Se vocês já leem nossos artigos há algum tempo, sabem que adoramos escrever sobre baterias (ver exemplos A, B, e C). O uso de reações químicas para armazenar energia é útil e escalável, e pode ser feito de um milhão de maneiras diferentes, razão pela qual as baterias se tornaram sinônimo de armazenamento de energia.
Contudo, mais grupos estão começando a pensar em soluções alternativas ao uso das baterias para tais fins. Em uma tentativa de reduzir custos e armazenar muita energia por longos períodos, pesquisadores e empresas estão colocando a criatividade para trabalhar: bombeando água para dentro da terra, comprimindo gás em cavernas subterrâneas ou tanques maciços, e até mesmo levantando blocos gigantes de materiais pesados, como concreto ou ferro.
À medida que aumentamos a capacidade de energia renovável a partir de fontes variáveis, como energia eólica e solar, a rede precisará ter uma capacidade de armazenamento de energia muito maior se quiser permanecer estável. Além disso, também precisará garantir o fornecimento de eletricidade para as pessoas. Parte desse armazenamento de energia pode ser um pouco diferente das baterias sobre as quais costumamos falar por aqui, então vamos analisar por que as alternativas de bateria estão surgindo e o que pode ser necessário para torná-las realidade.
Uma certa seriedade
Aprendemos na aula de física do ensino médio que a energia pode ser armazenada como energia potencial: ao levantar um livro, há energia armazenada nele liberada quando o soltamos e a gravidade o puxa para baixo. (Essa queda é a energia cinética em ação.)
Este simples conceito, sob a forma de usinas hidrelétricas de bombeamento (ou reversível), é a base de 90% do armazenamento de energia em rede global atualmente. É isso mesmo. A grande maioria do armazenamento mundial de energia vem da movimentação de água bombeada para um nível mais alto.
Em uma usina hidrelétrica reversível, eletricidade extra é usada para forçar a água a subir de um reservatório para outro a uma altitude mais alta. Mais tarde, basta abrir as comportas e deixar que a gravidade faça o seu trabalho: a água flui para baixo por uma turbina, gerando eletricidade. É uma maneira barata e relativamente simples de armazenar energia para uso posterior.
No entanto, é difícil expandir a escala das hidrelétricas reversíveis, uma vez que requerem condições geográficas específicas (sem contar que a interrupção dos sistemas naturais de água pode ser bastante destrutiva para os ecossistemas).
Algumas empresas querem reimaginar o armazenamento de energia, aproveitando a gravidade, mas sem depender da água. A EnergyVault, por exemplo, está construindo instalações com elevadores que levantam e abaixam blocos gigantescos para armazenar energia. A Gravitricity quer levantar pesos enormes no subsolo, talvez em poços de minas antigas.
Esses sistemas podem ter alta eficiência, devolvendo grande parte da energia que é colocada neles. Também é possível que tenham longevidade significativa, o que torna econômico armazenar energia por dias, semanas ou até meses.
Os proponentes alegam que os sistemas baseados na gravidade podem ajudar a atender a demanda por armazenamento de longa duração. Todavia, também há ceticismo sobre o futuro dessa abordagem, uma vez que exigirá muito trabalho para construí-los, e sua manutenção pode ser mais difícil do que o esperado. A EnergyVault está estudando a viabilidade de se construir uma unidade dessas na China (e avançando aos poucos), embora também esteja implementando várias instalações de baterias de íons de lítio ultimamente.
A grande pressão
Vamos voltar à física do ensino médio, mas olhando agora para outro conceito: pressão. Se espremermos algo até que esse algo caiba em um espaço menor, aumentaremos sua pressão.
Transformar essa pressão em energia utilizável é a ideia por trás do armazenamento de energia em ar comprimido. Tudo que você precisa é uma caverna de sal subterrânea. Quando há eletricidade disponível na rede para ser usada, bombas são ligadas para empurrar o ar para dentro da caverna. E então, quando você precisar retirar energia desse ar comprimido, basta acionar uma válvula e deixar o ar que escapa girar uma turbina para gerar eletricidade mais uma vez.
Existem apenas duas instalações desse tipo funcionando em todo o mundo, uma na Alemanha e outra no Alabama (EUA). No passado, elas estavam ligadas aos combustíveis fósseis, uma vez que costumavam funcionar junto a usinas de gás natural. Mas agora as empresas querem reimaginar o armazenamento em ar comprimido, usando-o para energias renováveis e expandindo seu uso.
No início deste ano, governos locais da Califórnia (EUA) assinaram contratos com a Hydrostor, que está construindo o que pode ser a maior unidade de armazenamento em ar comprimido do mundo. Em vez de depender de condições geológicas naturais, a Hydrostor criará três poços profundos na terra para armazenar o ar comprimido.
É um projeto de bilhões de dólares, e pode ser que opere ainda em 2028 para armazenar energia e beneficiar a rede da Califórnia usando somente ar.
Outros grupos pretendem adotar uma abordagem diferente do mesmo conceito. A Energy Dome, por exemplo, uma startup italiana, quer comprimir dióxido de carbono em vez de ar para armazenar energia. Assim, não seriam necessárias grandes cavernas de armazenamento subterrâneo. Para mais detalhes, leia ao artigo do ano passado sobre a Energy Dome.
Da Terra para a bateria
Alguns grupos querem combinar essas novas abordagens ao armazenamento de energia com as iniciativas para gerar eletricidade, tornando as novas usinas mais flexíveis.
Um exemplo é a energia geotérmica, que aproveita o calor do interior da Terra. As usinas geotérmicas costumam ser utilizadas para o que é chamado de energia de carga de base, funcionando com aproximadamente a mesma capacidade o tempo todo.
Entretanto, uma startup chamada Fervo Energy mostrou que consegue armazenar mais energia usando seus poços geotérmicos. Ao bombear água para eles, a pressão subterrânea aumenta com o tempo e, quando essa pressão é liberada, a usina geotérmica produz mais energia do que o normal.
É uma reviravolta fascinante no campo de armazenamento de energia e pode transformar o potencial das usinas geotérmicas no futuro. James Temple, repórter da MIT Technology Review americana, visitou o local de testes da Fervo e publicou um artigo sobre as ações da startup no início de março. Leia agora e saiba de todos os detalhes.
Outra coisa
Você pode não conhecer a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada em Energia dos Estados Unidos (ARPA-E), mas essa agência governamental está ajudando a moldar o futuro da energia. Parte do DOE, o Departamento de Energia dos Estados Unidos, a ARPA-E apoia tecnologias de energia com alto risco, mas com alto potencial de retorno. A Technology Review americana conversou com a nova diretora, Evelyn Wang, para falar sobre quais tecnologias podem transformar a energia no futuro. Para mais informações, confira ao artigo publicado no início de março.
Acompanhando o clima
As Nações Unidas chegaram a um acordo importante para proteger a biodiversidade oceânica. Se for aprovado, o tratado criará um grupo para administrar o alto-mar. (New York Times)
Você realmente precisa de uma bateria maior para seu veículo elétrico? Pesquisadores acompanharam centenas de motoristas durante um ano nos EUA e descobriram que quase 40% deles poderiam fazer TODAS as suas viagens em um veículo elétrico pequeno com uma capacidade de apenas 230 quilômetros de alcance por carga. (Inside Climate News)
Um dos novos reatores nucleares da Usina Vogtle, no estado da Georgia (EUA), acabou de alcançar a fissão nuclear autossustentável. O projeto tem enfrentado uma série de atrasos e aumentos de custos. (Associated Press)
A forma como nos alimentamos possui um impacto enorme no clima. Consequentemente, o setor alimentício pode provocar cerca de 1°C de aquecimento até 2100. Abordar o consumo de carne e o desperdício alimentar pode ajudar. (The Verge)
→ Algumas empresas pretendem utilizar resíduos alimentares para gerar energia, o que poderia ajudar a reduzir as nocivas emissões dos gases de efeito estufa. (MIT Technology Review)
Há uma divergência nos EUA em relação à forma como aquecemos as nossas casas. Isso poderia ter um impacto na descarbonização, já que a substituição do petróleo no Maine (EUA) apresentará desafios diferentes da substituição do gás natural no Centro-Oeste e Nordeste do país. (Washington Post)
A construção de uma controversa mina de lítio em Nevada (EUA) teve início no começo de março. Grupos ambientalistas e tribos indígenas da região se opuseram ao projeto, argumentando que a terra tem importância cultural e religiosa e que a iniciativa pode causar danos ecológicos. (Grist)
→ Para a newsletter, analisei três mitos sobre a mineração e as energias renováveis. (MIT Technology Review Brasil)
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