A transição energética é a substituição gradual de fontes energéticas de origem fóssil, por fontes de energia renováveis. Este movimento é impulsionado pela necessidade de reduzir as emissões de gases com efeito de estufa (GEE), contribuindo para a descarbonização e consequente proteção do ambiente e sustentabilidade.

Este movimento foi impulsionado pelo Acordo de Paris, um tratado internacional sobre as alterações climáticas assinado em 2015, com vinculação jurídica, que visa mobilizar esforços para limitar o aumento da temperatura a 1,5° C acima dos níveis pré-industriais. Para alcançar esta meta, diversos especialistas defendem que as emissões de GEE devem atingir o seu pico até 2025, e diminuir 43% até 2030.

Mas a transição para uma energia mais limpa apresenta enormes desafios. Entre eles estão o armazenamento, a distribuição, as linhas de transmissão e, inevitavelmente, a inovação, que é o que torna possível todo o movimento global.

O armazenamento de energia é um fator crucial na transição energética. O facto de algumas energias renováveis serem inconstantes e de alguma forma imprevisíveis, como é o caso da eólica e solar, torna necessário o desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia capazes de garantir um fornecimento consistente e sem falhas.

Existem vários tipos de soluções de armazenamento de energia renovável, das quais destacamos as seguintes:

Armazenamento com bombagem hidráulica – Implica a bombagem ascendente de água, mantendo-a num reservatório mais elevado e armazenando energia e libertando-a através de turbinas gerando e devolvendo a energia de volta. Embora seja bastante utilizado em grande escala, a sua implementação é condicionada pelo número de locais que apresentam as características geográficas e topográficas necessárias.

Armazenamento de energia térmica – Refere-se ao armazenamento de energia, geralmente proveniente de fontes renováveis ou calor residual, com o objetivo de ser utilizada posteriormente, tanto diretamente como fonte de calor, como através da geração de energia elétrica. Existem vários materiais utilizados para armazenar energia térmica, como sais fundidos. A Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA, na sigla em inglês) estima que o mercado global das tecnologias de armazenamento de energia térmica poderá triplicar até 2030.

Armazenamento de energia mecânica – Recorre a dispositivos mecânicos que armazenam a energia cinética rotacional a partir de grandes velocidades de rotação num rotor. Deste modo, esta energia pode ser convertida posteriormente em energia elétrica.

Sistemas de armazenamento de energia em baterias – De forma simplificada, em causa estão dispositivos eletroquímicos (baterias) capazes de armazenar energia (carregar) e devolver essa energia, descarregando e produzindo uma corrente elétrica a partir de uma reação química, conhecida como oxirredução. Os sistemas de armazenamento de energia em baterias constituem uma das tecnologias de crescimento mais rápido na indústria relacionada com as energias renováveis, dada a sua flexibilidade e facilidade de instalação e adaptabilidade a diferentes aplicações – 2023 foi um ano recorde no que toca à instalação de baterias (incluindo residencial/comercial e industrial), com adições de 42GW a nível mundial. Estima-se que esta tendência se mantenha ao longo da década e que em 2030 se registe uma capacidade global instalada de 651 GW.

Existem diferentes tipos de baterias usadas em sistemas de armazenamento de energia. Estes são alguns dos tipos mais comuns:

Baterias de iões de lítio – Estão entre as mais usadas atualmente, por exemplo, nos telemóveis e computadores portáteis, entre outros dispositivos. A estrutura das baterias é composta por um elétrodo positivo e outro negativo que, através de reações químicas, permitem acumular e devolver energia. As baterias de lítio apresentam diversas vantagens que justificam a sua utilização crescente, incluindo o facto de poderem ser usadas em módulos, terem uma vida longa, terem uma elevada densidade energética (ou seja, a quantidade de energia que a bateria pode armazenar por unidade de volume numa determinada condição de descarga) e elevada eficiência de carregamento/descarga. Além disso, o seu preço tem registado descidas expressivas que incentivam a sua adoção.

Baterias de chumbo-ácido – Desenvolvidas há mais de 150 anos, constituem a tecnologia de baterias recarregáveis mais utilizada e difundida no mundo. Em regra, as baterias de chumbo-ácido apresentam uma boa relação custo-desempenho numa vasta gama de aplicações. No entanto, oferecem uma taxa relativamente baixa de densidade energética, são muito pesadas, normalmente não respondem bem a descargas profundas, e o chumbo pode ser um material com restrições de utilização devido à sua toxicidade.

Baterias de fluxo – Nestas baterias, os materiais eletroativos são dissolvidos em soluções líquidas eletrolíticas. As vantagens relacionam-se com o facto de poderem operar em temperaturas próximas da temperatura ambiente, permitirem um dimensionamento independente da capacidade de armazenar energia e da potência; serem constituídas por matérias-primas relativamente baratas e abundantes; e permitirem taxas de descarga profundas e taxas de degradação muito baixas, com impacto muito positivo no seu tempo de vida útil. Pelas suas características, as baterias de fluxo são uma solução com grande potencial para utilização em sistemas de armazenamento ligados a fontes de energias renováveis, contudo o investimento necessário é ainda elevado dificultando a implementação em larga escala e estando ainda em desenvolvimento.

Baterias de iões de sódio – Com uma forma de funcionamento semelhante às baterias de lítio, apresentam as mesmas durações de armazenamento e eficiência e conseguem efetuar mais ciclos. Todavia, ainda apresentam uma menor densidade e carecem de implementação em larga escala – o primeiro projeto à escala industrial é esperado em 2024.

As baterias são uma tecnologia determinante na transição energética porque permitem fazer face à intermitência de algumas fontes de energia renovável. Por exemplo, a disponibilidade das energias solar e eólica depende das condições meteorológicas, as quais são inconstantes com algum grau de imprevisibilidade e sem capacidade de ajustar a produção à procura. No caso da energia solar há ainda a considerar as horas noturnas, em que a mesma não está disponível. Como tal, para garantir um fornecimento energético contínuo, confiável e estável, torna-se necessário um sistema de armazenamento de energia, como o das baterias, para permitir que as energias renováveis possam dominar o mix energético. Por outro lado, o uso de baterias melhora a estabilidade da rede, na medida em que estes sistemas podem absorver o excesso de energia nos períodos em que esta é gerada em abundância e libertam-na quando a produção energética decresce, que coincide com os períodos de maior procura.

As baterias desempenham também um papel significativo na eletrificação dos transportes, pois o aumento da utilização de veículos elétricos depende da tecnologia de baterias, permitindo maior autonomia e tempos de carga mais rápidos.

A transição energética é acompanhada por um movimento importante no sentido da descentralização e aumento da importância do consumidor. Isto porque se assiste ao crescimento do número de instalações de energia renovável de pequena escala, como painéis solares em telhados de residências e parques eólicos comunitários. As baterias desempenham um papel vital neste cenário energético descentralizado, permitindo aos consumidores armazenar e gerir a energia produzida localmente. Isto promove a autonomia energética, potencia a descarbonização, estimula a redução da dependência de centrais elétricas centralizadas e o aumento da segurança energética, contribuindo para a poupança por parte dos consumidores domésticos e empresariais.

O armazenamento de energia enfrenta desafios que dificultam a sua implantação. São esses,  os custos elevados , a falta de incentivos, uma política regulamentar desatualizada.

Além disso, os sistemas de armazenamento têm de ser integrados em infraestruturas e operações de rede já existentes, bem como garantir compatibilidade com diferentes dispositivos, plataformas e protocolos, o que é igualmente complexo e oneroso. Por outro lado, estes sistemas de armazenamento precisam de garantir segurança e desempenho, o que requer testes, certificação e monitorização, logo, aumenta o custo e a complexidade da implementação.

Outra questão a considerar prende-se com a sustentabilidade, nomeadamente, com os custos ambientais das tecnologias de armazenamento de energia e da mineração associada ao uso de baterias.

De acordo com a Comissão Europeia (CE), é de esperar que se atinjam 200 GW de capacidade de armazenamento em 2030 e 600 GW em 2050 (por comparação com os cerca de 60 GW registados em 2022, sobretudo na forma de bombagem hidráulica). Para se ter uma ideia do que este incremento significa, basta pensar que um GW (equivalente a mil milhões de Watts) corresponde à energia produzida por 2.469 milhões de painéis fotovoltaicos ou por cerca de 1,3 milhões de cavalos, de acordo com o Gabinete de Eficiência Energética e Energias Renováveis dos EUA.

Para que o referido aumento aconteça, a CE reconhece a importância de apoios e financiamento específicos nesta área.

O armazenamento de energia foi identificado entre as prioridades de reforma e investimento a serem consideradas pelos Estados-membros na elaboração dos seus planos de recuperação e resiliência (PRR). Por conseguinte, esta área é elegível para receber fundos do Plano de Recuperação e Resiliência (PRR).

Outras possibilidades de apoios europeus podem ser identificadas através das redes transeuropeias de energia (RTE-E), do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), do Fundo de Coesão e do Fundo para uma Transição Justa. O armazenamento de energia é ainda elegível para apoio ao abrigo do Mecanismo de Financiamento de Energias Renováveis ​​da UE. Outros instrumentos e fundos contribuem ainda em alguns territórios específicos para o financiamento do armazenamento, como é o caso do Fundo de Inovação e o Fundo de Modernização.

As linhas de transmissão de energia elétrica são estruturas físicas que transportam a eletricidade para longas distâncias, em alta tensão, desde as centrais de produção (hidroelétricas, termoelétricas, eólicas etc.) até aos centros de consumo, como residências, indústrias e estabelecimentos comerciais, entre outros.

Estas linhas são compostas por uma série de torres ou postes de sustentação, bem como por cabos condutores que transportam a energia elétrica. As linhas de transmissão de energia elétrica são extremamente importantes, não só para garantir a eficiência da distribuição, mas também para permitir a integração de fontes de energia renováveis. Porém, há questões que se levantam e que merecem atenção para que a transição energética decorra sem entraves. É que com o aumento da quota de fontes de energia renováveis nos sistemas elétricos é possível que se verifique algum tipo de congestionamento das redes de transporte, que foram desenhadas para geração centralizada em grandes centrais produtoras e agora têm de ser adaptadas para receber a geração de parques renováveis. Como tal, há necessidade de desenvolvimento e adoção de ferramentas que facilitem uma integração otimizada e sustentável das energias renováveis nas linhas de transmissão, e o armazenamento de energia constitui uma parte relevante da solução de descongestionamento.