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Além do lítio: o armazenamento do futuro

Pensar no futuro diariamente é uma obrigação para os sistemas de armazenamento. Do ar comprimido à energia térmica: todas as tecnologias para sistemas de armazenamento nos próximos anos.

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O caminho que os sistemas de armazenamento seguirão está sendo escrito dia após dia, graças aos resultados de pesquisas e aos muitos experimentos já em andamento. Juntamente com as baterias de fluxo de última geração, existem soluções promissoras de armazenamento de energia mecânica, como o armazenamento de ar comprimido (Compressed Air Energy Storage - CAES) de última geração e o armazenamento de ar líquido (Liquid Air Energy Storage - LAES).
 

O desafio do ar comprimido

As tecnologias são bastante semelhantes: o CAES usa o ar comprimido, o LAES usa o ar comprimido e resfriado até a liquefação para acumular energia. Nos dois casos, para garantir uma eficiência adequada, é essencial acumular o calor e o frio que são produzidos durante a compressão e a expansão do ar.

A difusão das instalações de CAES, já existindo também em escala industrial, foi, até o momento, limitada pela necessidade de ter tanques naturais disponíveis, como cavidades subterrâneas, não tão difundidos e fáceis de usar quanto gostaríamos. O LAES tem como objetivo superar esse limite e se tornar competitivo às outras tecnologias, a fim de conservar e reutilizar melhor as energias renováveis.

 

Volantes de motor, gravidade e energia térmica

Outros sistemas de armazenamento de energia renovável são representados sob a forma mecânica por volantes de motor (flywheels) e sistemas de armazenamento gravitacional. Os volantes de motor, nos quais a energia é armazenada sob a forma de cinética rotacional, são particularmente adequados para casos de uso em que é necessária uma alta velocidade de descarga e têm custos que os tornam pouco competitivos em relação a outras alternativas. O mesmo pode ser dito sobre os sistemas de armazenamento gravitacional, em que grandes massas são movimentadas em altura, acumulando energia potencial e disponibilizando-a também por longos períodos de descarga de maneira contínua e eficaz, graças ao uso de sistemas de controle sofisticados.

Outra família importante dos sistemas de armazenamento de energia sem bateria é a dos sistemas de armazenamento de energia térmica (TES, thermal energy storage). Para que esses sistemas funcionem de maneira semelhante a uma bateria, é realizada uma conversão da eletricidade renovável em calor durante a fase de carregamento, que é acumulada e depois convertida novamente em eletricidade sustentável durante a fase de descarga, por meio de um ciclo termodinâmico.

Os sistemas TES apresentam muitas variações, ligadas, sobretudo, à fase de carregamento e ao sistema de armazenamento. Resumidamente, o carregamento ocorre por meio de resistores, enquanto, nos sistemas mais inovadores, o princípio da bomba de calor é usado para aumentar a eficiência geral. Quanto ao meio de armazenamento, ele vai de sais fundidos, a sistemas sólidos baseados em pedras e cimentos até leitos fluidos arenosos ou sistemas com mudança de fase.
 

Superar o lítio: quais são as vantagens?

Em geral, esses tipos de acumulação no desenvolvimento têm várias vantagens em potencial, como garantir, em um futuro próximo, um papel de facilitador na difusão da energia verde:

  • Uso de tecnologias já parcialmente consolidadas;
  • Ausência de degradação significativa da capacidade de armazenamento ao longo da vida útil do sistema;
  • Maior sustentabilidade: uso bastante reduzido de matérias-primas críticas do ponto de vista do fornecimento, compatibilidade ambiental e segurança.

Os sistemas analisados, cujos custos diminuem consideravelmente conforme as instalações são ampliadas e a relação energia/potência, são bastante promissores em cenários em que há uma maior necessidade de armazenamento duradouro e em larga escala. Uma perspectiva que se relaciona bem com a necessidade de aumentar a produção e o uso de energias renováveis até 2030, conforme exigido por acordos internacionais e políticas de energia de diversos países. 

Sistemas de armazenamento com baterias de lítio

A queda nos preços na última década permitiu que as baterias de lítio se espalhassem amplamente nos sistemas de armazenamento.

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Sistemas de armazenamento com baterias de fluxo

As baterias de fluxo são uma das soluções mais adequadas para o futuro dos sistemas de armazenamento vinculados a fontes de energias renováveis.

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