Como o LOX e o ciclo Allam-Fetvedt podem transformar electricidade barata em energia de ponta

Os engenheiros no Texas afirmam que é possível engarrafar as horas de menor procura. O plano passa por converter eletricidade excedentária em oxigénio líquido a -183 °C e, mais tarde, reconvertê-lo em eletricidade cara das horas de ponta, com quase nenhuma emissão visível e com o carbono já capturado.

Como o oxigénio líquido transforma eletricidade barata em valor

Quando os preços descem, uma unidade de separação de ar extrai oxigénio da atmosfera. Este processo já é usado em instalações da siderurgia e da indústria química. A diferença está na etapa seguinte: em vez de vender de imediato o oxigénio gasoso, o sistema arrefece-o até se tornar oxigénio líquido (LOX) e armazena esse fluido frio e denso em depósitos isolados. Grandes reservatórios semelhantes aos do GNL mantêm a evaporação a níveis muito baixos.

Mais tarde, quando a rede precisa urgentemente de oferta, os operadores aquecem o LOX, alimentam com ele um ciclo de turbina de elevada eficiência e vendem eletricidade quando as margens são mais atraentes. O Southwest Research Institute (SwRI) e a 8 Rivers patentearam este ciclo de arbitragem. A solução tira partido de equipamentos conhecidos: separação criogénica do ar, armazenamento de LOX e uma turbina compacta de CO₂.

"Armazene oxigénio quando a eletricidade é barata. Queime de forma mais limpa e venda quando a eletricidade é cara. A diferença paga os depósitos."

O ciclo Allam-Fetvedt explicado de forma simples

No centro da proposta está o ciclo Allam-Fetvedt, desenvolvido pela 8 Rivers e já demonstrado à escala piloto. Em vez de queimar gás natural no ar, queima-o em oxigénio puro e CO₂ reciclado. Esta opção elimina o azoto da chama, reduzindo drasticamente os NOx, e faz com que os gases de escape sejam constituídos por CO₂ quase puro e água. A água é condensada, o CO₂ mantém-se num circuito fechado como fluido de trabalho e a sua pressão supercrítica é usada para accionar uma turbina. Em seguida, o fluxo de CO₂ novo é encaminhado, já separado, para armazenamento ou utilização industrial.

Trata-se de uma central eléctrica sem a habitual pluma de emissões. Oferece um desempenho próximo do das melhores turbinas a gás, por vezes superior, e produz CO₂ pronto para transporte por gasoduto. Assim, evita a etapa complexa e intensiva em energia de captura que dificulta muitos projectos.

O que significa realmente a ligação à exploração espacial

O LOX alimentou o Saturn V e os actuais foguetões. As equipas espaciais confiaram neste oxidante porque concentra muito oxigénio num pequeno volume e escoa facilmente. Agora, os engenheiros de energia adoptam o mesmo princípio: encaram o LOX como um «facilitador» armazenável, que separa no tempo a produção de oxigénio da hora em que são necessários os megawatts.

• Tecnologia antiga, nova utilização: o oxigénio criogénico deixa o serviço industrial contínuo para deslocar energia no tempo na rede.
• Combustão mais limpa: a combustão com oxigénio elimina o azoto, tornando a captura mais directa.
• Variação de receitas: produzir LOX a preços negativos ou baixos e utilizá-lo quando os preços atingem o pico.

Porque as oscilações de preços viabilizam este modelo

A energia eólica e solar reduz os preços em noites ventosas ou fins de semana soalheiros. Depois, uma vaga de frio, a subida de consumo ao fim da tarde ou a ausência de vento pode fazer os preços disparar. O SwRI modelou o sistema hora a hora durante um ano completo e identificou diferença de preços suficiente para justificar os depósitos e os equipamentos de arrefecimento. A lógica torna-se mais sólida à medida que cresce a capacidade renovável. Mais energia com custo marginal zero traduz-se em vales mais profundos e picos mais elevados.

"À medida que as renováveis aumentam, a volatilidade aumenta. A volatilidade cria opções. O LOX guarda essas opções em depósitos de aço."

Actualmente, as redes eléctricas cortam gigawatts-hora de produção eólica porque as linhas ficam congestionadas ou a procura é reduzida. Esse desperdício prejudica produtores e consumidores. Uma instalação de LOX pode absorver parte desse excedente sem exigir os locais raros necessários à bombagem hidroeléctrica nem ficar limitada pela curta duração de muitas instalações de baterias.

O que o LOX e o ciclo Allam podem significar para a rede do Reino Unido

O Reino Unido já regista preços negativos durante a noite e em fins de semana muito ventosos. O Balancing Mechanism paga para reduzir a produção eólica, uma situação frustrante para todos. Uma central Allam equipada com LOX poderia inverter essa lógica: compraria electricidade quando os preços caem, produziria oxigénio que não se degrada e funcionaria a plena capacidade durante os picos de procura, enquanto capturaria carbono para os pólos de armazenamento no Mar do Norte.

Também não substitui as opções existentes, mas funciona a par delas. Pode ser entendida como um complemento de longa duração e flexível quanto ao combustível, que beneficia da volatilidade em vez de a recear.

Comparação com outras soluções de armazenamento

Onde o equipamento será instalado primeiro

O SwRI prevê integrar o conceito no seu local STEP Demo, em San Antonio, já em 2026. O STEP já testa turbomáquinas de CO₂ supercrítico a uma escala relevante. A inclusão da produção de LOX e do circuito Allam-Fetvedt transformaria o local numa demonstração de energia despachável e de baixas emissões, que gera mais receitas quando a rede mais precisa dela.

A cadeia de abastecimento é familiar. As unidades criogénicas de separação de ar estão disponíveis no mercado. Os depósitos de LOX seguem o modelo do armazenamento de gases industriais. O ciclo de turbina assenta em equipamento testado ao longo de anos. Isto reduz o risco tecnológico e acelera os projectos reais.

Custos, riscos e condições a considerar

Os números exigem análise cuidadosa. Produzir oxigénio consome electricidade: as instalações industriais indicam frequentemente algumas centenas de quilowatts-hora por tonelada para oxigénio gasoso, com consumo adicional para a liquefacção. Os operadores têm de dimensionar os depósitos para ultrapassar períodos de baixa procura. As taxas de evaporação são reduzidas em grandes reservatórios, mas não são nulas. O manuseamento de LOX exige ainda regras de segurança rigorosas: pequenas fugas podem criar riscos de incêndio, pelo que as instalações necessitam de formação e distâncias de segurança.

A componente de carbono depende de gasodutos e de armazenamento. O ciclo Allam fornece CO₂ puro, mas continua a ser necessário um destino seguro para esse carbono. O Reino Unido tem agora projectos de armazenamento no Mar do Norte em desenvolvimento, o que ajuda. As regras da rede também são importantes. Se as políticas recompensarem centrais flexíveis e de baixo carbono para períodos de ponta e pagarem pela capacidade, o argumento ganha força. Se os mercados continuarem a limitar renováveis sem remunerar a sua absorção, o argumento enfraquece.

Quem beneficia se o sistema funcionar

• Os consumidores enfrentam menos picos de preços se mais centrais flexíveis entrarem em funcionamento nos períodos de ponta.
• Os proprietários de parques eólicos e solares perdem menos receitas devido a cortes de produção.
• Os pólos industriais obtêm um fluxo estável de CO₂ para utilização ou sequestro.
• Os operadores de rede ganham capacidade despachável que pode crescer sem depender de geografias raras.

O que acompanhar a seguir

Dois marcos indicarão se a proposta avança. Primeiro, um modelo comercial claro que integre o preço da electricidade fora de ponta, a produção de LOX e as vendas nas horas de ponta. Segundo, a localização junto de gasodutos de CO₂ e centros de armazenamento, para rentabilizar o carbono capturado sem longos desvios. Um projecto-piloto que opere ao longo de um inverno e de um verão completos mostrará como o sistema reage à volatilidade real.

Contexto adicional para leitores do sector energético

O oxigénio líquido não é uma bateria, pelo que não deve ser descrito como armazenamento puro de ciclo completo. É mais adequado vê-lo como um oxidante que desloca energia no tempo e torna uma central eficiente, com captura de carbono, mais flexível. Para avaliar o retorno, pode desenhar-se uma diferença simples: usar um preço médio fora de ponta que possa ser coberto por instrumentos de cobertura, acrescentar o custo de energia e de capital para produzir e armazenar LOX e comparar com a receita da electricidade vendida nas horas de ponta e de eventuais créditos de CO₂. Se essa diferença superar os custos amortizados com margem, os depósitos justificam-se.

O Reino Unido pode ensaiar uma simulação com dados reais de preços. Basta recolher um ano de preços grossistas de meia em meia hora, identificar as janelas de preços negativos ou baixos, modelar a produção de LOX nesses períodos e operar a central Allam durante as horas pertencentes ao decil superior de preços. Ao incluir preços do carbono e um pagamento de capacidade, quando disponível, esse modelo rápido mostrará a frequência dos ciclos dos depósitos, a dimensão necessária e a forma como a economia muda com mais energia eólica no sistema.