração de Eleven Madison, contado CBS Information no início deste ano O uso de baterias de gelo reduz os custos gerais de resfriamento em até 40%.
“Quando todo mundo está usando sua eletricidade em meados de julho para esfriar o prédio ou para esfriar suas casas, é um grande empate na grade”, disse o presidente da Trane Holly Paeper ao Cbs. “Este edifício não se extrai disso porque fez seu gelo na noite passada.”
O mercado de armazenamento de energia térmica à base de gelo sofreu um aumento significativo no interesse nos últimos anos. Somente Trane (uma das pelo menos meia dúzia de empresas que operam neste espaço nos EUA) afirma que fez mais de 4.000 instalações em todo o mundo. Ainda assim, isso representa apenas uma pequena fração das estruturas gerais. Os EUA sozinhos têm um estimado seis milhões de edifícios comerciais.
Nem todas as baterias de gelo são construídas da mesma forma
Mas resfriar toda essa água também requer energia. É aí que entra a pesquisa realizada pela equipe do Texas A&M. Os sistemas de bateria de gelo normalmente usam Sal hidrata Como uma espécie de aglutinante químico para converter líquidos em gelo. Durante esse processo de conversão, os hidratos de sal interagem com vários outros produtos químicos, chamados “partículas de nucleação”, para congelar líquidos. O tipo específico de partículas de nucleação utilizadas e as temperaturas precisas nas quais interagem podem afetar significativamente a confiabilidade geral e a eficiência dos sistemas de bateria de gelo.
Essa química complexa é o que os pesquisadores exploraram em seu estudo. Obter as partículas de nucleação e a composição do hidrato de sal pode reduzir a quantidade de energia necessária para gerar gelo. O uso de menos energia nesse processo se traduz em uma maior economia de custos para os proprietários de edifícios que instalam esses sistemas. A composição química também afeta se as baterias de gelo são compatíveis com tipos específicos de sistemas HVAC ou bombas de calor. Nesse caso em specific, as partículas de nucleação com o elemento bário foram melhores para desencadear um congelamento.
“A tecnologia de bateria de gelo já existe há algum tempo”, Texas A&M Division of Supplies Science and Engineering Professor e co-autor de papel Patrick Shamberger disse em comunicado. “Mas há problemas no lado materials em que estou interessado: qual é o materials certo na temperatura certa? Podemos torná -lo reversível? Podemos fazer isso durar 30 anos?”
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As baterias de gelo podem ajudar a esfriar os futuros knowledge facilities de IA
Os knowledge facilities usados cada vez mais para alimentar os modelos avançados de IA exigem grandes quantidades de eletricidade. De acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA), knowledge facilities representou aproximadamente 1,5% do consumo international de eletricidade em 2024– Uma figura que se espera triplicar até 2030, à medida que os países correm para construir sistemas de IA mais rápidos e poderosos. Muito disso aumentou a demanda de energia está sendo atendida por uma fonte acquainted: Combustíveis fósseis. Ambientalistas alertam que a crescente dependência de gás pure para alimentar a infraestrutura de IA pode fazer com que países como os EUA Backtrack sobre compromissos climáticos com o objetivo de reduzir as emissões de dióxido de carbono.
As economias em potencial também se estendem além dos knowledge facilities. Ar condicionado representa cerca de 20% da energia whole Use em casas e empresas, um número que pode aumentar para quase 70% em dias de verão especialmente quentes. As baterias de gelo certamente não são uma bala de prata, mas sua adoção generalizada pode ajudar a conter a maré desse dilema emergente de energia. Se escalado, eles poderiam reduzir o consumo geral de energia, o que, por sua vez, diminuiria a necessidade de construir novas fontes de energia. O uso de baterias de gelo, em outras palavras, poderia teoricamente ajudar a compensar a necessidade de energia adicional à base de combustível fóssil.
“Não queremos resolver problemas de grade construindo mais usinas”, Shamberger disse em comunicado. “Essa é uma solução muito cara e eles teriam que cobrar taxas mais altas em geral”.
Em certo sentido, as baterias de gelo usam a química moderna para reviver um processo enraizado no passado. Como Nicola Twilley escreve em seu livro recentemente lançado Frostbiteo conceito moderno de resfriamento elétrico com o qual estamos familiarizados não foi realmente inventado até o século XX. Antes disso, o resfriamento, seja para uma festa na sala de jantar ou para alimentar uma cadeia de suprimentos international de carne e produzir, confiou no transporte rápido de derretimento de gelo.
“Até 1907, a cidade de Nova York, já uma metrópole moderna cheia de automóveis e arranha -céus”, escreve Twilley, “confiava em gelo pure, colhido de lagos a montante e derrubou o rio Hudson em barcaças”.
Agora, mais de um século depois, parece que o gelo pode estar voltando.
