Experimento alemão comprovou que esferas de concreto são baterias fantásticas e Califórnia está afundando uma de 9 metros no oceano

Um campo de esferas de várias toneladas no fundo do mar – cinzentas, discretas, mas peças-chave para o fornecimento de energia do futuro. Cientistas alemães encomendaram recentemente uma tecnologia de armazenamento completamente nova na costa da Califórnia (EUA).

O objetivo: campos de esferas de concreto com dezenas de metros de espessura, localizados ao longo da costa, em todo o mundo, para armazenar o excedente de eletricidade. O que parecia ficção científica em 2025 se tornará realidade em Long Beach, em abril de 2026.

Armazenamento esférico no fundo do mar

Sob o nome projeto StEnSea, o Instituto Fraunhofer de Economia de Energia e Tecnologia de Sistemas de Energia (Fraunhofer IEE) desenvolveu sistemas de armazenamento esférico. A ideia é simples:

Uma esfera oca de concreto fica a várias centenas de metros abaixo da superfície – juntamente com dezenas de esferas semelhantes. Cada uma possui uma conexão de energia e uma válvula à qual está acoplada uma turbina de bomba. Com a entrada aberta, a água entra na cavidade devido à pressão ambiente. Este é o ponto de partida; A bateria de energia está descarregada. Utilizando eletricidade sustentável da rede, a água é bombeada, carregando a bateria.

Quando há necessidade de eletricidade, o processo se inverte: a válvula se abre, a água entra sob alta pressão e aciona a turbina. A energia elétrica flui para a rede.

A vida útil de um sistema de armazenamento esférico é estimada em 50 a 60 anos. De acordo com o Instituto Fraunhofer de Energia Elétrica (IEEE), a bomba-turbina e o gerador devem ser substituídos a cada 20 anos. No entanto, os componentes internos da esfera podem ser removidos debaixo d'água e reinstalados.

O avanço decisivo na fabricação foi alcançado com o uso da impressão 3D de concreto em larga escala. A empresa parceira americana Sperra conseguiu produzir a esfera atual de forma significativamente mais rápida e econômica do que seria possível com os métodos convencionais de moldagem.

O protótipo tem um diâmetro de 9 metros. A versão futura terá um diâmetro de 30 metros. A esfera pesa quase 400 toneladas.

Uma residência típica na Alemanha (com três a quatro pessoas) consome aproximadamente 4 mil kWh por ano. Cerca de 10 cargas, em teoria, seriam suficientes para suprir a demanda de energia durante um ano inteiro.

Um teste inicial desse princípio já foi realizado no Lago de Constança com esferas de três metros de diâmetro. As premissas e cálculos teóricos se mostraram precisos. O objetivo, no entanto, é aplicar o método, testado em pequena escala e agora ampliado, a esferas gigantes de 30 metros.

Fraunhofer IEE

Fraunhofer IEE

Até o momento, apenas pequenas esferas com cerca de três metros de diâmetro foram testadas, mas, a longo prazo, o plano é instalar esferas maciças com o dobro do raio, 15 metros, a uma profundidade de 15 metros.

Potencial global e alta tolerância

Usinas hidrelétricas de bombeamento já existem em diversos formatos – principalmente em regiões montanhosas. Elas também utilizam o excedente de energia elétrica para bombear água para um reservatório ou lago. Quando há necessidade de energia, as comportas são abertas e a água corrente aciona turbinas. O princípio é exatamente o mesmo das esferas – mas a localização faz toda a diferença.

As centrais de armazenamento de energia geralmente têm um impacto significativo no meio ambiente, pois exigem áreas extensas. O Dr. Bernhard Ernst, do Instituto Fraunhofer de Energia Elétrica (IEE), vê aqui a vantagem do armazenamento esférico: o potencial de expansão [do armazenamento convencional por bombeamento] é limitado e as restrições naturais e ecológicas são substanciais. No fundo do mar, esses dois fatores são essencialmente inversos. Acima de tudo, a aceitação pública tende a ser significativamente maior.

Teríamos bastante espaço subaquático, mesmo considerando apenas a profundidade ideal entre 600 e 800 metros. É nessa profundidade que se encontram as melhores condições, porque...

• parâmetros como pressão, peso necessário da esfera e espessura da parede são equilibrados de forma ideal. Embora quanto maior a pressão, mais resistente a parede da esfera precise ser, a produção de energia também seria afetada se a profundidade fosse insuficiente. (Concreto especial de alta resistência ainda não é necessário nesse caso.)
• Bombas submersíveis padrão poderiam ser utilizadas.

De acordo com dados do IEE, que considera fatores além da mera profundidade, como o subsolo, sua inclinação, proximidade da costa e correntes oceânicas predominantes, determinou-se o seguinte:

Segundo cálculos de pesquisadores do Fraunhofer, o potencial global de armazenamento é de aproximadamente 820 mil gigawatts-hora. Isso equivale à eletricidade para mais de 200 mil residências por ano. Somente as dez melhores localizações europeias oferecem cerca de um quinto desse potencial. Mesmo assim, isso representaria quatro vezes a capacidade de todas as usinas hidrelétricas de bombeamento atualmente existentes na Alemanha.

Muitas vezes se critica o fato de estruturas de concreto no mar poluírem o meio ambiente. No entanto, os planos atuais para o teste na Califórnia e a documentação técnica oficial da Sperra Energy revelam uma abordagem diferente: a superfície impressa em 3D das esferas foi projetada intencionalmente para ser biorreceptiva. A textura rugosa obtida no processo de impressão visa permitir que microrganismos, algas e corais colonizem a superfície significativamente mais rápido do que no concreto moldado convencional e liso.

A Sperra se refere a essa tecnologia como Estruturas de Recifes Artificiais (Sperra Coastal Resiliency). Assim, a função de recife artificial para promover a biodiversidade marinha é uma característica planejada da usina e não um mero acaso. O monitoramento que acompanha o projeto StEnSea 2.0 tem como objetivo validar cientificamente as observações ecológicas positivas do teste preliminar no Lago de Constança, sob as condições extremas do mar profundo (Fraunhofer IEE StEnSea 2.0).

Todas as etapas que antecedem o comissionamento planejado da usina de 9 metros de altura serão agora examinadas minuciosamente nos EUA, em conjunto com os parceiros locais. Da fabricação e instalação à operação e manutenção regular, resta saber se o tamanho pretendido de 30 metros é viável para o uso diário e se o princípio de uso identificado pode realmente ser ampliado a essa escala.

"Com o teste realizado na costa dos EUA, estamos dando um passo importante rumo à ampliação e comercialização desse conceito de armazenamento", afirma Bernhard Ernst, do IEE, otimista.

Imagem | Adobe Firefly, IA generativa