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O armazenamento de energia é essencial para dar segurança ao fornecimento de energia, conforme a participação das fontes renováveis – e variáveis – na matriz elétrica aumenta. Mais do que isso, soluções de armazenamento de energia dão mais autonomia para os consumidores e mais flexibilidade para os operadores de sistemas energéticos. Essas tecnologias oferecem uma contribuição considerável para a transição energética global, necessária para limitar o aquecimento global a 1,5 Cº em relação aos níveis pré-industriais e evitar o caos climático. 

Com o avanço das tecnologias renováveis, sistemas de geração distribuída e off grid, o mercado de armazenamento de energia vem ganhando tração e diminuindo custos.

Para consumidores com geração distribuída solar conectados à rede da distribuidora local, a própria infraestrutura do sistema interligado nacional funciona como uma bateria “virtual”. A energia que não é consumida no local é injetada na rede e vira créditos de energia que podem ser abatidos sobre a energia demandada da rede pelo consumidor.

No caso do off grid, projetos de energia solar associada às baterias para armazenamento de energia, vem se tornando uma solução mais comum para o atendimento a consumidores ainda não atendidos pela rede de distribuição. As próprias distribuidoras têm apostado em projetos para atender comunidades isoladas em suas áreas de concessão, principalmente com o incentivo de uma chamada pública da Aneel.

E existem outros dados que comprovam a importância da discussão sobre o armazenamento de energia no momento. O mercado global de armazenamento de energia ultrapassou 15 GW/27 GWh em 2020, crescendo 51%, em termos de GWh, de acordo com a consultoria Wood Mackenzie. Até 2030, deve ultrapassar 729 GWh de capacidade. A consultoria estima que cerca de US$ 22 bilhões foram comprometidos com projetos de armazenamento em todo o mundo, cumulativamente, sendo US$ 5,4 bilhões só em 2020. Em 2025, o investimento deve chegar a US$ 86 bilhões. O relatório estima que em 2030, o porte médio de um sistema de armazenamento com baterias de íons de lítio aumentará de 100 MWh atualmente para a escala de 1 GWh por projeto.

O ganho de escala deve impulsionar a queda de custos assim como o desenvolvimento de veículos elétricos. De acordo com a BloombergNEF, entre 2010 e 2020, já houve uma redução global de 89% no preço das baterias de íon-lítio, uma das soluções mais comuns de armazenamento.

Além das baterias de íon-lítio, atualmente existem outras soluções e configurações de armazenamento de energia disponíveis no mercado. Neste artigo, reunimos alguns exemplos de tecnologias e aplicações mais comuns, além de explicar o seu papel na transição energética. Confira!

Tecnologias e aplicações para armazenamento de energia

Você já deve estar curioso para conhecer mais tecnologias de energia disponíveis atualmente. Abaixo detalhamos algumas delas:

• Baterias de lítio

A Bloomberg NEF estima que os preços das baterias de lítio caíram 89% entre 2010 e 2020. O preço médio estimado em 2020 foi de US$ 137/kWh. Essa estimativa considera preço verificado especialmente em veículos elétricos, e não inclui a instalação e equipamentos adicionais necessários em sistemas estacionários. Dados de fornecedores apontam um preço final de uma solução de armazenamento turn-key na faixa de R$ 4.000/kWh no Brasil em 2021, tanto para soluções residenciais quanto comerciais, de acordo com a Empresa de Pesquisa Energética, em estudo para o Planejamento Decenal da Expansão (PDE 2031). A EPE estima um preço final na faixa de R$ 1.700/kWh em 2031.

• Hidrogênio

O gás pode ser produzido através da eletrólise da água, processo que separa as moléculas de oxigênio das moléculas de hidrogênio. Pode ser armazenado em tanques e células combustíveis e usado para gerar energia para indústrias e veículos. Quando o processo é realizado com energia produzida por fontes renováveis, o resultado é chamado de hidrogênio verde, uma forma de armazenar energia renovável. No Brasil, portos e empresas privadas de energia estão desenvolvendo estudos e projetos para produção de hidrogênio a partir de energia renovável, com diversos memorandos de entendimento no Ceará, Rio de Janeiro e Rio Grande do Norte. Com a ampliação da oferta, a expectativa é de que os preços se tornem mais acessíveis ao longo da década. Para alguns países, o hidrogênio verde pode representar a oportunidade de exportar energia renovável. 

• Usinas reversíveis

Hidrelétricas com dois reservatórios em níveis diferentes, sendo que o mais baixo armazena água que pode ser bombeada para a parte alta usando outra fonte de energia e recuperando a disponibilidade de recursos da usina. Tecnologia consolidada, entre os anos 60 e 80 apoiou a expansão da fonte nuclear e desde os anos 2000 vem desempenhando papel de suporte à penetração de renováveis não controláveis, como eólica e solar. Desenvolvidas para serem geradoras e ou bombas para equilibrar geração e consumo, as hidrelétricas reversíveis acumulavam 117 GW de capacidade até 2017. Europa, China, Japão e Estados Unidos detêm 85% desse valor.

• Armazenamento de energia térmica

O mercado global de armazenamento de energia térmica pode triplicar de tamanho até 2030, crescendo de gigawatts-hora (GWh) de capacidade instalada em 2019 para mais de 800 GWh em uma década. Os investimentos podem atingir entre US$ 13 bilhões e US$ 28 bilhões no mesmo período. Como parte de uma ampla mudança para energias renováveis, eficiência e maior eletrificação, os investimentos em TES podem ajudar a cumprir as metas climáticas e de sustentabilidade de longo prazo;

• Armazenamento para veículos elétricos

Os veículos elétricos são um dos principais vetores para o desenvolvimento do mercado de baterias. Havia 10 milhões de carros elétricos nas estradas do mundo no final de 2020, após uma década de crescimento. Os registros de carros elétricos aumentaram 41% em 2020, enquanto as vendas globais de carros caíram 16%. Cerca de 3 milhões de carros elétricos foram vendidos globalmente (4,6% das vendas totais).
Além da bateria do próprio carro, veículos elétricos podem representar demanda de armazenamento também para a infraestrutura de carregamento. Recentemente, a BMW Brasil Group começou a estudar no país uma estação de recarga offgrid abastecida por energia solar com baterias reutilizadas.

Armazenamento e geração de energia variável

É importante falar sobre armazenamento de energia quando se considera a geração e uso de energias renováveis. As fontes de energia solar e eólica vêm ampliando sua participação na matriz elétrica brasileira: no final de 2020, as duas fontes de energia correspondiam a 11% da capacidade de geração no Brasil, somando 18,9 GW de capacidade. Metade dos 4.932 MW autorizados a entrar em operação pela Aneel em 2020 vieram dessas fontes intermitentes – que não podem ser despachadas conforme a necessidade da operação do sistema, mas apenas quando há recursos disponíveis. 

No ano passado foram autorizados 1.725,8 MW da fonte eólica, o correspondente a 34% do total liberado pela Aneel. A fonte solar, com 793,2 MW instalados, representou 16% do total acrescido em 2020.

O perfil variável dessas fontes, tanto de forma diária quanto mensal, amplia a necessidade de armazenamento de energia do sistema. No caso da fonte eólica, em geral, a geração é maior nos períodos noturnos e nos meses entre junho e novembro. Já a energia solar não gera energia durante a noite, e tem um aproveitamento maior também no segundo semestre do ano. 

Para as empresas geradoras, a combinação da geração com tecnologias de armazenamento poderia ser uma solução para oferecer contratos de energia firme para os consumidores. 

Outras oportunidades de armazenamento de energia para as empresas 

Para entender se faz sentido ter armazenamento de energia integrado ao sistema energético, é necessário mapear e monitorar dados de consumo e de geração. Além disso, é necessário considerar o perfil e as necessidades do consumidor de energia.

O sistema de armazenamento de energia pode ser interessante para empresas que precisam garantir um fornecimento de energia contínuo para manter equipamentos aquecidos ou refrigerados, por exemplo. E também para consumidores que podem ficar expostos às variações tarifárias. 

As baterias ou outras tecnologias de armazenamento podem ser utilizadas para deslocar o consumo do horário da ponta – em que a tarifa é mais cara – para o horário fora da ponta. Nesses casos, empresas que apostam em tecnologias para registrar os dados de energia e identificar perfis de consumo, são mais assertivas na busca por soluções em armazenamento.

Há também empresas que usam geradores a diesel para cumprir essas funções. De acordo com o estudo da EPE, somente se as baterias custassem próximo a R$ 1.000/kWh valeria a pena, em termos financeiros, substituir a geração diesel por baterias.

Porém compromissos e objetivos sustentáveis, cada vez mais comum entre empresas que buscam se alinhar às práticas ESG, podem impulsionar a substituição do diesel, além de outros fatores, como a redução do ruído e logística de obtenção.

Existem muitas formas de armazenar energia, para diversas aplicações. Com o crescimento desse mercado nos próximos anos, a expectativa é de queda dos preços. O setor energético e os agentes que nele atuam poderão contar com soluções como baterias e hidrogênio para enfrentar o enorme desafio de se tornarem mais eficientes e mais sustentáveis.