Bolas gigantes no fundo do mar: como projeto alemão quer revolucionar o armazenamento de energia limpa

O uso de esferas de concreto submersas para gerar e armazenar energia vem ganhando destaque como uma alternativa para viabilizar o armazenamento de longa duração em grande escala. A proposta aproveita a pressão do fundo do mar para funcionar como uma espécie de bateria gigante, que liga-se a parques eólicos offshore e outras fontes renováveis. No entanto, trata-se de uma tecnologia ainda em desenvolvimento, mas que já desperta interesse de empresas e centros de pesquisa em diversos países.

Entre as iniciativas nesse campo, o projeto alemão StEnSea é uma das principais referências. Afinal, ela surgiu no início da década de 2010 reunindo pesquisadores e engenheiros interessados em testar se grandes esferas de concreto instaladas a grandes profundidades podem armazenar energia elétrica de forma eficiente, segura e competitiva. Assim, o conceito retoma princípios conhecidos da energia hidrelétrica, mas com aplicação a um ambiente submarino.

O que é o projeto StEnSea e qual é sua palavra-chave?

A sigla StEnSea vem de Stored Energy in the Sea, ou energia armazenada no mar. O projeto tem condução do Instituto Fraunhofer IEE, na Alemanha, em cooperação com a empresa Pleuger, especializada em bombas e sistemas de bombeamento. Desde 2012, o grupo estuda como usar esferas de concreto ocas, com posicionamento no fundo do oceano, para criar um sistema de armazenamento de energia que se baseia em diferenças de pressão.

Nessa tecnologia, a ideia central é transformar a profundidade do mar em uma aliada. Quanto maior a profundidade, maior a pressão da água externa sobre a esfera vazia. Assim, ao combinar essa condição física com turbinas, bombas e cabos de energia, o sistema submerso passa a atuar como um reservatório reversível, semelhante aos sistemas hidrelétricos de bombeamento usados em terra, mas adaptado ao ambiente marinho.

Como funciona a energia armazenada no mar com esferas de concreto?

O princípio de funcionamento do armazenamento de energia no mar por meio de esferas de concreto é relativamente simples, embora a engenharia que se utiliza seja complexa. Afinal, cada esfera funciona como um reservatório vazio instalado no fundo oceânico, com conexão a uma turbina hidráulica e a uma bomba. Assim, pode se resumir o funcionamento em dois modos principais: carregamento e descarga.

• Modo de carregamento (armazenar energia): quando há excesso de geração de energia renovável, a eletricidade é usada para acionar bombas que retiram água do interior da esfera, esvaziando-a contra a forte pressão externa. Esse processo consome energia, que fica guardada na forma de potencial para que a água volte a entrar.
• Modo de descarga (gerar energia): quando a demanda por eletricidade aumenta ou a produção eólica e solar cai, válvulas são abertas e a água do mar volta a entrar na esfera, empurrada pela pressão do fundo do oceano. Essa água passa por uma turbina, que aciona um gerador elétrico, devolvendo energia à rede.

Na prática, o sistema funciona como uma usina hidrelétrica de bombeamento. No entanto, em vez de dois reservatórios em alturas diferentes, utiliza-se a diferença de pressão entre o interior vazio da esfera e a água ao seu redor. Assim, profundidades entre 600 e 800 metros são vistas como interessantes, porque proporcionam pressões elevadas que aumentam a quantidade de energia armazenada por unidade de volume.

Quais são os objetivos do StEnSea para o armazenamento de longa duração?

O principal objetivo do StEnSea é oferecer uma solução de armazenamento de longa duração que possa integrar-se a grandes parques eólicos offshore e a outros projetos de geração renovável. Dessa forma, a aposta é que, com esferas de concreto de grande diâmetro e instaladas em sequência, seja possível criar sistemas de armazenamento com capacidade de centenas de megawatts-hora ou até mais.

Entre as metas técnicas e econômicas do projeto estão:

• Alcançar altos volumes de energia armazenada por esfera, reduzindo o custo por quilowatt-hora.
• Garantir ciclos de carga e descarga diários ou semanais, com baixa perda de eficiência.
• Utilizar materiais amplamente disponíveis, como concreto, para facilitar a produção em escala.
• Integrar o sistema diretamente a redes elétricas costeiras e a parques eólicos em mar aberto.

Com isso, a iniciativa busca contribuir para a estabilidade de sistemas elétricos com alta participação de fontes variáveis, como vento e sol, oferecendo uma alternativa às baterias químicas e a outras formas de armazenamento.

Como o projeto é financiado e em que estágio se encontra?

Desde 2012, o StEnSea recebe apoio de diferentes programas de pesquisa e inovação ligados ao governo alemão, agências de fomento e parcerias com a indústria. O Instituto Fraunhofer IEE coordena os estudos técnicos, enquanto a Pleuger colabora no desenvolvimento das bombas, turbinas e componentes hidráulicos adaptados ao ambiente marinho.

Ao longo dos primeiros anos, o projeto passou por etapas de simulações computacionais, testes em laboratório e ensaios em escala reduzida. Ademais, uma fase importante envolveu a instalação de um protótipo de esfera em ambiente real, em profundidade intermediária, para avaliar:

1. Comportamento estrutural do concreto sob alta pressão.
2. Desempenho das turbinas e bombas em operação submersa contínua.
3. Desafios de instalação, ancoragem e conexão elétrica ao continente.

Até meados da década de 2020, o conceito permanece em fase de desenvolvimento e demonstração, com estudos de viabilidade técnica e econômica para projetos em escala comercial. Assim, a transição para instalações maiores depende de fatores como custo de fabricação das esferas, logística de instalação em grandes profundidades e regulamentações marítimas.

Qual o potencial impacto dessa tecnologia no futuro das energias renováveis?

Se comprovado em escala comercial, o armazenamento de energia no mar com esferas de concreto pode ampliar de forma significativa a flexibilidade de sistemas elétricos baseados em fontes renováveis. Afinal, a possibilidade de armazenar grandes quantidades de eletricidade por muitas horas ou até dias ajuda a compensar variações na geração eólica e solar, reduzindo o uso de usinas térmicas.

Entre os impactos potenciais apontados por pesquisadores e planejadores de sistemas elétricos estão:

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• Integração de grandes parques eólicos offshore, com menor desperdício de energia em períodos de vento forte.
• Redução de picos de preço no mercado de energia, por meio de oferta adicional em horários de alta demanda.
• Diminuição de emissões, ao substituir parte da geração a combustíveis fósseis usada para garantir estabilidade da rede.
• Uso de áreas marítimas profundas, que têm poucas alternativas econômicas hoje, aproveitando infraestrutura de cabos submarinos já prevista para a expansão das renováveis.

Ao combinar princípios da energia hidrelétrica com a pressão natural do fundo do mar, projetos como o StEnSea mostram um caminho possível para o avanço do armazenamento de energia em larga escala. Embora ainda demande provas adicionais de viabilidade técnica e financeira, a tecnologia amplia o leque de opções para sustentar a expansão das energias renováveis nas próximas décadas.