- O sistema de armazenamento de energia de longa duração baseado em CO₂, desenvolvido pela italiana Energy Dome, viabiliza o armazenamento de energia renovável em escala de rede elétrica
- A primeira planta comercial, na ilha da Sardenha, comprime e expande 2.000 toneladas de CO₂ dentro de um sistema selado para produzir 200 MWh de eletricidade
- Google, NTPC da Índia e Alliant Energy dos EUA planejam instalações em vários países a partir de 2026, com uso previsto no fornecimento de energia para data centers e residências
- A bateria de CO₂ não tem restrições de terreno e não exige minerais raros; sua vida útil é cerca de 3 vezes maior que a das baterias de íons de lítio e o custo é 30% menor
- Ao acelerar a comercialização do armazenamento de energia de longa duração (LDES), surge como uma tecnologia-chave para compensar a instabilidade das energias renováveis
Estrutura e princípio de funcionamento da bateria de CO₂
- A instalação em Ottana, na Sardenha, é composta por um sistema cíclico que comprime, liquefaz e expande o CO₂ dentro de uma cúpula selada
- Durante a compressão, o CO₂ é pressurizado até cerca de 55 bar e, após o resfriamento, é armazenado em estado líquido
- Na descarga, o CO₂ líquido é aquecido e vaporizado para acionar uma turbina de expansão de gás, gerando eletricidade
- Todo o processo de carga e descarga leva cerca de 10 horas e pode ser repetido em operação diária
- O CO₂ utilizado é um gás industrial puro, sem impurezas nem umidade, o que ajuda a evitar a corrosão dos equipamentos
Plano de expansão global
- A NTPC Limited, da Índia, pretende concluir em 2026 sua primeira planta no exterior, na usina de Kudgi, em Karnataka
- A Alliant Energy, dos EUA, pretende iniciar a construção em Wisconsin em 2026, com meta de fornecer eletricidade para 18.000 residências
- O Google pretende instalar o sistema perto de grandes data centers na Europa, nos EUA e na Ásia-Pacífico para viabilizar fornecimento de energia limpa 24 horas por dia
- A estrutura modular padronizada permite instalação “plug and play”
- O Google planeja levar essa tecnologia a uma fase de comercialização em larga escala
Necessidade de LDES e tecnologias concorrentes
- É necessário um sistema capaz de armazenar por longos períodos o excedente de energia de fontes solar e eólica para fornecer eletricidade por mais de 8 horas
- As baterias de íons de lítio atuais têm limite de armazenamento de 4 a 8 horas e enfrentam problemas de viabilidade econômica
- Como alternativas, estão em estudo baterias de sódio, ferro-ar e fluxo de vanádio, além de armazenamento por ar comprimido, hidrogênio e metanol e armazenamento por gravidade, mas há restrições para comercialização
- A energia hidrelétrica reversível por bombeamento permite armazenamento de longa duração, mas sofre com restrições geográficas e longos prazos de construção
- A bateria de CO₂ tem vantagens como independência do terreno, cadeia de suprimentos assegurada e boa viabilidade econômica
- É 30% mais barata que a de íons de lítio e sua vida útil é cerca de 3 vezes maior
Participação da China e competição tecnológica
- China Huadian Corp. e Dongfang Electric Corp. estão construindo instalações de armazenamento de CO₂ na região de Xinjiang
- Segundo reportagens, o porte é estimado entre 100 MW e 1.000 MW, mas os números exatos não estão claros
- O CEO da Energy Dome, Claudio Spadacini, afirmou que empresas chinesas estão desenvolvendo “sistemas muito semelhantes, porém em escala maior”
Segurança e considerações ambientais
- A cúpula de CO₂ tem altura comparável à de um estádio esportivo e exige uma área cerca de 2 vezes maior do que uma instalação de íons de lítio com a mesma capacidade
- Ela resiste a ventos de até 160 km/h e, em caso de previsão de tempestade, é possível comprimir e armazenar o CO₂ e retrair a cúpula em meio dia
- Em caso de ruptura, seriam liberadas 2.000 toneladas de CO₂, o equivalente às emissões de 15 voos de ida e volta entre Nova York e Londres
- Pessoas nas proximidades precisariam manter distância de pelo menos 70 m
- O CEO explicou que esse volume de emissão é insignificante em comparação com as emissões de uma usina a carvão
Características técnicas e eficiência
- As tecnologias centrais são vedação de turbomáquinas, armazenamento de energia térmica e recuperação de calor após condensação, o que permite redução de custos e aumento de eficiência
- Todos os componentes podem ser obtidos por cadeias de suprimentos industriais já existentes
- A cúpula pode ser instalada em meio dia, e a planta completa pode ser concluída em até 2 anos
- A instalação é possível em 5 hectares de terreno plano, com poucas restrições regionais
Significado industrial
- A bateria de CO₂ é uma nova solução para redes elétricas que combina armazenamento de longa duração, baixo custo e independência do terreno
- Ajuda a resolver o problema da intermitência das energias renováveis e contribui para a estabilização de data centers e redes elétricas nacionais
- Com a participação do Google e de grandes empresas de energia, a expectativa é de aceleração da comercialização global
1 comentários
Comentários do Hacker News
Em armazenamento em escala de rede, a economia — como vida útil, depreciação e ciclo de substituição — importa mais do que a eficiência
O íon-lítio perde desempenho em 7–10 anos ou 5.000–7.000 ciclos, mas se a bateria de CO2 durar mais de 20 anos, a eficiência menor não é um grande problema
Em especial, o sistema de CO2 consegue desacoplar potência de saída (tamanho da turbina) e capacidade de armazenamento (tamanho do tanque), o que também favorece armazenamento sazonal
Ainda assim, faz falta no artigo haver dados sobre como a eficiência muda conforme o tempo de descarga
Se houvesse um tanque de armazenamento de água quente ao redor para preservar o calor, talvez fosse possível aumentar a eficiência em ciclos curtos (carregar de dia, descarregar à noite)
A capacidade de armazenamento hidrelétrico foi escrita em MW, mas na prática o correto seria MWh
No artigo da Bloominglobal, também aparece 100MW e 1000MW, mas isso é impreciso como unidade de energia
Potência (MW) não pode ser armazenada; só energia (MWh) pode ser armazenada
Por exemplo, armazenar 1GW por 1 dia dá 24GWh, e quase não existem reservatórios hidrelétricos desse porte
Portanto, o texto correto seria algo como “alguns GWh de armazenamento capazes de ser liberados ao longo de vários dias”
Além disso, no artigo da Bloomberg, 1GWh está indicado corretamente
Mesmo assim, no segundo parágrafo ele já menciona a diferença entre MWh e MW
1W=1J/s, então fica a dúvida de por que a capacidade de baterias não é expressa em joules
No fim, Wh é J/s × h, então a unidade parece um tanto estranha
Não traz números de eficiência, e também tem frases sem base do tipo “íon-lítio só consegue armazenar por 4 a 8 horas”
Também faltou explicar por que usar CO2 em vez de nitrogênio
Armazenamento com gás comprimido tem grande perda térmica, então combiná-lo com data centers, que têm alta demanda de refrigeração, pode melhorar a eficiência
Só o efeito de deslocar no tempo o consumo elétrico de refrigeração já teria valor
A água tem pouca área de superfície em relação ao volume, então a eficiência de armazenamento térmico é alta
Dizem que é 30% mais barato que íon-lítio, mas as baterias de sódio já estão caminhando para algo como 10 vezes mais baratas, então a competitividade parece duvidosa
No fim, parece estar recebendo atenção porque o timing ajudou
Nas baterias, potência e capacidade ficam caras juntas, mas no sistema com CO2 dá para expandir a capacidade de forma barata apenas aumentando os tanques
Por isso, ela seria adequada para armazenamento de longo prazo, como deslocamento sazonal de energia
Usinas hidrelétricas reversíveis têm custo inicial alto, mas custo operacional baixo por décadas
Isso parece mais uma tecnologia para atrair investidores
Se os componentes forem padronizados e produzidos localmente, ainda dá para evitar tarifas
Considerando que o preço do íon-lítio caiu 80% nos últimos 10 anos, essa vantagem talvez não dure muito
Ainda assim, torço para que dê certo em grande escala
No fim, o essencial é o CAPEX (custo de capital)
Se olhar o custo de ciclo de vida, talvez a diferença para íon-lítio passe de 30%
Em especial, o custo de reciclagem do íon-lítio é bem maior
Se combinado com sistemas distritais de aquecimento e resfriamento, talvez fique ainda mais eficiente
Uma solução única não precisa resolver tudo
Lembra a antiga startup LightSail Energy
O uso de CO2 puro, maior escala e melhorias no gerenciamento térmico parecem ser os diferenciais desta vez
Dizem que o custo do equipamento de potência e do recipiente de armazenamento é desacoplado, mas os números reais não foram divulgados
Até tomando como referência tanques de paintball, ele parece mais eficiente que ar comprimido
Mas a principal variável é a perda de energia no processo de reliquefação
Ainda assim, se for um circuito fechado, a perda talvez não seja grande
Quanto maior o período de armazenamento, maiores podem ser as perdas por resfriamento
No fim, a eletricidade talvez fique com lítio/sódio-íon, enquanto o calor fique com armazenamento em areia ou terra
No fim, a proposta dessa tecnologia é servir como armazenamento de apoio para energias renováveis
Com 2.000 toneladas, seriam cerca de 1 milhão de m³, e como é mais pesado que o ar, ficaria rente ao solo
Haveria risco de asfixia, como no desastre do Lago Nyos
É menos perigoso que gases inertes como argônio, mas ainda pode ser fatal em grandes vazamentos
Mesmo se a cúpula estourar, a emissão seria equivalente a cerca de 15 voos transatlânticos, e a 70 m de distância já seria seguro
Não é um desastre de escala Bhopal
Mesmo com danos por furacão etc., o vento dispersaria o CO2, e detectores de vazamento e máscaras de oxigênio ajudariam a reduzir o risco
Dois painéis de 960W custam US$400, mas um Anker Solix 3800 (3,8kWh) para armazenamento custa US$2400, então o custo de armazenar é muito maior
Se o custo do armazenamento cair, seria possível autonomia elétrica doméstica em países em desenvolvimento
Ex.: uma configuração de 10kWh sai por algo entre US$2.690 e US$3.300, e em montagem DIY pode ficar abaixo de US$2.000
Baterias de rack de servidor na faixa de 5kWh podem ser compradas por menos de US$1.000
Nos EUA, o problema são as regulações e o mercado de instalação com custos muito altos
Quando se pensa na massa e no volume de água de grandes reservatórios, a diferença de escala é enorme