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Armazenamento

Quando a natureza decide descansar, os sistemas de armazenamento (storage) entram em operação para ajudar as energias renováveis a fazer seu trabalho. O armazenamento energético é a chave para gerar valor agregado à energia verde.

O que é armazenamento

O aliado das energias renováveis

As energias renováveis estão inevitavelmente suscetíveis a variações de disponibilidade. O sol e o vento, por exemplo, são por natureza imprevisíveis e, consequentemente, não programáveis. Para aproveitar a força dos ventos, o deus grego Éolo decidiu prendê-la em uma ânfora. Hélio, por sua vez, estabeleceu a alternância entre o dia e a noite ao arrastar o sol com seu carro alado.

Hoje, deixando de lado as sugestões da mitologia, graças aos avanços tecnológicos, é possível tornar realidade o que no mundo antigo só era possível aos deuses: acumular as energias eólica e solar e disponibilizá-las 24 horas por dia. Tudo isso graças ao storage, ou seja, aos sistemas de armazenamento de energia.

Os sistemas de armazenamento são fundamentais para o futuro das energias renováveis. Seu papel é armazenar eletricidade e disponibilizá-la quando houver maior necessidade, atuando como uma balança entre a oferta e a demanda, contribuindo assim para a estabilização da rede. As baterias que - conectadas em sequência - estão hoje entre os sistemas de armazenamento mais populares (com exceção, obviamente, dos sistemas de bombeamento hidrelétricos) e são protagonistas de uma verdadeira revolução tecnológica: ano após ano, novos materiais e soluções tecnológicas de ponta são introduzidos, garantindo maior eficiência, custos mais baixos e uma abordagem design-to-recycle, visando a obtenção de um produto cada vez mais sustentável.

As projeções de desenvolvimento para os sistemas de armazenamento são animadoras. De acordo com o Relatório IRENA 2017, Electrity Storage and Renewables, uma potencial duplicação da difusão das energias renováveis - no período entre 2017-2030 - deverá ser acompanhada por uma triplicação do estoque de energia elétrica disponível nos sistemas de armazenamento: dos 4,67 terawatt-hora em 2017 para um número estimado entre 11,89 e 15,72 TWh em 2030.

A história do armazenamento

Armazenamento de energia, entre a engenhosidade e a evolução

Armazenamento de água

No Egito, para desviar o curso do Nilo e construir a cidade de Mênfis, foi construída a primeira barragem conhecida da história. O fluxo é acumulado e encaminhado aos complexos sistemas de irrigação da época a fim de transformar regiões improdutivas em ricas planícies férteis.

A Bateria de Bagdá

A Pérsia é responsável pela confecção de um jarro de terracota dotado de um cilindro de cobre, que por sua vez contém uma única barra de ferro. O arqueólogo alemão Wilhem König, depois de analisá-lo, em 1938, considerou que o objeto poderia ser a primeira bateria rudimentar da história

Coletar energia para defender-se

De modo a defender as fortificações medievais, toras ou pedras aredondadas eram instaladas no topo de muros e colinas. Na ocasião de um eventual ataque, sua energia potencial era liberada, transformando-se em energia cinética para repelir as investidas dos invasores.

A pilha de Volta

O físico italiano Alessandro Volta constrói o primeiro gerador estático de energia elétrica. A bateria consistia em uma coluna de discos de zinco alternados com discos de cobre, separados por uma camada intermediária de feltro ou papelão embebido em água salgada.

A partir da primeira pilha seca...

O engenheiro francês Georges Leclanché inventa a primeira pilha seca, ou seja, totalmente isenta de líquidos e, portanto, facilmente transportável e utilizável.

... à solução de Weston

O químico inglês Edward Weston inventa uma pilha úmida ainda menor. A pilha de Weston servirá de referência aos laboratórios para a calibração de instrumentos de medição, como os voltímetros. 

No mercado

Em Columbia, a National Carbon Company disponibiliza a primeira bateria seca no mercado estadunidense. 

Evoluir e reduzir

São empregados diferentes materiais para novos tipos de baterias: zinco-ar (1914), metano (1936), mercúrio (1942) e a primeira bateria alcalina (1950). O objetivo é obter produtos cada vez menores, capazes de se adaptar a diversas finalidades.

Bateria de pulso

As primeiras baterias de mercúrio entram no mercado. As mais comuns são as redondas e achatadas, típicas dos velhos relógios de pulso. 

Armazenamento espacial

As baterias de combustível são utilizadas pela primeira vez nasnaves espaciais Gemini e Apollo, ambas da NASA.

O precursor do armazenamento alternativo às baterias

Entra em operação o primeiro sistema de armazenamento CAES (Compressed-air energy storage): utiliza a energia nuclear para comprimir e injetar o ar em duas cavernas de deslocamento com um volume de 310.000 m³. 

Stop no mercúrio

A pilha de Weston foi banida devido às novas descobertas de pesquisas sobre a toxicidade do mercúrio e do cádmio, ambos os elementos presentes em alta concentração nas baterias. 

Uma descoberta digna de um Nobel

Após 20 anos de estudos, as primeiras baterias recarregáveis de íons de lítiocomeçam a ser comercializadas: elas permitem armazenar grandes quantidades de energia por várias vezes e são a base dos principais instrumentos de comunicação e de trabalho atuais. Em 2019, John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino receberam o Prêmio Nobel de Química pela descoberta. 

O primeiro armazenamento de baterias comerciais

O denominado Project Barbados entra em operação no mês de novembro. Trata-se do primeiro sistema de baterias de íons de lítio conectado à rede elétrica para finalidade estritamente comercial.

O armazenamento desembarca na Europa

O primeiro sistema de armazenamento eletroquímico de dimensões comerciais da Europa é inaugurado na Alemanha, nas imediações de Schwerin. A planta hospeda 25.600 baterias de íons de lítio para armazenar a produção eólica e fotovoltaica não programável.

Uma solução cada vez mais conveniente

A Bloomberg New Energy Finance certifica a tendência decrescente dos custos de usinas solares e fotovoltaicas combinadas com soluções de armazenamento. O preço médio dos sistemas de armazenamento analisados (20 MWh de capacidade e 4 horas de armazenamento) caiu 40% em relação a 2018: estima-se uma nova redução de 52% até 2030. 

Como funciona o armazenamento

O power-bank da rede elétrica

Os sistemas de armazenamento de baterias são capazes de armazenar a energia elétrica produzida pelas usinas renováveis.  Seu funcionamento é semelhante à dos armazenadores em miniatura presentes em nossos dispositivos de uso diário: são capazes de converter uma reação química em energia elétrica, armazenando a energia que será liberada segundo a necessidade. Tal como um power-bank quando nosso smartphone entra na reserva.

Quando a frequência da rede diminui devido à elevada demanda energética, a bateria é capaz de iniciar o fornecimento da energia armazenada em poucos segundos; em caso de aumento da frequência devido à uma queda na demanda, a bateria é recarregada com a energia excedente. Trata-se de uma dupla função essencial para a estabilização de redes elétricas.

A expansão dos sistemas de armazenamento está intimamente ligada à inovação tecnológica e à sustentabilidade dos produtos. As modalidades mais populares atualmente se baseiam em sistemas de bateria de lítio ou de fluxo, utilizados de forma associada a outras tecnologias emergentes que tornarão os sistemas de armazenamento do futuro ainda mais vantajosos e com um desempenho cada vez mais otimizado.

Baterias de lítio

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Baterias de fluxo

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Além do lítio

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Vantagens do armazenamento

Falta de energia é coisa do passado

Cada vez mais difundida e conveniente

A produção em larga escala de sistemas de bateria permite um rápido armazenamento, garantindo um desempenho cada vez maior.

Rumo à transição energética

Graças aos sistemas de armazenamento, as energias renováveis podem mudar de marcha e tornar o processo de transição energética ainda mais rápido e garantido no futuro.

Serviços auxiliares

O armazenamento permite novos serviços para a segurança do sistema elétrico (reserva estática, regulação de frequência, tensão e reinicialização), até hoje um terreno exclusivo reservado às fontes convencionais.

Você sabia?

Rochas trituradas para armazenar energia

Uma bateria... de pedras trituradas? Parece inacreditável, mas a startup Brenmiller criou um sistema de armazenamento de eletricidade que é uma pequena obra-prima da engenharia verde.

O sistema bGen™, baseado em rochas trituradas, permite o acúmulo de energia sob altas temperaturas. A solução desenvolvida utiliza um trocador de calor e um acumulador térmico.

Portanto, nenhuma substância perigosa ou química é utilizada no sistema de armazenamento de energia. O uso do sistema de armazenamento é totalmente zero emissões: para carregar a unidade de armazenamento, o sistema pode receber calor ou eletricidade de várias fontes e disponibilizá-los somente quando necessário. 

Escolha sua informação

Energia eólica

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Energia solar

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