De acordo com o novo relatório da IDTechEx, "Mercado de Armazenamento de Energia de Longa Duração 2024-2044: Tecnologias, Empresas e Previsões", 1,4 TWh de armazenamento de energia de longa duração (LDES) serão instalados em todo o mundo até 2044. Embora os sistemas de armazenamento de energia mecânica sejam um fator-chave para a implantação global de LDES, espera-se que a década de 2040 testemunhe uma maior diversificação das tecnologias de LDES.
Que tecnologias LDES estão a ser desenvolvidas?
Diversas tecnologias de armazenamento de energia de baixa densidade (LDES) estão atualmente a ser desenvolvidas e comercializadas em regiões-chave. Estas tecnologias podem ser classificadas como eletroquímicas, mecânicas, térmicas e de armazenamento de hidrogénio. O financiamento dos sectores privado, público e governamental resultou num investimento de aproximadamente 4 mil milhões de dólares em empresas que desenvolvem estas tecnologias (excluindo o hidrogénio).
Classificação das tecnologias de armazenamento de energia. Fonte: IDTechEx
Muitas destas tecnologias serão provavelmente mais baratas do que as baterias de iões de lítio em termos de custo por kWh, possivelmente devido à utilização de materiais menos dispendiosos e a outros projetos que permitem a separação entre energia e potência. A escalabilidade independente da capacidade energética significaria que sistemas como baterias de fluxo redox (RFBs), armazenamento hidroelétrico subterrâneo por bombeamento, armazenamento de ar líquido e comprimido e alguns projetos de baterias de zinco beneficiariam de custos de capital reduzidos (em termos de custo por kWh) para armazenamento de maior vida útil. Por exemplo, no caso do armazenamento de energia em ar líquido (LAES), os tanques de armazenamento de ar líquido poderiam ser ampliados, enquanto as turbomáquinas necessitariam de ser ampliadas apenas com a geração de energia. À medida que a penetração das energias renováveis aumenta, o armazenamento com uma vida média mais longa será necessário em regiões-chave. Portanto, até à década de 2030, o custo das tecnologias de armazenamento de energia de baixa densidade (LDES) à escala comercial irá provavelmente diminuir, demonstrando a sua vantagem sobre as baterias de iões de lítio.
Que tecnologias LDES irão prevalecer no mercado?
Embora, devido à atual falta de implementações à escala comercial, seja difícil determinar com precisão quais as tecnologias mais económicas de implementar, fatores como a eficiência de ida e volta (RTE), a vida útil e a densidade energética serão também fatores-chave que influenciarão o sucesso destas tecnologias.
A longo prazo, os sistemas de armazenamento de energia mecânica irão provavelmente dar um contributo decisivo para os sistemas de armazenamento de energia de longa duração (LDES), dado que a sua implantação acima dos 100 MW é mais rentável e o seu armazenamento é mais durável. Para sistemas de armazenamento de energia de longa duração (LAES), armazenamento de energia em dióxido de carbono líquido (LCES) e armazenamento hidroelétrico subterrâneo por bombagem, é possível expandir a capacidade e, portanto, a vida útil destes sistemas após o comissionamento inicial, o que representa outra vantagem. Além disso, alguns promotores já planeiam implementar sistemas de armazenamento de energia mecânica à escala de gigawatts-hora (GWh) até 2030.
Outros sistemas cuja quota de mercado aumentará na década de 2040 incluem baterias de ferro-ar (Fe-ar), baterias recarregáveis de zinco (por exemplo, Zn-ar, Zn-Br estáticas), baterias de fluxo redox (RFBs) e armazenamento de energia térmica e eletrotérmica. Entre os principais fabricantes de baterias alternativas estão a Form Energy, que está a desenvolver sistemas de ferro-ar para 100 horas de armazenamento, e fabricantes de baterias de zinco-ar, como a Zinc8 Energy e a e-Zinc. A maioria destas empresas encontra-se em fase piloto ou nos estágios iniciais de desenvolvimento comercial. Estas tecnologias beneficiarão da utilização de materiais de baixo custo, embora as suas taxas de conversão de energia mais baixas (40–60%) possam também levar à sua utilização em aplicações de menor desempenho, como a energia de reserva. Além disso, estas tecnologias dependerão da obtenção de custos de capital muito baixos e/ou exigirão níveis significativos de penetração de energia renovável para serem adequadas para aplicações de armazenamento de energia de baixa densidade (LDES).
O armazenamento de energia térmica (AET) é já utilizado em aplicações como o aquecimento urbano por energia solar térmica concentrada (CSP), a cadeia de frio e o aquecimento de edifícios. No entanto, é provável que as empresas industriais utilizem cada vez mais sistemas de AET para descarbonizar os seus processos de produção de calor, que tradicionalmente dependem da combustão de gás natural. Isto ajudará a minimizar as penalizações por emissões de gases com efeito de estufa (GEE) acima de um determinado limiar. Entre os principais intervenientes no desenvolvimento de tecnologias de AET, podemos referir a Electrified Thermal Solutions, o Kyoto Group, a Rondo Energy e a Brenmiller Energy. O AET apresenta uma taxa de eficiência (TE) mais elevada para a conversão de calor em calor do que para a conversão de calor em eletricidade (aproximadamente 95% contra 40-60%) devido às perdas na conversão de calor em eletricidade com uma turbina e um gerador em descarga. Portanto, a maioria destes sistemas terá como objetivo fornecer calor em vez de eletricidade. Consequentemente, é menos provável que estes sistemas sejam implementados à mesma escala que outras tecnologias para aplicações de descarbonização de baixo consumo energético (DBCE).
No entanto, o armazenamento térmico (TES) também poderia ser utilizado em projetos de armazenamento de energia por ar comprimido (CAES) e armazenamento de energia por ar a baixa temperatura (LAES) em vez de utilizar gás natural para fornecer calor de expansão ao ar durante a descarga. Numa entrevista à IDTechEx, um promotor de sistemas LAES comentou que o calor residual do TES também poderia ser utilizado para fornecer aquecimento a redes de aquecimento urbano, em vez de ser libertado para a atmosfera, e onde os requisitos de temperatura são muito mais baixos (100-140 °C) do que para fornecer calor de expansão ao ar. Isto poderia aumentar a eficiência térmica do sistema LAES de 55% para 70%. Em última análise, embora o TES seja fundamental na descarbonização dos processos de aquecimento industrial, alguns sistemas poderiam continuar a ser utilizados para aplicações de armazenamento de energia a baixa temperatura (LDES) ou atuar como tecnologias habilitadoras para melhorar a eficiência térmica dos sistemas CAES e LAES.
Barreiras e Perspectivas para a Implantação de Sistemas de Armazenamento de Energia de Baixa Potência (LDES)
Um dos principais obstáculos à implantação em larga escala das tecnologias LDES é a necessidade de visibilidade das receitas a longo prazo. Como os sistemas LDES serão, na sua maioria, sistemas de 100 MWh a GWh, o seu valor poderá variar entre 100 milhões de dólares e mil milhões de dólares. As actuais oportunidades de arbitragem de preços da electricidade no mercado grossista não são tipicamente de longo prazo ou suficientemente grandes para justificar economicamente a implantação generalizada de LDES no momento. Os desenvolvedores de LDES tentarão garantir contratos no mercado de capacidade para assegurar elevadas receitas anuais a longo prazo, mas é improvável que isso cubra a maior parte do investimento numa tecnologia LDES por si só. Por último, numa entrevista à IDTechEx, alguns intervenientes importantes comentaram que são necessárias reformas regulamentares para a geração de receitas com o armazenamento de energia, de forma a melhorar a viabilidade económica das tecnologias LDES e aumentar a confiança dos investidores. Em última análise, porém, e dependendo da penetração das energias renováveis variáveis (ERV), a procura por tecnologias LDES só começará a acelerar em regiões-chave em meados da década de 2030, e a procura global mais ampla não chegará antes de 2040.
Autor: Conrad Nichols, analista de tecnologia da IDTechEx
