A Califórnia produz mais energia solar do que qualquer outro estado. Também tem um problema de horário: a energia solar é abundante durante o dia, mas desaparece à noite, quando as pessoas chegam em casa do trabalho e a demanda por eletricidade aumenta. Para preencher essa lacuna, as empresas de energia geralmente queimam mais combustíveis fósseis, como o gás natural.
Isso agora está mudando. Desde 2020, a Califórnia instalou mais baterias gigantes do que qualquer outro lugar do mundo, com exceção da China. São capazes de absorver o excesso de energia solar durante o dia e armazená-la para uso quando escurece.
Esses equipamentos desempenham um papel fundamental na rede elétrica da Califórnia, substituindo parcialmente os combustíveis fósseis à noite. Entre as 19h e as 22h do dia 30 de abril, por exemplo, as baterias forneceram mais de 20 por cento da eletricidade da Califórnia e, durante alguns minutos, produziram 7.046 megawatts de eletricidade, o equivalente à produção de sete grandes reatores nucleares.
Em todo o país, as empresas de energia elétrica estão usando cada vez mais baterias gigantes, do tamanho de contêineres de transporte, para lidar com o maior ponto fraco da energia renovável: o fato de que o vento e o sol nem sempre estão disponíveis.
“O que está acontecendo na Califórnia é um vislumbre do que pode acontecer com outras redes no futuro. As baterias estão passando rapidamente do uso em nichos específicos para a transferência de grandes quantidades de energia renovável para os períodos de pico de demanda”, disse Helen Kou, chefe de análise de energia dos EUA na empresa de pesquisa BloombergNEF.
Nos últimos três anos, a capacidade de armazenamento das baterias nas redes do país aumentou dez vezes, chegando a 16 mil megawatts. Este ano, espera-se que essa capacidade quase dobre novamente, com o maior crescimento no Texas, na Califórnia e no Arizona.
A maioria das baterias de rede usa a tecnologia de íons de lítio, semelhante às baterias de smartphones ou carros elétricos. Com a expansão do setor de veículos elétricos na última década, os custos das baterias caíram 80 por cento, o que as torna competitivas para o armazenamento de energia em grande escala. Subsídios federais também estimularam o crescimento.
A proliferação das baterias vem permitindo que as empresas de energia as utilizem de novas maneiras – por exemplo, lidando com grandes oscilações na geração de eletricidade a partir de fazendas solares e eólicas, reduzindo o congestionamento nas linhas de transmissão e ajudando a evitar apagões durante ondas de calor escaldante.
Na Califórnia, que estabeleceu metas ambiciosas para combater as mudanças climáticas, os legisladores esperam que as baterias de rede possam ajudar o estado a obter cem por cento de sua eletricidade de fontes livres de carbono até 2045. Embora o estado permaneça bastante dependente do gás natural, que contribui de forma considerável para o aquecimento global, as baterias estão começando a entrar no mercado de combustíveis fósseis. Reguladores estaduais planejam quase triplicar a capacidade das baterias até 2035.
“O futuro é brilhante para o armazenamento de energia. Para que a rede conte com mais fontes renováveis, vai ser preciso usar mais baterias. De outra forma, não vai funcionar”, afirmou Andrés Gluski, CEO da AES Corp, uma das maiores empresas de energia do mundo.
O funcionamento das baterias na rede elétrica atual
Quando as empresas de energia começaram a conectar as baterias à rede na década de 2010, estas eram usadas principalmente para aliviar pequenas interrupções no fluxo de eletricidade, se uma usina de energia fosse desligada inesperadamente, por exemplo. Muitos operadores de baterias ainda obtêm a maior parte de sua receita fornecendo esses “serviços auxiliares”.
Mas as empresas de energia também fazem um tipo de comércio: carregam as baterias quando a eletricidade é abundante e barata, e depois a vendem para a rede quando o fornecimento de eletricidade é mais restrito e mais caro.
Na Califórnia, os preços da energia elétrica costumam cair por volta do meio-dia, quando o estado produz mais energia solar do que precisa, sobretudo na primavera, quando o uso de ar-condicionado é baixo. Os preços sobem à noite, quando a energia solar não está disponível e os operadores da rede precisam aumentar a produção das usinas a gás ou das represas hidrelétricas para compensar.
A rede elétrica da Califórnia agora tem dez mil megawatts de capacidade de energia de bateria, o suficiente para abastecer dez milhões de residências por algumas horas. “Essas baterias são capazes de gerenciar de forma muito eficaz a demanda da noite, quando a energia solar está diminuindo e o consumo dos clientes está aumentando”, explicou John Phipps, diretor executivo de operações de rede do Operador Independente do Sistema Elétrico da Califórnia, que supervisiona a rede do estado.
Ele acrescentou que as baterias também podem ajudar a rede da Califórnia a lidar com o impacto das ondas de calor e dos incêndios florestais: “Isso fez algumas diferenças no último verão. Conseguimos atender à demanda dos dias de carga alta e de incêndios florestais, quando talvez perdêssemos algumas linhas de energia.”
No Texas, as baterias ainda são amplamente usadas para fornecer serviços auxiliares, estabilizando a rede contra interrupções inesperadas. O Texas também é mais dependente da energia eólica do que a Califórnia, cujas oscilações são menos previsíveis.
Mas o Texas está alcançando rapidamente a Califórnia em matéria de energia solar, e as baterias ajudam cada vez mais com os picos noturnos. Em 28 de abril, o sol estava se pondo no momento em que a energia eólica estava inesperadamente baixa e muitas usinas de carvão e gás estavam em manutenção. As baterias entraram em ação, fornecendo quatro por cento da eletricidade do Texas em determinado momento, o suficiente para abastecer um milhão de residências. No verão, as baterias ajudaram a evitar apagões noturnos, fornecendo energia adicional durante o calor recorde.
Outros estados estão seguindo o exemplo. No Arizona e na Geórgia, as empresas de serviços públicos planejam instalar milhares de megawatts de capacidade de bateria para ajudar a gerenciar a demanda crescente de centros de processamento de dados e fábricas. O fato de as baterias poderem ser rapidamente implantadas ajuda, disse Aaron Mitchell, vice-presidente de planejamento e preços da Georgia Power.
No entanto, o setor ainda enfrenta obstáculos. As baterias de íons de lítio são inflamáveis e, embora as operadoras tenham tomado medidas para reduzir o risco de incêndio, algumas comunidades se opõem a projetos em áreas próximas. A maioria das baterias ainda vem da China, o que as torna vulneráveis a disputas comerciais. No Texas, um fundo estadual para subsidiar usinas de gás poderia prejudicar o avanço das baterias. Em outros estados, regulamentações complexas às vezes impedem que as empresas de serviços públicos aumentem o armazenamento de energia. “Como esses recursos de armazenamento são muito recentes, as regras ainda estão sendo atualizadas”, comentou Natalie McIntire, que trabalha com questões de rede para o grupo ambiental Conselho de Defesa dos Recursos Naturais.
As baterias da rede elétrica podem ajudar a combater as mudanças climáticas?
Segundo especialistas, as baterias da rede elétrica podem ser uma ferramenta útil para reduzir as emissões que causam o aquecimento do planeta, embora ainda precisem de mais avanços no que se refere a custos, tecnologias e formas de uso.
No Texas, uma análise constatou que muitas baterias atuais estão, na verdade, aumentando as emissões de dióxido de carbono. Isso ocorre porque as operadoras se concentram em maximizar a receita e às vezes as carregam com energia gerada a carvão ou a gás. “Essas baterias têm uma imensa capacidade de reduzir as emissões de carbono, mas precisam dos incentivos certos para isso”, observou Emma Konet, cofundadora da Tierra Climate, startup que trabalha para ajudar a rentabilizar as baterias por meio da redução das emissões.
Na Califórnia, por outro lado, as baterias parecem estar reduzindo as emissões de combustíveis fósseis. Em abril, o uso de gás no estado atingiu o nível mais baixo em sete anos. “Chegamos à conclusão de que as baterias estão substituindo o gás natural quando a geração solar oscila de um dia para o outro”, observou Max Kanter, CEO da Grid Status, empresa de rastreamento de dados de eletricidade.
No entanto, a Califórnia ainda obtém cerca de 40 por cento de sua eletricidade a partir do gás natural, e pode ser difícil para a tecnologia atual de baterias substituir tudo isso.
As baterias de íons de lítio atuais normalmente só fornecem energia por duas a quatro horas antes de precisarem ser recarregadas. Se os custos continuarem a cair, as empresas de baterias poderão estender esse tempo para oito ou dez horas (é uma questão de adicionar mais pacotes de baterias), mas talvez não seja rentável ir muito além disso, opinou Nate Blair, especialista em armazenamento de energia do Laboratório Nacional de Energia Renovável.
Isso significa que podem ser necessárias tecnologias adicionais de armazenamento de longa duração. Se a Califórnia deseja usar mais amplamente a energia renovável, terá de lidar com períodos de uma semana sem vento e com pouco sol. Outro desafio: há muito mais energia solar disponível no verão do que no inverno, e nenhuma bateria atual consegue armazenar eletricidade durante meses para lidar com essas disparidades sazonais.
Algumas empresas estão buscando soluções. Em Sacramento, na Califórnia, uma startup chamada ESS está construindo baterias de “fluxo” que armazenam energia em eletrólitos líquidos e podem funcionar durante 12 horas ou mais. Outra startup, a Form Energy, está construindo uma bateria de ferro-ar com duração de cem horas. Essas ideias terão de competir com alternativas como energia nuclear, energia geotérmica avançada ou até mesmo o uso de hidrogênio verde para armazenar eletricidade.
Os órgãos reguladores da Califórnia afirmam que podem precisar de cinco vezes mais capacidade de armazenamento até meados do século, mesmo que não esteja claro quais tecnologias vão prevalecer. “Estamos apenas no início do processo”, disse Phipps, do Operador Independente do Sistema Elétrico da Califórnia.
c. 2024 The New York Times Company