Novas inovações de tecnologias antigas: sistemas de armazenamento de energia renovável
Novas inovações de tecnologias antigas: sistemas de armazenamento de energia renovável
A Enel avalia a importância das tecnologias de armazenamento de energia renovável. Revelamos o potencial de alto impacto de atualização de tecnologias antigas e as oportunidades de investimento para startups.
- Empresas inovadoras estão redesenhando tecnologias de armazenamento de energia para uma rede mais sustentável.
- O investimento em armazenamento de energia de longa duração (LDES) é fundamental para o desenvolvimento da energia renovável.
- Na corrida por sistemas de armazenamento de energia renovável, as startups não devem ignorar o potencial de alto valor da atualização de tecnologias existentes, como por exemplo, o de hidrelétricas bombeadas.
Não há dúvida de que um futuro sustentável depende da energia renovável e os investimentos precisam recuperar o atraso. Segundo o IEA, até 2030, o mundo deve triplicar o investimento em energia limpa para conter as mudanças climáticas. Os sistemas de armazenamento de energia renovável são uma parte fundamental deste investimento.
Embora tenha havido uma proliferação de inovações em armazenamento de energia, dois dos sistemas mais comuns demonstraram suas capacidades energéticas ao longo dos anos: energia hidrelétrica bombeada e baterias eletroquímicas. Agora, esses dois robustos sistemas estão recebendo atualizações.
A Enel quer mergulhar profundamente nas inovações de tecnologias antigas para mostrar que, nem sempre, inovar significa reinventar a roda. As startups podem melhorar as tecnologias existentes para atender às necessidades de um futuro sustentável.
Por que é importante investir em armazenamento de energia renovável?
Muitas vezes, é mais caro armazenar energia do que produzí-la. Embora as fontes renováveis, como a solar e a eólica, sejam mais baratas do que o carvão e o gás, essas são mais caras para armazenar do que combustíveis fósseis. Além do mais, fontes de energia renovável tendem a flutuar – embora, você possa queimar carvão quando quiser, você não pode controlar o brilho do sol ou a velocidade do vento. É imperativo o armazenamento barato, eficiente e renovável.
O armazenamento de energia de longa duração (LDES), um sistema que armazena energia por mais de 4-8 horas, é crucial para o desenvolvimento de uma rede que funcione a partir de fontes de energia renovável intermitente. Tal fato é importante em nível de meio ambiente e investimento. Um estudo da McKinsey estima que, até 2040, a implantação de LDES poderia resultar em uma diminuição anual de 1,5 a 2,3 giga toneladas de CO2 ou a cerca de 10 a 15% das emissões atuais no setor de energia. Até 2040, somente nos Estados Unidos, o LDES pode reduzir, em cerca de US$ 35 bilhões ao ano, o custo total do alcance de um sistema energético completamente descarbonizado.
Está aberta a corrida para o desenvolvimento de sistemas inovadores de armazenamento de energia. E, nessa corrida, não faltam concorrentes, incluindo volante de inércia, energia térmica, ar comprimido e sistemas mecânicos, só para citar alguns. O problema é que nenhuma dessas tecnologias cumpre todos os seguintes requisitos: baixo custo; escalável; e energeticamente eficiente.
Enquanto algumas empresas buscam novas formas de armazenar energia de modo sustentável, outras buscam formas de aprimorar as tecnologias existentes. Duas tecnologias – energia hidrelétrica bombeada e baterias eletroquímicas – já comprovaram sua capacidade de armazenar energia. Agora, é hora de torná-las, ainda, melhores.
Armazenamento de energia renovável #1: hidrelétrica bombeada
O armazenamento hidrelétrico bombeado é verdadeiramente o herói desconhecido do LDES. Em 2021, o armazenamento hidrelétrico bombeado representou 96% da capacidade e 99% do volume global de energia de armazenamento. E isso, só deve aumentar. Segundo o IAE, até 2025, o armazenamento hidrelétrico bombeado será o responsável por mais da metade das novas adições de capacidade hidrelétrica na Europa, o que vai desempenhar um papel vital na descarbonização do sistema de energia e preencher as lacunas na demanda por energia.
Não obstante o armazenamento hidrelétrico bombeado possa parecer uma tecnologia revolucionária, tais sistemas existem desde a década de 1980. Esta tecnologia conta com dois reservatórios em diferentes alturas. Depois que a água é bombeada do reservatório inferior para o reservatório superior, ela flui de volta para o reservatório inferior, girando as turbinas para gerar eletricidade.
O armazenamento hidrelétrico bombeado é tão popular porque é de grande escala, econômico e sustentável. No entanto, apresenta algumas desvantagens. Em primeiro lugar, não é um sistema totalmente eficiente: apenas cerca de 80% da energia é recuperada desde quando é bombeada até quando é liberada. Em segundo lugar, existem complicações geográficas. Os sistemas de armazenamento hidrelétrico bombeado são normalmente construídos dentro ou perto de rios e, às vezes, em mares, o que significa que nem todos os locais são adequados. Quando são, geralmente são caros e difíceis de construir. É difícil imaginar um sistema hidrelétrico bombeado com lagos extensos em ambientes urbanos como Nova York ou Roma. As startups que inovam nos modos de superar esses desafios de escalabilidade e acessibilidade terão uma vantagem competitiva no mercado.
Armazenamento de energia renovável #2: baterias eletroquímicas
É difícil falar de armazenamento de energia sem falar de baterias eletroquímicas. Embora, por décadas, as baterias tenham sido um item básico de armazenamento de energia, não quer dizer que o interesse pelas mesmas está diminuindo. Pelo contrário: o mercado de armazenamento de energia de baterias está projetado para atingir US$ 31,20 bilhões, até 2029. Embora, as baterias de íons de lítio sejam altamente eficientes e tenham se tornado muito mais baratas nos últimos anos, elas ainda representam significativos riscos ambientais e de cadeia de suprimentos. Entre as tecnologias eletroquímicas, existem alternativas inovadoras e sustentáveis: baterias de fluxo redox de ferro e baterias metal/ar.
Segundo a avaliação do MIT Technology, as baterias de ferro como uma das dez principais tecnologias inovadoras de 2022. Ao invés de depender do cobalto, assim como, dos seus primos de lítio, as baterias de ferro são feitas de materiais seguros, baratos e sustentáveis – ferro, água, sal e ar – o que significa que são escaláveis. Eles são projetados para custar apenas US$ 20 por quilowatt-hora, cerca de um quinto do preço das baterias de íons de lítio.
É claro que, as baterias de ferro não vêm sem problemas: geralmente são menos eficientes em nível de energia, em comparação com suas contrapartes químicas tradicionais. Ou seja, parte da energia nelas colocada, é perdida. Ainda assim, são mais duráveis. Enquanto as baterias químicas convencionais podem durar de sete a dez anos, as baterias de fluxo de ferro duram cerca de 20 anos ou mais.
Atualmente a Enel colabora com duas empresas que estão desenvolvendo esse interessante potencial da rede de energia. A ESS vem desenvolvendo um “design” de elétrodo patenteado e sistemas de controle, que tornam essas baterias de fluxo redox de ferro de longa duração, uma das mais duráveis, eficientes e sustentáveis do mercado. Juntamente com a Enel Green Power Espanha, estão instalando tais baterias em um parque solar na Espanha para transformar a rede local. A Form Energy também está desenvolvendo uma bateria de metal/ar de baixo custo e longa duração para armazenamento de energia sustentável. Em parceria com a Enel, seu objetivo é projetar uma rede elétrica totalmente renovável com zero emissões de CO2.
Armazenamento de energia renovável #3?
Se você é uma startup, empreendedor ou investidor apaixonado por sustentabilidade, o armazenamento de energia renovável é o nicho para você. Hidrelétricas bombeadas e armazenamento de baterias de fluxo de ferro são apenas algumas das muitas oportunidades para criar um impacto positivo no mundo.
A Enel Open Innovability® está aqui para apoiá-la (o) nesta aventura. Estamos constantemente à procura de novas formas de construir um futuro sustentável. Se você tem uma ideia para sistemas de armazenamento de energia renovável, confira estes dois desafios:
- Sistemas de armazenamento de energia. Estamos buscando novas tecnologias, arquiteturas e estratégias de controle sustentáveis para reduzir os custos de armazenamento de energia e melhorar a forma como nossos ativos de armazenamento de energia são construídos, operados e mantidos.
- Tecnologia de energia renovável. Este desafio é para o aprimoramento das tecnologias existentes, incluindo a integração de energia renovável em ambientes antropizados e o uso de novos recursos renováveis.
Lembre-se que inovação nem sempre é um design completamente novo. As empresas que estão revolucionando os sistemas existentes, como hidrelétricas bombeadas e baterias eletroquímicas, estão dando passos importantes para criar uma rede de energia mais sustentável. Se você tem uma ideia com potencial semelhante, junte-se a nós hoje!