Sistemas de armazenamento de energia renovável para alimentar o futuro

Também em 2020, as fontes de energia renováveis foram 37,5% do consumo bruto de eletricidade na UE. Foi um aumento de 34,1% em relação ao ano anterior, sendo o vento e a energia hidrelétrica responsáveis por mais de dois terços do total da eletricidade gerada a partir de fontes renováveis. Em 2020, a liderança na Europa foi da Suécia, com 60% da energia proveniente de fontes renováveis. Na sequência, foram a Finlândia (43,8%), a Letónia (42,1%) e a Áustria (36,5%).

De acordo com a EDF, as fontes de energia renováveis geram atualmente 26% da eletricidade mundial e espera-se que seja de 30% até 2024. Em junho de 2022, um relatório da Agência Internacional da Energia (IEA) alegou que o investimento energético em todo o mundo aumentaria 8% em 2022, atingindo 2,4 trilhões de dólares – o aumento vem principalmente em energia "verde".

Então, o que é exatamente energia renovável? Basicamente, é a energia que é sustentável. Limpa, acessível e confiável, tal energia não se esgota, diferente das fontes não sustentáveis como os combustíveis fósseis, especialmente o carvão que era o combustível da revolução industrial.

Os principais tipos de energia renovável são solar, eólica, hidrelétrica, das marés, geotérmica e de biomassa. Outros tipos são a energia térmica oceânica e biogás. De acordo com a EDF, a quantidade de energia solar que atinge a superfície da Terra em apenas uma hora representa mais do que as necessidades energéticas totais do planeta durante um ano inteiro. Parece a solução ideal. No entanto, a quantidade de energia solar que podemos armazenar e usar depende muito do clima e da hora do dia, da produção solar. Quando há muito vento, ele é uma excelente fonte de energia renovável, e há um número crescente de parques eólicos em construção. No entanto, isso envolve a instalação de turbinas eólicas enormes que muitas pessoas consideram ser feias, mesmo quando colocadas distantes no mar. Além disso, muitos especialistas estão alertando sobre a pegada de carbono e o custo de fim de vida útil das turbinas eólicas. É evidente que os sistemas de armazenamento de energia eólica também são limitados pela quantidade de vento que há a qualquer momento.

Em termos de desenvolvimento, o mais avançado recurso de energia renovável é a energia hidrelétrica, que envolve a construção de barragens ou barreiras e a existência de um grande reservatório para produzir um fluxo controlado de água que aciona uma turbina. A energia hidrelétrica não depende do clima, mas exige a construção de grandes estruturas e reservatórios de grande porte.

A energia das marés é semelhante à energia hidrelétrica, exceto pelo fato de ela depender da natureza para produzir correntes de maré duas vezes ao dia usadas para acionar geradores de turbina. Isso significa que a fonte de energia não é contínua, mas é pelo menos previsível. A energia geotérmica utiliza o calor natural que fica abaixo da superfície da Terra e pode ser usada para produzir eletricidade ou aquecer casas. No entanto, a sua disponibilidade não é garantida, com a Islândia gerando muito mais deste tipo de energia do que o Reino Unido, por exemplo. Por fim, a energia de biomassa envolve a queima de materiais orgânicos para produzir eletricidade. Essa abordagem não tem sido adotada tão amplamente quanto as demais, mas apresenta benefícios significativos em termos de meio ambiente e custos gerais, pois converte resíduos agrícolas, industriais e domésticos em combustível sólido, líquido e gasoso.

Embora todas as opções acima mencionadas tenham as suas vantagens e desvantagens, o armazenamento de energia renovável tem sido o principal desafio para tirar o máximo proveito dessas fontes de energia alternativas. A tecnologia de armazenamento de energia renovável entrará em seu próprio ritmo quando for capaz de oferecer uma forma econômica de capturar energia renovável e liberá-la quando for necessário. 

Existem basicamente quatro tipos de soluções de armazenamento de energia renovável: armazenamento hidro bombeado, armazenamento de energia térmica, armazenamento de energia mecânica e sistemas de armazenamento de energia a bateria.

Envolve o bombeamento de água para cima, mantendo-a em um reservatório e liberando-a por turbinas. De acordo com o relatório sobre energias renováveis da IEA, mais de 50% da nova capacidade hidroelétrica da Europa em 2025 virá do armazenamento bombeado, especialmente na Suíça, Portugal e Áustria. O mesmo deve acontecer na China entre 2023 e 2025.

Envolve o armazenamento da energia excedente, geralmente de fontes renováveis ou de calor residual, a ser usada posteriormente. Água, areia e rochas podem armazenar energia térmica e a Agência Internacional de Energia Renovável estima que o armazenamento de energia térmica pode atingir 800 gigawatt-hora (GWh) de capacidade instalada até 2030.

Faz uso da gravidade ou de movimento (como um volante) para armazenar eletricidade. O armazenamento mecânico de energia também pode incluir ar comprimido ou armazenamento de energia de gás, que é aquecido e expandido usando uma turbina.

É amplamente reconhecido que a forma mais eficiente de armazenar e fornecer energia proveniente de fontes renováveis é através de sistemas de armazenamento de energia renovável a bateria. Quanto mais armazenamento a bateria para energia renovável houver disponível, menos serão necessárias as fontes de energia convencionais do passado.

Os sistemas de armazenamento de energia da Atlas Copco oferecem operação silenciosa e manutenção mínima, tornando-os ideais para instalações de telecomunicações em locais remotos ou em locais de construção metropolitanos. Operando como sistemas de armazenamento híbrido, são perfeitos para equilibrar picos de demanda e cargas baixas. Esses sistemas de armazenamento de energia renovável permitem que os usuários reduzam o consumo de combustível e as emissões de gases do efeito estufa armazenando entre 46kWh e 535kWh de energia renovável e fornecendo mais de 12 horas de energia com uma única carga.

Os sistemas mais eficientes que utilizam armazenamento a bateria para energia renovável se baseiam em baterias recarregáveis de íons de lítio (íon-lítio). Estas baterias leves, mas de alta densidade, tornaram-se a opção preferida por muitas razões, não menos a capacidade de uma bateria de íon-lítio de 1 kg armazenar 150 Watts por quilograma (Wh/kg). Uma bateria de níquel-hidreto metálico (NiMH) normalmente armazena entre 60 e 70 Wh/kg, e uma bateria de chumbo-ácido de 6 kg só é capaz de armazenar cerca de 25 Wh/kg.

Se compararmos as baterias de íon-lítio com as de chumbo-ácido, a primeira tecnologia terá uma vida útil maior e melhor desempenho para cargas imprevisíveis e variáveis e sob altas temperaturas. O desempenho do hidreto de níquel-metal ao longo do tempo e sob altas temperaturas é melhor do que o das baterias de chumbo-ácido, mas ainda é mais menor do que as de íon-lítio podem oferecer.