A plena carga: tecnologias de baterias evoluem para atender setores da infraestrutura

Por Nelson Valêncio – 16.04.2015

Empresas americanas testam diferentes equipamentos para armazenar a energia de fontes renováveis como eólica e solar, além de movimentar veículos elétricos.

Desde que o físico italiano Alessandro Volta criou a pilha elétrica em 1800, as tecnologias de armazenamento de energia, em particular as baterias, evoluíram significativamente. Basta olhar para os smartphones atuais e seus desesperados usuários em busca da tomada mais próxima nos aeroportos. Nos Estados Unidos, o processo envolve atualmente o desenvolvimento de tecnologias para armazenamento de energias renováveis, com destaque para a solar e a eólica, o que reforçaria a adoção de ambas, ainda consideradas uma fonte inconstante. Com novos tipos de baterias, os dois tipos de geração podem ser mais viáveis. Um exemplo?

A Aquion Energy, empresa americana fabricante da bateria com tecnologia aquosa AHI (de Aqueous Hybrid Ion), assinou um contrato com concessionária Bakken Hale em fevereiro deste ano para abastecer a minirrede de energia solar no Havaí. Pelo acordo, as baterias da Aquion terão capacidade para armazenar 1 MWh (megawatt hora) de energia, funcionando como backup para a planta solar da concessionária.

Instalada na região de Kona Coast, a unidade solar foi projetada para gerar 300 MWh por ano de energia e vai alimentar os módulos de bateria, os quais passam a fornecer a energia durante o período noturno.

O caso havaiano mostra a combinação possível entre energias renováveis e novas baterias e também o principal campo atual de aplicação desses equipamentos: as minirredes ou minigrids, o que segundo os especialistas seria um primeiro passo para que esse tipo de bateria avance para as redes tradicionais.

O que impede a maior adoção, segundo o relatório Grid Energy Store, publicado em 2013 pelo Departamento de Energia do governo norte-americano, são quatro desafios: tecnologias com custo competitivo (incluindo fabricação e integração à rede), segurança e confiabilidade validadas, ambiente regulatório imparcial e aceitação da indústria.

À medida que os quatro limitadores sejam superados, um mercado bastante atrativo aguarda os fabricantes do segmento. O relatório citado acima indica que somente nos Estados Unidos os players do setor devem movimentar US$ 19 bilhões em 2017, um salto significativo considerando o volume de US$ 200 milhões estimados em 2012. E a Aquion Energy é apenas uma das empresas.

A Ambri, também norte-americana, adota uma tecnologia diferente, fabricando baterias com tecnologia de metal líquido. Segundo reportagem de Jon Chesto, do jornal Boston Globe, publicada em dezembro do ano passado, a empresa recebeu investimentos de Bill Gates, da Microsoft, e da multinacional francesa Total, além de incentivos federais.

A versão comercial das baterias deve ser entregue em 2016, mas protótipos estão sendo testados em três lugares nos Estados Unidos, incluindo Havaí, Nova York e Alasca. Phil Giudice, CEO da companhia (em entrevista ao portal CleanTechnica), confirmou que um primeiro sistema já estaria instalado em Pearl Harbour, mais especificamente em uma base militar do arquipélago, e atenderia a um sistema solar com capacidade de geração de 1 MWh, funcionando como backup de energia dessa fonte de geração. Assim como no caso da Aquion, as baterias da Ambri são modulares.

O modelo comercial deverá ser um conjunto de células instaladas em módulos de 200 kWh, o que seria suficiente para alimentar de 10 a 15 residências por dia. Já um sistema sozinho geraria 2 MWh (10 módulos), com capacidade para abastecer a demanda de 100 a 150 casas/dia.

Nem tudo é de lítio
As empresas envolvidas com o desenvolvimento de novas baterias têm vários pontos em comum, a começar pelos seus fundadores. Grande parte deles veio de instituições renomadas de tecnologia como o Massachussetts Institute of Tecnologia (MIT). Outra recorrência são os investimentos do programa ARPA-E, criado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos. As áreas de pesquisas são variadas, de acordo com a reportagem de Jeff St. John, do portal Greentech Media.

Na matéria Next Generation of Battery Tech at ARPA-E, o jornalista especializado explica que as iniciativas envolvem o desenvolvimento de baterias menores, mais baratas e mais duráveis, independente de serem usadas para capturar energia solar ou eólica, balancear a rede tradicional ou mover veículos elétricos.

Uma delas envolve alternativas mais baratas do que baterias de íon de lítio, tradicionais em equipamentos eletrônicos, pois armazenam grande quantidade de energia em pequenos dispositivos. O problema é que esse metal é raro e caro.

Mas para o braço americano da japonesa Sharp, sua substituição por um eletrólito baseado em sódio é possível, desde que adotado um novo catodo usando o componente químico azul da Prússia. A etapa atual envolve o aumento das baterias – do tamanho de uma moeda para de uma bolsa média – e dai escalando até equipamentos que sejam aplicados na rede elétrica.

Para o mercado de veículos elétricos, um dos destaques é a Influit Energy, que defende sua bateria movida a um combustível nanoelétrico (NEF, da sigla em inglês). Em vez de sais dissolvidos que permitem o fluxo nas baterias eletrolíticas, ela adota nanopartículas suspensas de materiais eletroquimicamente ativos. Com isso, conseguiria alta carga de energia por unidade, assim como redução de peso.

Outra sacada da empresa é concentrar-se em mercados de veículos elétricos já amadurecidos, como as carregadeiras de garfo usadas em empresas de logística e os carros adotados na movimentação de carga em aeroportos.

Além do financiamento da ARPA-E, empresas com projetos complementares têm conversado entre si. É o caso da Aquion Energy e da Ideal Power. Elas testaram a compatibilidade das baterias AIH, da primeira, com a PPSA, da Ideal, uma arquitetura de comutação de pacotes de energia, que faz a ponte com conversores de energia eletrônicos.

O PPSA tem sido usado em instalações de geração solar, carregadores de veículos elétricos e outros dispositivos, facilitando a integração de tecnologias. A plena carga.