Entenda porque armazenar energia será fator chave para transição energética
O armazenamento de energia está se tornando uma peça chave para a transição energética global. Isso porque as principais fontes renováveis, como solar e eólica, são intermitentes. Ou seja, não geram energia de forma constante ao longo do dia e não podem ser acionadas em momentos em que há uma maior demanda.
A energia solar, por exemplo, é gerada principalmente durante o dia. Por outro lado, há um momento do dia (que geralmente começa às 17h) onde as pessoas estão retornando para suas casas e os primeiros sistemas de iluminação começam a ser ligados que há uma alta demanda por energia em um intervalo de poucas horas. Em momentos como esses, a solar não consegue atender e há um descompasso entre geração e demanda, criando desafios significativos para a rede elétrica
Países em latitudes extremas, como os nórdicos, enfrentam maiores desafios devido às variações sazonais. Durante o inverno, a geração solar é drasticamente reduzida, enquanto o consumo de energia aumenta. Nessas regiões, a intermitência é ainda mais pronunciada, destacando a importância do armazenamento.
Com soluções de armazenamento, seria possível armazenar o excesso de energia gerada durante o dia ou nas estações mais ensolaradas e utilizá-la à noite ou durante o inverno, resolvendo esses e outros problemas que vamos analisar ao longo desse artigo.
O armazenamento de energia é o processo de capturar e guardar a energia elétrica gerada em excesso para ser utilizada posteriormente, quando a demanda é maior, o preço da eletricidade é mais alto ou quando as condições de geração não são favoráveis, como à noite ou em dias nublados.
Nos sistemas desconectados da rede elétrica (“off-grid”), o armazenamento é indispensável para suprir as necessidades de energia em horários em que não há geração. Já nos sistemas conectados à rede (“on-grid”), o armazenamento é opcional, sendo adotado principalmente para resolver problemas específicos, como redução de tarifas em horários de pico ou aumento da resiliência, conforme discutiremos na próxima seção.
Há uma variedade de problemas que podem ser resolvidos com a adoção de um sistema de armazenamento de energia em uma unidade geradora.
A motivação pode ser mais macro e está ligada à um contexto de estratégias para aumento da expansão de fontes renováveis, por exemplo; ou mais micro, para resolver um problema pontual de um negócio, como a redução de tarifas no horário de pico.
Abaixo, analisamos as principais.
A intermitência é o principal problema a ser resolvido para acelerar a substituição de fontes emissoras de carbono pelas fontes solar e eólica no processo de transição energética. Essas fontes dependem de fatores climáticos e, por isso, sua produção varia ao longo do dia e das estações. O descompasso entre os horários de geração e demanda cria dificuldades para equilibrar a rede elétrica, pois, sem a capacidade de armazenar o excesso de energia gerada durante o dia, essa energia pode ser desperdiçada.
Além disso, em alguns países que enfrentam invernos rigorosos, a geração de energia solar é ainda mais afetada pela baixa incidência de luz solar. Nesses casos, o problema se agrava, já que a produção de energia pode diminuir drasticamente em uma época em que a demanda por aquecimento e eletricidade aumenta
O armazenamento de energia pode ser, portanto, uma das alternativas resolução desses problemas, permitindo que o excesso de energia gerado em períodos de alta produção, como nos meses de verão ou em dias ensolarados, seja armazenado para uso posterior.
Assim, é possível atender à demanda nos momentos de escassez, como à noite quando se inicia o horário de pico ou durante o inverno, garantindo um fornecimento mais estável e eficiente. Isso não apenas evita desperdícios, mas também melhora a resiliência do sistema elétrico e contribui para a maior integração das fontes renováveis na matriz energética.
As tarifas de energia para alguns grupos (como indústrias e grandes comércios) nos horários de pico são mais altas porque nesses períodos, normalmente no começo da noite, o consumo de eletricidade aumenta significativamente. Para atender a essa demanda elevada, o controlador do sistema precisa recorrer a fontes de energia adicionais, muitas vezes termoelétricas ou outras fontes mais caras e menos eficientes. Essa necessidade de ativar usinas que operam com custos maiores, aliada à maior demanda nas redes de transmissão e distribuição, resulta no aumento do preço da tarifa que pode chegar ao dobro do horário normal em alguns estados.
O armazenamento de energia surge como uma solução para evitar o consumo de eletricidade da rede nesses horários de pico. Com sistemas de armazenamento, o excesso de energia gerada por fontes renováveis durante o dia – quando a produção é abundante e o custo de geração é mais baixo – pode ser armazenado para durante os períodos em que há maior demanda e, portanto, a energia é mais cara. Essa técnica é chama de load-shifting e possibilita uma redução na conta de luz dessas empresas. Implicando em menor custo de produção), e também em mais eficiência e sustentabilidade para o sistema energético.
Empresas que operam com grandes volumes de energia elétrica, como indústrias e grandes comércios, frequentemente têm um contrato com as concessionárias de energia que define um limite máximo de demanda de potência que podem utilizar em um determinado período. Se esse limite, chamado de "demanda contratada", for excedido, a empresa é penalizada com multas, o que pode aumentar significativamente os custos operacionais.
O armazenamento de energia pode ser utilizado para evitar esse tipo de penalidade por meio de uma estratégia conhecida como peak-shaving. Esse conceito envolve o uso de sistemas de armazenamento para suprir a demanda adicional nos momentos em que o consumo de energia ultrapassa a demanda contratada. Dessa forma, em vez de consumir eletricidade diretamente da rede em períodos de pico de consumo – quando o uso de energia excede o limite contratado – a empresa utiliza a energia armazenada anteriormente, reduzindo o pico de demanda e, consequentemente, evitando multas.
Em regiões isoladas, onde o acesso à rede elétrica convencional é limitado ou inexistente, o armazenamento de energia pode ser uma solução eficaz tanto para reduzir custos quanto para mitigar impactos ambientais. Nessas áreas, a construção e manutenção de grandes redes de transmissão são economicamente inviáveis e ambientalmente prejudiciais, já que exigem grandes investimentos em infraestrutura e afetam ecossistemas locais. O uso de sistemas de armazenamento de energia associados a fontes renováveis oferece uma alternativa sustentável, mais acessível e que demanda menor esforço de operação (em contrapartida a geradores a diesel, que demandam deslocamentos constantes para compra do combustível) para garantir o fornecimento de eletricidade nessas regiões.
O armazenamento de energia é também uma necessidade para atividades econômicas em áreas onde a qualidade e a estabilidade do fornecimento de energia variam significativamente, impactando a produtividade em setores como serviços, indústrias, comércios e o agrícola.
Mesmo diante de oscilações ou interrupções no fornecimento, a energia armazenada pode ser uma alternativa para que as atividades possam continuar sem grandes perdas econômicas. Além de aumentar a resiliência, o sistema de backup ajuda a evitar falhas em equipamentos críticos e permite que empresas e produtores mantenham suas operações funcionando de forma estável, sem depender exclusivamente da rede elétrica. Isso é particularmente relevante em setores onde qualquer parada inesperada pode resultar em perdas financeiras significativas.
Atualmente, alguns setores já resolvem os problemas de tarifas no horário de pico e instabilidade da rede com geradores a diesel. No entanto, essa solução emite gases de efeito estufa, exige mais esforço operacional e requer altos investimentos. Ainda é necessário, portanto, considerar alternativas que resolvam esses problemas de forma alinhada com os objetivos de transição para fontes de baixa emissão de carbono.
Existem várias tecnologias de armazenamento de energia, cada uma com suas vantagens, desvantagens e aplicações específicas. A escolha da melhor alternativa depende de fatores como custo, eficiência e capacidade de armazenamento. Abaixo, exploramos as principais opções disponíveis atualmente.
As baterias eletroquímicas são uma das formas mais comuns de armazenamento de energia. Elas funcionam por meio de reações químicas que armazenam e liberam eletricidade. Existem diferentes tipos de baterias eletroquímicas, sendo as mais populares as de:
O bombeamento de água, ou armazenamento hidrelétrico por bombeamento, é uma das formas mais eficazes de armazenar grandes quantidades de energia. Durante períodos de baixa demanda, a eletricidade é usada para bombear água de um reservatório inferior para um superior. Quando há demanda, a água é liberada, passando por turbinas para gerar eletricidade. Esse sistema é amplamente utilizado em regiões montanhosas e pode armazenar energia por longos períodos.
O armazenamento de energia por ar comprimido funciona de forma semelhante ao bombeamento de água. Durante os períodos de baixa demanda, o ar é comprimido e armazenado em grandes reservatórios subterrâneos ou em tanques. Quando necessário, o ar é liberado para acionar turbinas e gerar eletricidade. Esse sistema é eficiente para armazenamento de grande escala, mas requer condições geográficas específicas para ser implementado.
O armazenamento em forma de hidrogênio está ganhando atenção como uma solução promissora para o futuro. A eletricidade de fontes renováveis é usada para dividir a água em hidrogênio e oxigênio por meio de eletrólise. O hidrogênio pode ser armazenado e posteriormente utilizado para gerar eletricidade em células de combustível ou para abastecer veículos. Embora essa tecnologia ainda esteja em fase de desenvolvimento para aplicações em larga escala, ela tem grande potencial como solução de longo prazo.
Os sistemas de armazenamento de calor capturam energia térmica para ser usada posteriormente, como na forma de água quente ou em materiais de mudança de fase (PCM). Essa tecnologia é útil em plantas de energia solar concentrada, onde o calor pode ser armazenado e utilizado para gerar vapor e acionar turbinas, mesmo quando o sol não está brilhando.
O armazenamento cinético, conhecido como flywheel, usa a energia do movimento rotacional. Um volante de alta velocidade é acelerado com eletricidade e, quando a energia é necessária, a rotação é desacelerada, convertendo a energia de volta em eletricidade. Essa tecnologia é ideal para fornecer energia em curtos períodos de tempo, sendo muito utilizada em aplicações de backup rápido.
O Brasil já conta com uma das matrizes energéticas mais limpas do mundo, com cerca de 87% da sua capacidade instalada proveniente de fontes renováveis, como hidrelétrica, solar e eólica.
Esse potencial energético, combinado com a crescente adoção de sistemas de armazenamento, aponta para um cenário promissor nos próximos anos. De acordo artigo publicado pela consultoria Clean Energy Latin America (CELA), o mercado brasileiro de armazenamento de energia deve crescer a uma taxa de 12,8% ao ano até 2040, gerando uma receita estimada em R$ 60 bilhões anuais.
No entanto, para que esse crescimento seja plenamente alcançado, o Brasil ainda precisa superar alguns desafios fiscais e regulatórios. Sendo o principal, a falta de uma regulamentação clara para o setor de armazenamento de energia. O Projeto de Lei 1224/2022, que propõe a definição legal da atividade, foi apresentado em 2022, mas até o momento da escrita deste artigo, ainda não foi sancionado. A aprovação dessa legislação será crucial para destravar novos investimentos e criar um ambiente mais seguro para o desenvolvimento do setor.
Além da questão regulatória, o cenário também é positivo em relação à tecnologia e à redução de custos para o consumidor final. A adoção de baterias de íons de lítio, em especial, deve ganhar força, principalmente se a legislação sobre preços do kWh nos horários de pico for aprimorada.
Outro avanço importante será a implementação de smart grids (redes elétricas inteligentes), que permitirão o monitoramento e controle mais eficiente do fluxo de energia. Com isso, múltiplos sistemas de armazenamento distribuído, seja em residências ou empresas, poderão atuar coletivamente como uma grande "bateria virtual", garantindo maior resiliência e eficiência à rede elétrica, além de reduzir custos para os usuários finais.
Além disso, esses desenvolvimentos colocam o Brasil em uma posição favorável para expandir o uso de tecnologias de armazenamento de energia, alinhando-se às metas globais de sustentabilidade e promovendo uma matriz energética mais resiliente e limpa. Há também um grande potencial para o aumento de investimentos em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), como na Chamada Estratégica de PDI N° 021/2016 da Aneel, que resultou em R$ 300 milhões em investimentos.
Essas iniciativas podem gerar mais receita e impulsionar o desenvolvimento tecnológico no país, fortalecendo um ciclo de inovação que pode consolidar o Brasil como um líder em não só em renováveis, mas também em adoção de soluções de armazenamento de energia.
Ainda segundo artigo da Clean Energy Latin America (CELA), os custos dos sistemas de armazenamento de energia em baterias caíram cerca de 80% entre 2013 e 2022. Essa tendência de queda deve continuar, com a expectativa de que os preços atinjam US$ 70/kWh até 2030.
Dado os custos de implementação atual e a falta de um ambiente de regulação da atividade no Brasil, esses sistemas ainda não são amplamente adotados. Apesar disso, há exemplos notáveis de iniciativas que mostram o potencial econômico e o impacto social positivo da adoção de soluções de armazenamento de energia, especialmente em atividades comerciais e nos projetos provenientes da Chamada Estratégica da Aneel. A seguir, destacamos dois exemplos de sucesso.
Na Bahia, a empresa Micropower em parceria com a Bauer do Brasil inaugurou uma microrrede de geração e armazenamento de energia solar de 1,75 MWp na Fazenda Santa Paula, localizada na cidade de Barreiras. O projeto combina painéis solares com um sistema de baterias e tem o objetivo de suprir até 50% da demanda energética da fazenda.
Com adoção desse sistema, em conjunto com a Pequena Central Hidrelétrica (PCH) instalada previamente, a fazenda se tornará autossuficiente em energia, aumentando a sua capacidade de irrigação e, segundo artigo do Canal Solar, triplicando a sua receita.
Além disso, irá eliminar o consumo de Diesel utilizado, anteriormente, nos geradores, evitando uma emissão anual total de 970 toneladas de CO2 e reduzindo os custos dessa oepração.
O Projeto Ilumina Pantanal, liderado pela Energisa em parceria com a Aneel, é um exemplo do impacto social de sistemas de armazenamento de energia em regiões isoladas. Iniciado em 2018, o projeto contou com uma vasta análise técnica e socioambiental, que visou levar energia limpa e de qualidade à comunidades distantes de redes de distribuição sem impactar o ecossistema local e adotando as melhores estratégias para logística dos equipamentos.
Ao todo, mais de duas mil famílias foram beneficiadas por essa iniciativa. Embora muitos dos impactos positivos sejam difíceis de quantificar diretamente, projetos como esse podem transformar a qualidade de vida dessas comunidades, promovendo o desenvolvimento econômico ao abrir portas para maior acesso à informação, melhorar os serviços de comunicação e possibilitar a conservação de alimentos e suprimentos médicos. E também, impulsionar setores como a agricultura e o turismo, proporcionando novas oportunidades de geração de renda e desenvolvimento sustentável.
O armazenamento de energia desempenha um papel crucial no avanço das fontes renováveis e na construção de um sistema energético mais eficiente, sustentável e resiliente. Embora o Brasil já possua uma matriz energética majoritariamente limpa, a expansão do uso de tecnologias de armazenamento é fundamental para resolver os desafios da intermitência das fontes renováveis, e para solucionar outros problemas sociais e econômicos ligados ao uso da energia.
À medida que os custos dessas tecnologias continuam a cair e o ambiente regulatório se desenvolve, o país tem a oportunidade de acelerar a adoção de soluções como baterias de íons de lítio, smart grids e sistemas distribuídos. Esses avanços não apenas contribuirão para a segurança energética, mas também promoverão o desenvolvimento econômico e social, especialmente em áreas remotas.
Olhando para o futuro, o Brasil está bem posicionado para liderar a inovação em armazenamento de energia na América Latina, combinando seu vasto potencial de fontes renováveis com novas tecnologias que permitem maior flexibilidade e eficiência. Com o apoio de políticas adequadas e o investimento em Pesquisa e Desenvolvimento, o armazenamento de energia pode se tornar uma peça-chave para garantir uma transição energética sustentável e inclusiva no país.
Somos uma plataforma que conecta geradores de energia renovável a negócios, permitindo reduzir os custos com energia sem a necessidade de alocar capital para instalação de um sistema próprio.
