Armazenamento energético

Armazenamento de energia: a chave para um futuro descarbonizado

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A energia elétrica pode ser facilmente gerada, transmitida e transformada. Porém, até agora não foi possível armazená-la de forma prática, fácil e barata. Isto implica que a energia elétrica deva ser sempre gerada em conformidade com a demanda e, consequentemente, as energias renováveis (de tipologia não gerenciável) precisarão de apoio dos sistemas de armazenamento para se integrarem, evitarem descargas de energia limpa em períodos de necessidade mínima e darem maior eficiência e segurança ao sistema elétrico.

Em um mundo em plena transição das energias fósseis para as fontes renováveis, como a energia eólica e a solar, uma melhoria do armazenamento de energia elétrica seria de vital importância para respaldar estas tecnologias, garantindo que os sistemas de rede estejam equilibrados e contribuindo para aproveitar ao máximo cada megawatt verde gerado.

Principais sistemas de armazenamento de energia

Como tal, a energia elétrica não pode ser armazenada, sendo necessário transformá-la em outros tipos, como é o caso da mecânica ou química. Os sistemas de armazenamento podem conferir um valor agregado a todos os elos da cadeia de suprimentos. Dependendo de sua capacidade, os sistemas de armazenamento de energia podem ser divididos em: Armazenamento em grande escala, utilizado em lugares onde se trabalha com escalas de GW; armazenamento em redes e ativos de geração, onde se trabalha com escalas de MW e, finalmente, armazenamento a nível de usuário final, usado em níveis residenciais e com kW.

VER INFOGRÁFICO: Tecnologias de armazenamento energético [PDF]

Atualmente, estas são as maneiras de acumular energia e as principais tecnologias que permitem transformar e armazenar energia de maneira eficiente:

  Bombeamento hidrelétrico

É o sistema de armazenamento em grande escala mais eficiente em funcionamento. É uma tecnologia rentável e comprovada que proporciona estabilidade ao sistema elétrico, capaz de gerar quantidades significativas de energia limpa com tempos de resposta rápidos.

  Ar comprimido

Estas instalações possuem um motor reversível que, durante os momentos de excesso de energia, armazena o ar do ambiente em altas pressões em reservatórios debaixo da terra. Trata-se de um sistema de armazenamento mecânico, equiparável em termos de capacidade com o bombeamento hidráulico.

  Armazenamento térmico

Consiste em acumular energia em materiais que permitam retê-la e liberá-la de forma controlada por meio de métodos que incluem desde refrigeração com acumulação de gelo até a exposição a temperaturas extremamente elevadas.

  Supercondensador

É um dispositivo capaz de armazenar grandes quantidades de energia elétrica na forma de cargas eletrostáticas, não havendo, portanto, reações químicas. Os supercondensadores podem ser carregados e descarregados em segundos, sendo assim ideais para dar conta das necessidades de picos de potência ou de breves interrupções do fornecimento.

  Volantes de inércia (flywheel)

É um sistema de armazenamento mecânico que consiste num disco metálico que começa a girar quando ao mesmo se aplica um torque de motor para, a seguir, tentar parar o volante com um torque resistente, conservando a energia elétrica em forma cinética.

  Baterías

São dispositivos que armazenam energia em compostos químicos capazes de gerar carga elétrica. Existem vários tipos: pilhas de chumbo-ácido, de íon de lítio ou de níquel-cádmio. As principais vantagens das baterias são a sua rapidez de resposta (milissegundos), sua facilidade de instalação e escalabilidade e, finalmente, os vários benefícios que podem oferecer a ativos renováveis onde vão associadas.

  Pilhas de combustível de hidrogênio

É um tipo de armazenamento químico contínuo. Diferenciam-se das baterias pelo fato de o hidrogênio abastecer permanentemente a pilha desde o exterior, permitindo seu uso constante. Existem outros tipos de pilhas de combustível, mas o hidrogênio é o combustível mais utilizado.

Baterias de lítio: o futuro do armazenamento

Nos últimos anos, o setor das energias renováveis tem considerado as baterias de íon de lítio a solução para seu principal problema: o armazenamento da energia gerada. Sendo um dos menores elementos da tabela periódica, o lítio tem um grande potencial eletroquímico e pode acumular grandes quantidades de energia. Apesar de terem um reduzido peso e uma alta eficiência, só existe um empecilho para as baterias de lítio não serem a principal tecnologia de armazenamento das energias renováveis: seu custo elevado.

Porém, esta situação parece estar mudando. Conforme um recente estudo da organização BloombergNEF (BNEF), o custo das baterias de íon de lítio se reduzirá consideravelmente nos próximos anos, além inclusive da redução de 85% que ocorreu entre 2010 e 2018. Mais concretamente, a BNEF prevê uma redução até a metade dos custos das baterias de íon de lítio por kW/h para 2030, à medida que a demanda aumente em dois mercados diferentes: armazenamento estacionário e veículos elétricos.

Isto facilitará que as instalações de armazenamento de energia a nível mundial se multipliquem exponencialmente, desde modestos 9 GW/17 GWh implementados a partir de 2018 até 1.095 GW/2.850 GWh em 2040. Este espetacular aumento exigirá um investimento de cerca de 662 bilhões de dólares.

De acordo com os prognósticos da BNEF, a demanda total de baterias dos setores de armazenamento estacionário e transporte elétrico será de 4.584 GWh em 2040, o que irá favorecer a transição energética e significará uma grande oportunidade para os fabricantes de baterias e para as empresas de extração de seus componentes (lítio, cobalto e níquel).