Em algum lugar no Lago de Constança, na fronteira entre Alemanha, Áustria e Suíça, você pode encontrar uma instalação de um campo de enormes esferas de concreto – cinzas, pesadas e aparentemente inofensivas.

À primeira vista, você pode pensar que elas se tratam de estruturas abandonadas. Porém, são um grande experimento científico sobre eficiência energética. Estamos falando do projeto StEnSea (Stored Energy in the Sea), desenvolvido pelo renomado Instituto Fraunhofer de Economia de Energia e Sistemas de Energia (Fraunhofer IEE), da Alemanha, cujo objetivo é transformar essas esferas em verdadeiras baterias capazes de armazenar e liberar energia renovável sob demanda. Confira mais detalhes no artigo a seguir, do Engenharia 360!

O desafio de armazenar energia limpa em larga escala

Com o avanço das tecnologias, o mundo em que vivemos está cada vez mais dependente de energia; a questão é que quanto mais produzimos energia, mais impactamos a natureza. Uma alternativa da engenharia sempre foi apostar nas energias renováveis, como solar e eólica, pensando em um futuro mais limpo e sustentável. Contudo, isso gerou outro problema, que é armazenar o excesso de eletricidade gerado em momentos de baixa demanda para usá-lo quando o consumo aumenta ou as condições climáticas não colaboram.

Os cientistas pensaram em baterias químicas (de lítio, por exemplo) e usinas hidrelétricas reversíveis. Mas tudo isso tem suas limitações – o custo é elevado, também há impacto ambiental e necessidade de grandes áreas e recursos escassos. É neste contexto que surgiu o ousado projeto StEnSea!

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O funcionamento das baterias-esferas de concreto

A ideia dos pesquisadores alemães é simples: usar esferas ocas de concreto como baterias gigantes, aproveitando a pressão do oceano para armazenar e liberar eletricidade de forma eficiente, barata e com baixíssimo impacto ambiental. Esse experimento realizado no Lago de Constança se baseia em princípios físicos bem conhecidos pela engenharia hidráulica.

Explicando melhor, cada esfera possui um compartimento com uma válvula com turbina, que está conectada à rede elétrica por um cabo submarino. Quando a esfera está vazia de energia, ela encontra-se preenchida com água do mar. Utilizando eletricidade – gerada por fontes renováveis, claro -, essa água é bombeada para fora da esfera, deixando-a oca. Daí, quando a rede elétrica precisa de energia adicional (geralmente à noite ou em momentos de baixa produção renovável), a válvula da esfera é aberta, a água externa entra sob alta pressão, girando a turbina interna e gerando eletricidade.

A saber, segundo os cientistas, a eficiência desse sistema com esferas de concreto tem uma eficiência energética em torno de 80% (comparável até superior a muitas baterias químicas) e um custo de armazenamento extremamente competitivo. Além disso, cada unidade tem uma vida útil de até 60 anos, exigindo apenas a substituição dos componentes mecânicos a cada duas décadas.

Por que o fundo do mar?

Para responder essa pergunta, primeiro precisamos explicar qual é a diferença dos sistemas explorados pela engenharia. Pois bem, as usinas hidrelétricas reversíveis, por exemplo, requerem grandes áreas montanhosas e causam impactos ambientais significativos. Agora, segundo os cientistas, o armazenamento submarino oferece uma alternativa mais discreta, eficaz e supostamente sustentável. Inclusive, eles garantem que o potencial de expansão dessa tecnologia em alto-mar seria imensamente superior às alternativas terrestres.

Neste caso, o fundo do mar proporcionaria melhores condições de pressão para o funcionamento do sistema, especialmente em profundidades entre 600 e 800 metros, onde a relação entre diâmetro da esfera, espessura da parede e pressão da água permite um desempenho excelente com menor uso de materiais especiais.

São locais ideais para implantação desses “campos de baterias”:

• Noruega
• Portugal
• Brasil
• Japão
• Costas leste e oeste dos EUA
• Lagos profundos e minas alagadas

As perspectivas para o futuro do projeto StEnSea

Como dissemos no começo deste texto, a primeira vez que um experimento com as baterias-esferas de concreto foi realizado ocorreu no Lago de Constança, perto da Alemanha. Por lá, em águas profundas, os cientistas instalaram esferas de 3 m de diâmetro para validar as teorias e cálculos realizados no Fraunhofer IEE. O resultado foi um sucesso absoluto, com o sistema funcionando assim como previsto e comprovando a viabilidade técnica do armazenamento esférico subaquático.

Existe um plano para o ano de 2026, quando esferas de 9 m de diâmetro e 400 toneladas serão ancoradas a cerca de 600 m de profundidade na costa da Califórnia. O protótipo, já desenvolvido em parceria com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, tem capacidade para armazenar 400 kWh por ciclo – o suficiente para abastecer dezenas de residências por várias horas. 

E se tudo der certo, no futuro, a ideia é construir esferas ainda maiores, de até 30 m de diâmetro, multiplicando por 27 a capacidade de armazenamento dos “campos de baterias” no fundo do mar.

Desafios a serem superados

Em comparação com sistemas tradicionais de armazenamento de energia, as esferas de concreto submersas apresentam uma série de benefícios. Mas, apesar de os testes iniciais terem sido positivos, ainda é preciso mais comprovações sobre como essas estruturas podem ser construídas, instaladas e mantidas de forma segura e econômica em larga escala. Sem contar que a logística de transporte, ancoragem e conexão à rede elétrica exigem soluções inovadoras de engenharia naval e civil.

Outro ponto crucial é o monitoramento dos impactos ambientais de longo prazo. É fundamental garantir que a presença das esferas não afete negativamente a fauna e a flora marinhas. 

Após comprovar a viabilidade em larga escala das esferas submarinas, podemos esperar que parcerias globais para investimentos públicos e privados no setor possam expandir a tecnologia em diferentes regiões do mundo inclusive no Brasil, que possui um vasto litoral e lagos profundos ideais para o sistema.

Imagine um mundo com alta produção de energia solar e eólica armazenada de forma barata, segura e sustentável, garantindo fornecimento estável de eletricidade para as cidades inteiras – e tudo isso sem grandes barragens, sem baterias tóxicas e sem ocupar áreas valiosas em terra firme. Perfeito, não? É o que nós podemos obter do sucesso do projeto StEnSea!

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Fontes: Terra, IGN Brasil, MSN.

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Redação 360

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