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Uma tecnologia em teste tenta levar o armazenamento de eletricidade para o fundo do mar, combinando engenharia submarina, pressão oceânica e energia renovável em um modelo que busca ampliar a capacidade das redes sem ocupar espaço em terra.
Armazenamento de energia no fundo do mar
Esferas ocas de concreto instaladas no fundo do mar estão no centro de uma proposta desenvolvida pelo instituto alemão Fraunhofer IEE para armazenar eletricidade gerada por fontes renováveis.
O projeto, chamado StEnSea, parte de um princípio já conhecido no setor elétrico e tenta adaptá-lo ao ambiente marinho para criar uma reserva de energia sem ocupar áreas em terra.
A lógica do sistema é baseada na pressão da água em grandes profundidades.
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Segundo a Fraunhofer, quando a esfera está vazia, ela funciona como uma unidade carregada.
Ao abrir a válvula, a água do mar entra sob pressão, movimenta uma bomba-turbina e aciona um gerador que entrega eletricidade à rede.
No processo inverso, a água é retirada do interior da estrutura com uso de energia elétrica, o que recompõe a capacidade de armazenamento para um novo ciclo.
De acordo com o instituto, a proposta usa no mar o mesmo conceito do armazenamento hidrelétrico por bombeamento, tecnologia já empregada em terra em sistemas com reservatórios em diferentes níveis.
Como funciona o sistema StEnSea
Nesse modelo, a coluna d’água do oceano substitui parte da infraestrutura exigida em instalações convencionais.
Em vez de dois reservatórios em cotas diferentes, o sistema se apoia na pressão natural do mar em grandes profundidades para realizar os ciclos de carga e descarga.
Segundo a Fraunhofer, os locais considerados mais adequados para esse tipo de instalação ficam entre 600 e 800 metros de profundidade.
Nessa faixa, de acordo com os estudos do instituto, há um equilíbrio mais favorável entre pressão, espessura necessária das paredes da esfera, peso da estrutura e uso de equipamentos submersos.
A profundidade e o tamanho da esfera influenciam diretamente a quantidade de energia que pode ser armazenada.
Nos parâmetros apresentados pela Fraunhofer para uma aplicação comercial, cada unidade em escala total teria 30 metros de diâmetro, peso de aproximadamente 20 mil toneladas, capacidade de 20 MWh, potência entre 5 e 7 MW e eficiência estimada em 80%.
Testes do StEnSea no Lago de Constança
Antes de avançar para uma operação em mar aberto, o conceito passou por uma fase experimental no Lago de Constança, na região de fronteira entre Alemanha, Suíça e Áustria.
O teste utilizou uma esfera com 3 metros de diâmetro, instalada a cerca de 100 metros de profundidade.
Segundo a Fraunhofer e os autores do estudo científico sobre o experimento, o sistema operou de forma automatizada no inverno de 2016/2017.
O objetivo era verificar não apenas o princípio de funcionamento, mas também etapas práticas, como instalação, controle, retirada da estrutura e operação sob pressão real.
Os pesquisadores informaram que o ensaio contribuiu para elevar o grau de maturidade tecnológica do projeto.
Além do desempenho do sistema, a etapa serviu para observar aspectos ambientais e operacionais em um ambiente fora do laboratório.
Ainda de acordo com o instituto, a entrada de água foi equipada com proteção para reduzir riscos à fauna aquática.
Inspeções subaquáticas realizadas durante o teste indicaram baixo impacto ambiental nas condições observadas naquele experimento.
Protótipo na Califórnia e próxima fase do projeto
A próxima fase prevista pela Fraunhofer é um protótipo em escala 1:3 na costa da Califórnia, em uma área próxima de Long Beach, na região de Los Angeles.
O instituto informa que a estrutura planejada terá 10 metros de diâmetro, peso de cerca de 1.000 toneladas, profundidade operacional entre 500 e 700 metros, capacidade de 0,5 a 1 MWh e potência entre 0,5 e 1 MW.
A meta anunciada pela Fraunhofer é colocar essa unidade em operação até o fim de 2026.
O projeto faz parte da fase chamada StEnSea 2.0, voltada à demonstração do sistema em escala mais próxima de uma aplicação prática.
Segundo o instituto, a fabricação da esfera deve ser feita pela empresa americana Sperra, com uso de impressão 3D em concreto combinada, quando necessário, a métodos convencionais.
Já a unidade técnica com bomba-turbina, sensores e sistemas de controle é desenvolvida com participação da Pleuger Industries.
A escolha de produzir a estrutura perto da área do teste está ligada à avaliação logística do projeto.
Nessa etapa, a equipe pretende verificar custos de fabricação, transporte e instalação, além do comportamento do sistema em ambiente marítimo real por períodos mais longos.
Aplicações para energia renovável e rede elétrica
De acordo com a Fraunhofer, a tecnologia foi pensada para operar em conjunto com redes elétricas que precisam lidar com a oscilação de fontes renováveis, como solar e eólica.
O armazenamento permite deslocar a oferta de energia no tempo, guardando eletricidade em momentos de maior geração para uso posterior.
Segundo o instituto, esse tipo de sistema pode ser empregado em serviços como estabilização de rede, reserva operacional e arbitragem de energia.
Nesse último caso, a aplicação envolve armazenar eletricidade em períodos de menor preço e devolvê-la ao sistema quando os preços estão mais altos.
Outra possibilidade apontada pelos pesquisadores é a instalação próxima de parques eólicos offshore.
Nessa configuração, o armazenamento no mar poderia funcionar como apoio à geração marítima, embora a viabilidade dependa de fatores técnicos, econômicos e geográficos de cada região.
Diferenças em relação ao armazenamento hidrelétrico
O armazenamento hidrelétrico por bombeamento continua sendo uma das principais referências quando se trata de guardar grandes volumes de eletricidade.
A diferença, no caso do StEnSea, é que o sistema foi concebido para operar no fundo do mar e reduzir a necessidade de grandes estruturas em terra.
Segundo a Fraunhofer, a tecnologia pode ser organizada em “parques” com várias esferas interligadas.
Isso permitiria ampliar a capacidade por módulos, de acordo com a demanda e com as condições do local de instalação.
Os estudos do instituto também apontam um potencial técnico global de 817 TWh, considerando critérios como profundidade adequada, inclinação do fundo do mar e distância de infraestrutura elétrica e portuária.
Esse número se refere ao potencial técnico estimado e não a capacidade já disponível ou pronta para implantação imediata.
Financiamento, custos e dados que virão do piloto
O avanço do projeto também depende de financiamento público e cooperação internacional.
Segundo a Fraunhofer, o governo alemão aporta quase € 3,4 milhões para a fase atual, enquanto o Departamento de Energia dos Estados Unidos contribui com cerca de US$ 4 milhões para o desenvolvimento do piloto na Califórnia.
Com isso, a próxima etapa passa a ser decisiva para medir o desempenho do conceito em escala maior.
A operação do protótipo deve fornecer dados sobre confiabilidade, manutenção, custos e integração com a rede, pontos considerados essenciais para avaliar se a tecnologia pode avançar além do estágio de demonstração.
No cenário de expansão das fontes renováveis, a proposta da Fraunhofer se soma a outras tentativas de ampliar o leque de soluções para armazenamento de energia em grande escala.
O resultado do teste na Califórnia deve indicar se o uso de esferas de concreto no fundo do mar pode sair do campo experimental e encontrar espaço em projetos futuros.
E lá vamos nós acabar com mais vidas marinhas e intervir nas correntes marítimas. Socorro!!! Bora continuar tentando achar formas de não destruir a visa na Terra!?
Uma cidadezinha de 10.000 habitantes gasta cerca de 80 Mwh por dia.
Ideia ótima. Mais difícil vai ser a manutenção dos equipamentos….caso for muito profundo a instalação.