Tanques subaquáticos transformam o armazenamento de energia em vantagem

Nov 28, 2023

O armazenamento hidrelétrico bombeado é uma das tecnologias de armazenamento em rede mais antigas e também uma das mais amplamente implantadas. O conceito é simples – usar o excesso de energia para bombear muita água para o alto e depois fazê-la passar de volta por uma turbina quando quiser recuperar a energia mais tarde.

Com o aumento da implantação de energias renováveis ​​em todo o mundo, há muito interesse em encontrar formas de armazenar energia destas fontes frequentemente intermitentes. A hidrelétrica bombeada tradicional pode ajudar, mas há um limite de terreno adequado para trabalhar.

No entanto, pode haver uma solução, e ela se esconde nas profundezas das ondas. Sim, estamos falando de armazenamento hidráulico bombeado subaquático!

O conceito básico de um sistema de armazenamento hidráulico bombeado subaquático não é diferente daquele de seu primo terrestre. A diferença está nos detalhes de como você produz eletricidade bombeando água quando já está no fundo do mar.

A ideia geral é ter uma embarcação fechada no fundo do mar. A energia excedente é então usada para bombear água para fora deste recipiente, deixando o interior quase no vácuo. Quando se deseja recuperar energia do sistema, a água pode fluir de volta para o recipiente sob a pressão gerada pela água do mar acima. À medida que a embarcação é cheia, a água que flui gira uma turbina, gerando eletricidade da mesma forma que um sistema hidrelétrico bombeado tradicional.

A utilidade de tal projeto pode não ser óbvia à primeira vista. No entanto, existem vários benefícios em tal sistema. A principal delas é que tais sistemas podem ser facilmente instalados em parques eólicos offshore, valorizados pela sua geração de energia, mas com produção esporádica. Correr debaixo d'água também permite que o sistema aproveite a grande pressão exercida pelo mar acima. Para cada 10 metros de profundidade, a pressão aumenta aproximadamente uma atmosfera (1 bar), e com um sistema projetado para operar com embarcações quase no vácuo quando totalmente “carregadas”, há um enorme diferencial para aproveitar. Alguns projetos que propõem operar em pressões superiores a 75 bar. Espera-se que a eficiência de tais sistemas fique em torno de 70-80%, aproximadamente a mesma do armazenamento hidrelétrico bombeado tradicional.

O projeto subaquático também elimina o problema da evaporação, que suga a água e, portanto, a energia dos reservatórios hidrelétricos bombeados. A instalação também é facilmente escalonável. Cada reservatório subaquático necessita apenas de uma ligação eléctrica à rede e nada mais. A simples instalação de mais reservatórios debaixo de água com a infra-estrutura eléctrica adequada aumentará facilmente a capacidade de tal instalação.

Há também a simples vantagem de não haver necessidade de encontrar grandes montanhas ou vales para construir reservatórios, e nenhum risco de que esses reservatórios rebentem e destruam cidades locais na área circundante. Em vez disso, áreas do fundo do mar raramente utilizadas estão prontamente disponíveis, com muito poucos conjuntos habitacionais ou empresas existentes lá em baixo para frustrar o processo de aprovação de construção.

O esforço mais notável nesta área é o projeto Stored Energy at Sea, também conhecido como StEnSea. Horst Schmidt-Böcking e Dr. Gerhard Luther em 2011, a ideia básica levou a um grande conceito de esferas de 30 metros de diâmetro no fundo do oceano. Estes seriam completos com bombas de turbina integradas para esvaziá-los da água, ao mesmo tempo que gerariam eletricidade à medida que ela retornasse.

Um teste em escala 1:10 do conceito em escala real foi realizado em 2016. Isso envolveu a construção de uma esfera de concreto com 3 m de diâmetro, que serviria como recipiente de armazenamento primário. Afundado a uma profundidade de 100 metros no Lago Constança, na Alemanha, o navio foi testado extensivamente durante quatro semanas para determinar a viabilidade do armazenamento hidráulico bombeado subaquático. O teste foi globalmente bem-sucedido, com a equipe de engenharia capaz de operar a esfera, armazenando energia e recuperando-a posteriormente.

Os resultados do estudo, aliados a outras pesquisas, indicaram à equipe que a ideia era viável em profundidades em torno de 700 metros. As pressões nesta profundidade são da ordem de 70 bar e servem para ajudar o sistema a gerar grandes quantidades de energia, mantendo-se numa zona segura no que diz respeito à resistência do material e à praticidade de instalação. Espera-se que nesta profundidade uma única esfera possa armazenar 20 MWh completos de eletricidade, juntamente com uma turbina capaz de gerar 5 MW para um tempo de descarga de quatro horas.