Um estudo de investigadores portugueses analisou diferentes possibilidades de armazenamento de energia com ar comprimido em rochas porosas em profundidade. No melhor cenário, um reservatório poderia armazenar energia suficiente para o consumo de uma pequena cidade.
Armazenar energia no subsolo: parece ficção científica mas é uma prática que não é propriamente nova no contexto da investigação geológica. Conhecida desde a década de 70 do século passado com as primeiras experiências em cavernas de sal na Alemanha, o processo representa um mundo de possibilidades no campo da energia renovável e da necessidade de armazenamento que este acarreta.
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"Um dos problemas que existe com a transição energética é a existência de uma maior disponibilidade de energia de fontes renováveis, que não é possível ser armazenada", explica à Euronews Ricardo Pereira, investigador do GeoBioTec da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa. "É possível utilizar esse excedente de energia elétrica e armazená-lo temporariamente nas rochas na subsuperfície, a 500, 1000, 2000 metros", explica o investigador português.
"Ao utilizar a terra, as rochas, como uma espécie de bateria, nós podemos armazenar quantidades de energia que podem alimentar pequenas cidades, e esta é a grande vantagem desta tecnologia".
No caso das rochas porosas, o processo consiste em alimentar compressores de ar através do excedente de eletricidade, produzida a partir de fontes renováveis como torres eólicas ou painéis solares, que depois empurram o ar, sem hidrogénio nem CO2 e, por isso, sem risco de explosão, através de um poço até uma camada de rocha porosa em profundidade.
O ar vai preenchendo os espaços entre os grãos da rocha, que normalmente estão cheios de água salgada não potável. Essa água é empurrada, sem contaminar nada que seja usado para consumo humano. O ar fica ali retido, sob pressão, tal como uma bateria "carregada", que pode ser utilizada à medida das necessidades.
Quando necessário, o ar comprimido sobe pelo poço, descomprime, e essa força aciona turbinas à superfície que geram eletricidade, tal como uma central convencional, mas sem queimar combustível.
Ricardo Pereira é um dos cientistas portugueses que elaboraram um estudo que procurou entender a quantidade de energia que se poderia armazenar, perante as especificidades de diferentes condições rochosas.
"Este estudo vem ponderar, perante as condições geológicas, em diferentes profundidades**, quanta energia é que efetivamente se podia armazenar com diferentes variáveis físicas ou termodinâmicas**", explica à Euronews, indicando que, perante a análise, "foram desenvolvidos diferentes cenários", que pretendem dar "dar uma ideia da energia máxima que se pode armazenar em diferentes profundidades".
Energia armazenada para uma cidade
Entre as prioridades energéticas da Comissão Europeia está o aumento da capacidade de armazenamento de energia, considerado "indispensável". A Europa dispõe atualmente de cerca de 55 gigawatts de capacidade de armazenamento. O objetivo é atingir 200 gigawatts até 2030, de forma a resolver as restrições de rede, que aumentam o risco de apagões e a dependência de combustíveis fósseis importados.
É neste défice de gigawatts que o armazenamento de ar comprimido em rochas porosas pode entrar: ao contrário das baterias de iões de lítio, que dominam a corrida atual, esta tecnologia visa armazenamento de longa duração, aproveitando um recurso natural disponível em larga escala.
A investigação, uma parceria entre investigadores da Universidade Nova de Lisboa e do Insituto Dom Luiz da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, publicada na revista Geoenergy, concluiu que, perante os cenários anailsados, "um único sistema adiabático-isobárico é o mais favorável, capaz de proporcionar até 156 kWh m−3 de densidade energética e atingir até 1 TWh de capacidade de armazenamento a uma profundidade máxima de operação de 3000 m".
"É lógico que isto é o cenário máximo, em que todas as condições ótimas estão reunidas", reforçou Ricardo Pereira, indicando que estes valores representam, no entanto, "uma ideia da dimensão máxima e de potencial" do processo.
"Entre um valor mínimo estimado e um valor máximo teórico também estimado, há toda uma gama de possibilidades, mas este estudo, o que demonstra, é que um único reservatório, e estamos a falar da simulação para um único caso, na situação mais benéfica, este 1 TWh aproxima-se muito do consumo de algumas cidades médias em Portugal".
"Black start": consequências do apagão podiam ter sido mitigadas?
Além de uma grande capacidade de armazenamento, este processo funciona através do chamado "black start", ou seja, capacidade de um sistema elétrico arrancar sem estar dependente da rede.
"O ar comprimido é quase imediato e portanto permite ligar e desligar quase de forma instantânea", explica o investigador, permitindo dessa forma estabilizar a rede elétrica, algo útil em situações como a do apagão ibérico. "É algo que, se calhar, se tivéssemos já a funcionar em 2025, poderia ter evitado alguns desses problemas", afirmou Ricardo Pereira.
"É lógico que o problema do apagão foi bastante mais extenso e isto não seria uma receita mágica para resolver uma situação equivalente, (...) mas permitiria ajudar a gerir a potência na rede."
Segundo o investigador, determinar as zonas e características geográficas em Portugal nas quais seria possível implementar processos deste tipo é um trabalho de investigação atualmente em curso, mas o estudo permite já avançar com conclusões claras que permitem ajudar esse mapeamento.
"Este é realmente um dos aspetos inovadores deste estudo, é que vem demonstrar, primeiro, quanto mais fundo conseguimos ter o nosso reservatório em rochas porosas, mais energia se consegue libertar", indicou Ricardo Pereira, reforçando que, festa forma, é possível "comparar com os consumos de certas localidades no litoral, principalmente algumas cidades que são mais industrializadas, e que impacto é que isso poderia ter até na própria descarbonização de certas regiões, aumentar a independência energética face ao consumo de combustíveis fósseis".
Entre as zonas referidas com grandes potencialidades estão Lisboa e Almada, ambas com grande densidade populacional e industrial.
Legislação é o principal entrave
Para já, em Portugal a tecnologia é apenas algo no papel, com um horizonte de aplicação, de acordo com o investigador, de cinco a dez anos, entre as diferentes fases que esta requer: estudo geológico, perfuração de poços, projeto piloto e entrada em funcionamento.
"Há todo um conjunto de estudos que têm de ser feitos, logo à partida do reconhecimento da geologia da subsuperfície para um determinado local. Cada projeto é, por si, um desafio técnico e, portanto, só os estudos preliminares já demoram algum tempo", explicou.
Segundo Ricardo Pereira, em termos de viabilidade financeira, o armazenamento de energia com ar comprimido surge como uma solução, "bastante vantajosa", nomeadamente em comparação de custos com outras como o hidrogénio verde, "que tem custos muito elevados".
Segundo o investigador, a China é um dos principais países a investir em projetos do género, com vários em curso e em estudo. Na Europa, a Alemanha também apresenta alguns projeto ainda que sem muitos resultados, até porque "estas tecnologias demoram os seus anos a serem planeadas, a fazer toda a engenharia e entrar em funcionamento".
Em Portugal, o entrave principal não é económico, mas sim regulatório.
"Até à data, que eu tenha conhecimento, não existe legislação específica para poder implementar projetos destes em Portugal. Tudo o que está debaixo dos nossos pés é do Estado, é de todos nós, e, portanto, tem de haver regulamentação específica para este tipo de tecnologia, tal como há neste momento já para o armazenamento de dióxido de carbono", indicou o investigador.
"Mesmo que uma empresa, ousada, com intenção de investimento, quisesse um trabalho de estudo para posteriormente fazer um piloto e chegar à fase de produção, sem lei, não é possível fazer. (...)Há aqui uma barreira efetiva que não permite às empresas em Portugal iniciar sequer um estudo minimamente sólido".
Em Portugal, segundo o investigador, falta conhecer a fundo o impacto da tecnologia no consumo energético a nível nacional. "Podemos pensar que, se numa determinada localidade podemos reduzir em 5, 10 ou em 15% o consumo de gás natural durante a noite, que impacto é que isso tem a nível local ou até nacional", explica, reforçando que o país tem uma área geológica extensa com bastante potencial.
"Conhecendo a geologia, e estamos a falar numa primeira análise de uma faixa que vai de Lisboa até Aveiro, na geologia a chamada Bacia Lusitânica, que tem todo um conjunto de rochas com potencial para servir de reservatório. Estamos a falar de uma área imensa e ao mesmo tempo de uma área que é das que está mais industrializada no país, que tem uma forte implementação de energia eólica, solar e até hídrica, ou seja, com disponibilidade de energia para alimentar este processo".
Com os estudos feitos até ao momento, do ponto de vista de sustentabilidade ambiental, Ricardo Pereira acredita que a "metodologia tem pernas para andar". Poderá mesmo ser uma solução para a rede energética e, mediante uma série de compromissos, "se calhar, daqui a dez anos, se tudo correr bem, termos os projetos de ar comprimido a funcionar e auxiliar na gestão de rede e a diminuir os problemas da energia de forma acessível, com custos razoáveis", defende.