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Com tanques no fundo do mar e uso da pressão natural da água, projeto tenta transformar ar comprimido em uma forma de armazenar energia renovável por longos períodos.
A corrida por sistemas capazes de guardar energia por muitas horas deixou de ser apenas uma discussão técnica e passou a integrar os planos de expansão das redes elétricas com mais fontes renováveis.
À medida que a geração solar e eólica cresce, empresas e centros de pesquisa buscam alternativas para armazenar excedentes de eletricidade quando há produção acima da demanda e devolvê-los à rede em momentos de menor geração.
É nesse cenário que a startup israelense BaroMar desenvolve uma solução instalada no fundo do mar, baseada em ar comprimido e tanques rígidos de concreto e aço.
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A página atual da empresa descreve o projeto PROTEAS como uma iniciativa de primeira configuração, com 3 MWh de armazenamento e duração de 10 horas, enquanto comunicados anteriores da consultoria Jacobs citavam um piloto de 4 MWh ao largo de Chipre.
Em dezembro de 2024, a BaroMar e o Cyprus Institute anunciaram uma parceria para instalar e testar a tecnologia na instalação PROTEAS, em Chipre, com reservatórios submersos a cerca de 100 metros de profundidade.
O sistema tenta responder a uma limitação das fontes renováveis intermitentes: a diferença entre o momento em que a energia é gerada e o período em que ela é consumida.
Quando há excesso de eletricidade na rede, o equipamento usa essa energia para comprimir ar e enviá-lo a tanques instalados no mar.
Depois, quando a demanda aumenta, o ar retorna à superfície e movimenta equipamentos de geração.
A tecnologia ainda está em fase de demonstração.
Antes da parceria anunciada com o Cyprus Institute, a consultoria Jacobs havia sido contratada pela BaroMar para desenvolver o projeto preliminar de um piloto submarino de armazenamento de longa duração ao largo da costa de Chipre.
Segundo a Jacobs, a meta do piloto é alcançar eficiência de ida e volta de até 70%.
Esse indicador mede a proporção da energia armazenada que pode ser recuperada após o ciclo completo de compressão, armazenamento e geração.
A consultoria também informou que o projeto exige levantamentos geofísicos, geotécnicos e batimétricos, além de estudos de viabilidade e licenciamento.
Como funciona a bateria submarina de ar comprimido
O princípio usado pela BaroMar faz parte dos sistemas de armazenamento de energia por ar comprimido, conhecidos pela sigla CAES, de “compressed air energy storage”.
Nessa tecnologia, a eletricidade excedente alimenta compressores, que empurram ar para reservatórios.
Em outro momento, esse ar é liberado para acionar uma turbina ou um expansor conectado a um gerador.
A diferença proposta pela startup está no ambiente de armazenamento.
Em projetos terrestres, o ar comprimido costuma depender de cavernas subterrâneas, formações geológicas adequadas ou tanques capazes de suportar alta pressão interna.
No modelo submarino, a pressão natural da água ajuda a equilibrar a pressão do ar dentro do reservatório.
Essa configuração pode reduzir a exigência estrutural dos tanques em comparação com reservatórios instalados em terra, segundo a lógica apresentada pela empresa.
Como a pressão externa da coluna d’água atua sobre a estrutura, o tanque não precisa resistir sozinho à diferença entre o ar comprimido no interior e a pressão atmosférica do lado de fora.
No ciclo de armazenamento, os tanques começam preenchidos com água do mar.
Quando há energia excedente, compressores instalados em terra enviam ar por tubulações até os reservatórios submersos.
O ar desloca a água para fora do tanque e permanece comprimido pela pressão hidrostática do ambiente.
Para recuperar a energia, o processo ocorre no sentido inverso.
A água entra novamente no reservatório e empurra o ar de volta pela tubulação.
Na superfície, esse fluxo passa por um sistema de recuperação térmica e por equipamentos de expansão que acionam um gerador elétrico.
Tanques no fundo do mar usam lastro de pedras
O desenho descrito pela BaroMar prevê tanques rígidos instalados no leito marinho, com estruturas de concreto e aço mantidas submersas por lastros.
A empresa cita o uso de gaiolas com pedras para ajudar a estabilizar os reservatórios e evitar que a flutuação do ar comprimido desloque o conjunto.
Nos conceitos de maior profundidade, a tecnologia é apresentada para operação entre 200 e 700 metros abaixo da superfície.
Quanto maior a profundidade, maior a pressão hidrostática disponível para comprimir o ar.
Essa relação física é o ponto central do sistema, já que o mar passa a funcionar como parte do mecanismo de armazenamento.
O projeto em Chipre, porém, parte de uma configuração mais rasa.
De acordo com o Cyprus Institute, os tanques do centro PROTEAS seriam posicionados a cerca de 100 metros de profundidade, conectados à infraestrutura terrestre por uma tubulação flexível para transporte de ar.
A instalação em terra ficaria responsável pelos sistemas de compressão, expansão, controle e conexão elétrica.
A opção por reservatórios estáticos também diferencia a proposta de outras ideias de armazenamento submarino que usam membranas, bolsas flexíveis ou estruturas móveis.
No caso da BaroMar, a empresa afirma que busca reduzir restrições geológicas e ampliar as possibilidades de instalação em áreas costeiras com profundidade adequada.
Armazenamento de energia renovável por longa duração
Redes elétricas com alta participação de energia solar e eólica precisam lidar com variações de produção ao longo do dia, da semana e das estações.
A geração solar depende da incidência de luz, enquanto a geração eólica varia conforme as condições de vento.
Essa oscilação cria demanda por sistemas capazes de absorver excedentes e devolvê-los quando a produção cai.
A Siemens Energy, que atua no setor de armazenamento por ar comprimido, afirma que o avanço da energia solar e eólica aumenta a necessidade de soluções de longa duração para equilibrar a variabilidade da geração renovável.
O Departamento de Energia dos Estados Unidos também classifica o armazenamento por ar comprimido entre as rotas tecnológicas avaliadas para aplicações de longa duração, incluindo sistemas com reservatórios subterrâneos e tanques submersos.
Baterias de íons de lítio são usadas para compensar variações de curto prazo e estabilizar redes em intervalos menores.
Para períodos mais longos, outras tecnologias disputam espaço, entre elas hidrelétricas reversíveis, armazenamento térmico, baterias de fluxo e sistemas de ar comprimido.
A escolha depende de custo, local de instalação, vida útil, tempo de resposta e capacidade de operação contínua.
A BaroMar posiciona sua tecnologia nesse segmento de armazenamento de longa duração.
A proposta mira aplicações como integração de fontes renováveis, balanceamento de rede, deslocamento de carga e oferta de capacidade adicional em momentos de maior demanda.
Essas aplicações são descritas pela empresa como usos potenciais para sistemas instalados perto de áreas costeiras.
A proximidade com o litoral é um fator relevante para a ideia, porque parte expressiva da população mundial e da infraestrutura energética está em regiões costeiras.
Ainda assim, a aplicação depende de condições locais específicas, como profundidade, relevo submarino, licenciamento ambiental, conexão à rede elétrica e viabilidade de instalação dos equipamentos em terra e no mar.
Projeto em Chipre avalia viabilidade da tecnologia
O projeto em Chipre deve servir para observar como o sistema se comporta fora de ambiente puramente conceitual.
A proposta envolve tanques rígidos no fundo do mar, tubulações de ar, compressores, equipamentos de expansão, sistemas térmicos e controles de operação.
Cada um desses componentes precisa funcionar de forma integrada para que o ciclo de armazenamento seja eficiente.
Segundo a Jacobs, o desenvolvimento exige estudos sobre as condições do fundo marinho, a profundidade, o comportamento do solo submarino e as exigências de licenciamento.
Esses levantamentos são necessários porque a instalação de tanques em ambiente marinho envolve riscos técnicos diferentes daqueles encontrados em projetos terrestres.
Entre os desafios estão corrosão, salinidade, correntes, incrustação biológica, inspeção remota, manutenção, segurança das tubulações e impactos sobre o ecossistema local.
Esses fatores não impedem a pesquisa, mas precisam ser avaliados antes de uma eventual ampliação para escala comercial.
O Cyprus Institute informou que o projeto será integrado a sistemas de recuperação e armazenamento de calor.
Em sistemas de ar comprimido, o controle térmico é importante porque a compressão aquece o ar, enquanto a expansão reduz sua temperatura.
A recuperação de parte desse calor pode contribuir para melhorar a eficiência do ciclo.
Bateria submarina ainda está em fase de demonstração
A ideia da BaroMar combina elementos conhecidos da engenharia, como ar comprimido, pressão hidrostática, reservatórios rígidos e geração elétrica por expansão de gases.
A etapa atual, porém, ainda busca comprovar se essa combinação pode operar com confiabilidade, custo competitivo e baixa necessidade de manutenção no ambiente marinho.
O anúncio com a Jacobs, em 2024, apontava um piloto de 4 MWh ao largo de Chipre.
A página atual da BaroMar apresenta o PROTEAS como um projeto de 3 MWh e 10 horas de armazenamento, o que indica uma atualização de configuração em relação ao material inicial divulgado sobre o piloto.
Depois, em dezembro do mesmo ano, a parceria com o Cyprus Institute indicou uma configuração de pesquisa no centro PROTEAS, com tanques a cerca de 100 metros de profundidade.
Até a checagem pública disponível, não foi encontrada confirmação segura de entrada em operação comercial do sistema.
Caso os testes confirmem os parâmetros divulgados pela empresa e pelos parceiros técnicos, baterias submarinas de ar comprimido poderão ser avaliadas como uma alternativa entre as soluções de armazenamento de longa duração.
O resultado dependerá de custos reais de instalação, eficiência operacional, licenciamento, durabilidade dos tanques e possibilidade de replicação em outras regiões costeiras.
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