Tecnologias com décadas de existência, mas confiáveis, estão retornando como baterias para energia eólica e solar
A energia verde tem um problema de armazenamento. O vento e a luz do sol são intermitentes, o que significa que não produzem energia que possamos utilizar à vontade. Às vezes o sol simplesmente não brilha ou o vento não sopra, e outras vezes temos uma superabundância de ambos. Isto não corresponde à nossa própria procura flutuante de energia, razão pela qual precisamos de armazenar mais energia para equilibrar a nossa rede.
Inovações em bateria A tecnologia está a avançar rapidamente para aumentar a sua eficiência e capacidade de armazenamento, mas até agora não é suficientemente rápida para cobrir os inúmeros projectos de energias renováveis que estão a surgir em todo o mundo. É por isso que cientistas e empresas estão a desenvolver formas alternativas de armazenar energia – e muitas destas opções em grande escala envolvem a modernização, ou a reinvenção, das tecnologias de armazenamento de energia existentes para o século XXI.
Nas profundezas da superfície do Texas e da Louisiana, enormes cavernas de sal armazenam centenas de milhões de barris de petróleo. Esta é a Reserva Estratégica de Petróleo dos Estados Unidos. Criada na década de 1970, após o embargo do petróleo, continua sendo uma das maiores reservas de petróleo do mundo.
É claro que a reserva não é algo que o público normalmente associaria a uma transição energética sustentável, mas a forma como foi construída pode oferecer uma solução para descarbonizar o nosso sistema energético. As cavernas de sal que hoje são bombeadas com petróleo sujo poderão amanhã abrigar ar comprimido ou excesso de energia eólica e solar que foi convertida em hidrogênio verde.
“O sal tem algumas características muito úteis se você quiser armazenar energia”, diz Oliver Duffy, cientista pesquisador da Universidade do Texas em Austin. “Serve como uma excelente forma de isolamento.”
Estas camadas de sal podem ser enormes – do tamanho do Monte Everest – e estão geralmente localizadas entre 0,3 e 1,2 milhas (ou 500 metros e 2 quilómetros) de profundidade. Para fazer uma caverna nesses depósitos, que funciona como um tanque de armazenamento, os engenheiros começam perfurando o solo. Ao atingirem a camada de sal, injetam um jato de água doce que dissolve o sal ao redor do furo. Depois, bombeiam a salmoura resultante, que deixa uma caverna em seu lugar.
“Essas cavernas podem variar dramaticamente em tamanho”, diz Duffy. “As maiores podem engolir o Empire State Building, e uma determinada estrutura de sal pode ser grande o suficiente para abrigar várias cavernas deste tamanho.”
A construção destas cavernas e a sua utilização final representam alguns perigos ambientais. É necessária muita água para dissolver o sal, e descartar a salmoura de maneira ecologicamente correta é um desafio. Além disso, se estes projectos forem mal geridos, podem contaminar o abastecimento de água, podem ocorrer fugas e pode ocorrer um afundamento do solo – ou desmoronamento. Estas cavernas também podem armazenar hidrogénio azul, cinzento e castanho, que são produzidos com energia que não é 100% renovável.
O maior do mundo instalação de armazenamento de hidrogênio verde—que depende de cavernas de sal—está atualmente em desenvolvimento em Utá, parcialmente financiado pelo Departamento de Energia dos EUA. O hidrogênio armazenado aqui será convertido do excesso de energia eólica e solar para atender os estados ocidentais durante a entressafra eólica e solar.
E o hidrogénio não é a única fonte de energia renovável que pode ser armazenada em cavernas de sal: Ar comprimido também é uma opção. À medida que esse ar comprimido armazenado é liberado, ele passa por uma turbina e gera energia. As cavernas de sal oferecem uma opção mais eficiente do que armazenar ar comprimido acima do solo, porque a construção de tanques deste tamanho seria muito cara. Em 2022, China abriu sua primeira caverna de sal armazenando ar comprimido.
Apesar das suas inúmeras aplicações, a taxa de crescimento do sector das energias renováveis pode ultrapassar o número de cavernas de sal disponíveis. “É preciso haver uma mudança de mentalidade na indústria para ampliar o desenvolvimento e o uso da tecnologia”, diz Duffy.
Outra tecnologia antiga de armazenamento de energia que está ganhando uma nova aparência é a energia hidrelétrica de armazenamento bombeado. Em vez de deixar a água passar apenas uma vez através de uma barragem, como acontece com a energia hidroeléctrica tradicional, esta é parcialmente recolhida numa bacia no fundo para reutilização. Se for necessário armazenar energia, bombas potentes movem-na de volta para o reservatório em frente à barragem. Quando a energia é necessária, essa mesma água pode fluir novamente pela barragem.
“A energia hidroeléctrica bombeada é uma tecnologia madura”, afirma o professor Sebastian Sterl, da Universidade Livre de Bruxelas, na Bélgica, onde se especializou em energia hidroeléctrica. “Sabemos quanto custa e produz. Também há muito pouca perda de energia.”
Na fronteira entre a Virgínia e a Virgínia Ocidental, a maior instalação deste tipo—Instalação de armazenamento hidrobombeado do condado de Bath—está em operação desde 1985. É frequentemente apelidada de “a maior bateria do mundo”. E em 2018, o Departamento de Água e Energia de Los Angeles anunciou que iria converter a Califórnia represa Hoover em uma instalação hidrelétrica de armazenamento reversível.
Em todo o mundo, o interesse na energia hidrelétrica reversível também está crescendo. Em 2022, Suíça concluiu uma instalação com a mesma capacidade de armazenamento de energia de 400 mil baterias de automóveis. Espanha, Bulgária e Finlândia todos lançaram projetos semelhantes apenas nos últimos meses.
Um futuro com mais secas e diminuição do abastecimento de água poderá dificultar estes desenvolvimentos. No entanto, a energia hidroeléctrica reversível é menos vulnerável do que a energia hidroeléctrica normal porque a primeira recicla água. A energia hidrelétrica reversível também precisa apenas de dois lagos (possivelmente artificiais) com diferença de altura para funcionar. Nem sempre é necessário um rio com fluxo forte.
A energia hidrelétrica reversível funciona tão bem que uma startup quer transplantar esses sistemas de bombas e turbinas para o fundo do oceano – onde o abastecimento e a pressão da água certamente não são problema.
Na Holanda, engenheiros da Universidade de Groningen começaram a desenvolver o que chamam de bateria oceânica para o fundo do mar em 2014. Em 2018, transformaram o trabalho numa startup chamada Ocean Grazer.
A ideia deles é construir reservatórios no fundo do oceano sob alta pressão, como um submarino. Quando há sobra de energia, os reservatórios podem ser esvaziados contra a pressão da água, por meio de bombas. Quando é necessária energia, os reservatórios são abertos e a pressão empurra a água para dentro, acionando uma turbina para gerar eletricidade.
“A tecnologia básica não é o maior desafio que enfrentamos”, diz Marijn van Rooij, cofundador e diretor de tecnologia da Ocean Grazer. “O desafio é como construir os reservatórios no fundo do mar da forma mais barata e escalável possível.”
A Ocean Grazer espera primeiro construir algumas instalações menores no fundo dos lagos e, dentro de cinco anos, começar a construir no fundo do mar. A ideia é colocar estas baterias oceânicas perto de parques eólicos offshore, que pontilham cada vez mais o vizinho Mar do Norte. O excedente de energia eólica pode, desta forma, ser armazenado próximo da sua fonte.
“Ontem precisávamos deste tipo de tecnologia”, diz van Rooij. “Muita energia já se perde hoje porque não podemos armazená-la. Precisamos de mais armazenamento de energia e precisamos dele agora.”
