Toda vez que o vento para ou a noite cai, usinas eólicas e solares simplesmente deixam de gerar energia. O problema é que a demanda não espera. A resposta que engenheiros alemães do Instituto Fraunhofer IEE desenvolvem desde 2012 não está em nenhuma bateria de lítio: está no fundo do oceano, em esferas ocas de concreto com 400 toneladas cada, ancoradas a até 800 metros de profundidade.
Como a esfera de concreto transforma pressão oceânica em eletricidade?
A lógica é elegante. No fundo do mar, a pressão da água é enorme. E pressão, para um engenheiro, é energia esperando para ser usada. Cada esfera oca de concreto, com 9 metros de diâmetro, funciona como uma bateria mecânica que usa esse peso oceânico a seu favor.
O ciclo de armazenamento e geração funciona assim:
- Quando há excesso de energia na rede, bombas esvaziam o interior da esfera contra a pressão da água ao redor, “carregando” o sistema.
- Quando a demanda sobe, uma válvula controlável é aberta.
- A água marinha entra em força total no interior da esfera e aciona uma turbina interna, gerando eletricidade.
- A unidade técnica composta por bomba-turbina, válvula e sistemas de controle pode ser retirada para manutenção em terra sem tocar na estrutura instalada no fundo do mar.
A eficiência estimada do ciclo completo é de 80%, próxima à das melhores hidrelétricas reversíveis do mundo. O princípio, aliás, é o mesmo: usar água sob pressão como reservatório de energia. A diferença é que aqui o reservatório já existia antes de qualquer usina ser construída.
Do Lago Constança à Califórnia: do protótipo ao projeto demonstrativo
Por mais improvável que pareça, a ideia já saiu do papel. Um protótipo foi testado com sucesso no Lago Constança, na fronteira entre Alemanha, Áustria e Suíça. Os resultados, publicados na revista ScienceDirect, confirmaram que o sistema funciona na prática. Os custos apurados no piloto ficaram entre 430 e 541 euros por quilowatt-hora.
Agora o projeto avança para águas maiores. A fase StEnSea 2.0 prevê uma unidade demonstrativa ao largo de Long Beach, Califórnia, com previsão de operação até o final de 2026. O financiamento soma US$ 7,7 milhões, sendo US$ 4 milhões do Departamento de Energia dos Estados Unidos e o restante de recursos alemães.
Veja como ambas as fases se comparam:
| Característica | Protótipo (StEnSea) | Escala demonstrativa (StEnSea 2.0) |
|---|---|---|
| Local de instalação | Lago Constança, Alemanha | Long Beach, Califórnia, EUA |
| Custo por kWh | 430 a 541 euros | Em apuração |
| Financiamento | Recursos alemães | US$ 7,7 milhões (EUA e Alemanha) |
| Status | Concluído | Previsão: final de 2026 |
O concreto impresso em 3D que a Sperra vai fabricar ao largo de Long Beach
Fabricar uma esfera oca de concreto com a resistência necessária para sobreviver a centenas de metros de pressão oceânica não é tarefa trivial. A empresa americana Sperra, responsável pela produção, vai combinar impressão 3D de concreto com métodos convencionais para garantir a geometria e a integridade estrutural da peça.
A equipe do Fraunhofer IEE pensou bem no problema da manutenção: a esfera fica no fundo do mar indefinidamente, mas a parte que pode falhar, a unidade técnica interna, sobe à superfície quando necessário e volta ao lugar em seguida. É como trocar o motor de um carro sem mover a carroceria.
Quanta energia uma esfera de concreto consegue armazenar?
Os números do Fraunhofer IEE são difíceis de ignorar. Se instaladas em todos os locais propícios ao redor do globo, as esferas do projeto StEnSea poderiam acumular até 817.000 gigawatt-horas de energia. Suficiente para abastecer por um ano inteiro todos os lares da Alemanha, França e Reino Unido combinados.
A próxima escala prevê esferas de 30 metros de diâmetro, capazes de atender à demanda de milhares de residências durante as horas de pico. Uma análise do IEEE publicada em 2013 já indicava que o sistema se torna economicamente competitivo a partir de apenas 200 metros de profundidade, com o custo por megawatt-hora caindo progressivamente até os 1.500 metros.
O canal DW Brasil, com mais de 1,22 milhão de inscritos, explorou em vídeo como essa ideia de usar o oceano como bateria ganhou força na engenharia e quais desafios ainda limitam sua adoção em larga escala:
Por que o oceano resolve o problema que baterias terrestres não conseguem?
Baterias de lítio precisam de minerais raros, ocupam espaço em terra e se degradam com o tempo. As esferas subaquáticas de concreto não têm nenhum desses problemas. O sistema é especialmente adequado para estabilização de rede, reserva operacional e arbitragem de energia, exatamente as funções que ficam mais críticas à medida que solar e eólica crescem nas matrizes elétricas globais.
Se os testes em Long Beach confirmarem o que o Lago Constança já mostrou, o oceano pode deixar de ser apenas o lugar onde o vento sopra para virar também o lugar onde essa energia fica guardada, esperando o momento adequado para acender uma luz.