O Renovável

Por Matthew Hutson

A palavra alemã Dunkelflaute significa "estado sombrio". Ele arrepia o coração dos engenheiros de energia renovável, que o usam para se referir às calmarias quando painéis solares e turbinas eólicas são frustrados por nuvens, noite ou ar parado. Em um dia claro e sem nuvens, uma fazenda solar pode gerar quantidades prodigiosas de eletricidade; quando há rajadas, as turbinas eólicas dão vida aos bairros. Mas à noite, as células solares fazem pouco e, em águas calmas, as turbinas de ar ficam inúteis. Essas fontes de energia renováveis ​​param de se renovar até que o clima, ou o planeta, mude.

A estagnação sombria torna difícil para uma rede elétrica depender totalmente de energia renovável. As empresas de energia precisam planejar não apenas tempestades individuais ou noites sem vento, mas também Dunkelflaute que se estendem por dias ou mais. No ano passado, a Europa experimentou uma "seca de vento" que durou semanas e, em 2006, o Havaí sofreu seis semanas consecutivas de dias chuvosos. Em uma escala menor, fábricas, data centers e comunidades remotas que desejam se tornar totalmente renováveis ​​precisam preencher as lacunas. A Alemanha está desativando suas usinas nucleares e trabalhando duro para adotar as energias renováveis, mas, devido ao problema de "intermitência" em seu fornecimento de energia renovável, continua dependente de combustíveis fósseis - incluindo o gás importado da Rússia.

A solução óbvia são as baterias. A variedade mais difundida é chamada de íon-lítio, ou íon-lítio, devido ao processo químico que o faz funcionar. Essas baterias alimentam tudo, desde telefones celulares até veículos elétricos; eles são relativamente baratos de fazer e estão ficando mais baratos. Mas os modelos típicos esgotam sua energia armazenada após apenas três ou quatro horas de potência máxima e, como todo proprietário de iPhone sabe, sua capacidade diminui, pouco a pouco, a cada recarga. É caro coletar baterias suficientes para cobrir descargas mais longas. E as baterias podem pegar fogo – locais na Coreia do Sul foram incendiados dezenas de vezes nos últimos anos.

Venkat Srinivasan, um cientista que dirige o Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS), no Argonne National Laboratory, em Illinois, me disse que um dos maiores problemas com as baterias de íons de lítio é sua cadeia de suprimentos. As baterias dependem de lítio e cobalto. Em 2020, cerca de setenta por cento do cobalto mundial veio da República Democrática do Congo. "A menos que tenhamos diversidade, teremos problemas", disse Srinivasan. Qualquer interrupção na cadeia de suprimentos pode afetar fortemente os preços e a disponibilidade. Além disso, muita água e energia são necessárias para a mineração dos metais, o que pode causar danos ambientais, e algumas operações de mineração de cobalto envolvem trabalho infantil. Os especialistas duvidam que os preços do íon-lítio caiam mais de trinta por cento abaixo de seus níveis atuais sem avanços tecnológicos significativos - uma queda que ainda é muito pequena, de acordo com o Departamento de Energia. Precisamos expandir nossa capacidade; de acordo com uma estimativa, precisaremos de pelo menos cem vezes mais armazenamento até 2040 se quisermos mudar amplamente para energias renováveis ​​e evitar a catástrofe climática. Podemos, de alguma forma, encontrar maneiras limpas e confiáveis ​​de minerar, distribuir e reciclar os ingredientes das baterias de íons de lítio. E, no entanto, isso parece improvável. Embora geralmente pensemos em energia renovável em termos de suas fontes, como turbinas eólicas e painéis solares, isso é apenas metade do cenário. Idealmente, combinaríamos energia renovável com armazenamento renovável.

Já temos um tipo de armazenamento de energia renovável: mais de noventa por cento da capacidade mundial de armazenamento de energia está em reservatórios, como parte de uma tecnologia notável, mas desconhecida, chamada energia hidrelétrica reversível. Entre outras coisas, a "hidrelétrica bombeada" é usada para suavizar picos na demanda de eletricidade. Motores bombeiam água morro acima de um rio ou reservatório para um reservatório mais alto; quando a água é liberada morro abaixo, ela gira uma turbina, gerando energia novamente. Uma instalação de bombeamento hidrelétrico é como uma bateria gigante e permanente, carregada quando a água é bombeada para cima e esgotada à medida que desce. As instalações podem ser inspiradoras: a Estação de Armazenamento Bombeado do Condado de Bath, na Virgínia, consiste em dois lagos extensos, separados por cerca de 400 metros de altitude, entre encostas cobertas de árvores; em momentos de alta demanda, treze milhões de galões de água podem fluir a cada minuto pelo sistema, que fornece energia para centenas de milhares de residências. Alguns países estão expandindo seu uso de hidrelétricas bombeadas, mas a construção de novas instalações nos Estados Unidos atingiu o pico décadas atrás. A geografia certa é difícil de encontrar, as licenças são difíceis de obter e a construção é lenta e cara. A busca por novas abordagens para o armazenamento de energia continua.