Minas abandonadas podem virar baterias de gravidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/01/2023

Esquema do sistema subterrâneo de armazenamento de energia por gravidade, que usa areia como meio de armazenamento.
[Imagem: Hunt et al. - 10.3390/en16020825]

Baterias de gravidade

O conceito de baterias de gravidade, ou baterias gravitacionais, tem sido longamente discutido como uma forma de guardar a energia das fontes renováveis, tipicamente intermitentes, para que a eletricidade possa ser injetada na rede de distribuição de forma constante e confiável.

A ideia básica é que alguma substância - que pode ser água ou areia - seja colocada em uma posição mais elevada usando a eletricidade gerada por energia solar ou eólica, entre outras; quando a eletricidade é necessária, a substância desce para um ponto mais baixo por gravidade, gerando eletricidade de forma similar à água armazenada na represa de uma hidrelétrica.

Ao contrário das mais conhecidas baterias de fluxo - grandes tanques nos quais a energia fica guardada na forma de compostos químicos -, que podem ser instaladas em qualquer lugar, as baterias de gravidade dependem de relevos muito específicos para que se tornem viáveis técnica e economicamente.

Uma equipe internacional, da qual fazem parte dois pesquisadores brasileiros, fez agora a proposta mais ampla e mais completa para usar minas abandonadas, ou exauridas, como estrutura para armazenamento de areia e seu uso para geração de eletricidade.

O conceito, batizado de "Armazenamento Subterrâneo de Energia por Gravidade" (ASEG), conta com a participação dos professores Roberto Brandão, da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), e Walter Leal Filho, formado pela UFBA (Universidade Federal da Bahia) e atualmente na Universidade de Hamburgo, na Alemanha.

O custo de implantação da bateria gravitacional é baixo porque basta um elevador flexível, que trafega carregado de areia e retorna "murcho", ocupando pouco espaço na lateral do elevador.
[Imagem: Hunt et al. - 10.3390/en16020825]

Armazenar energia usando areia

A proposta é uma adaptação de uma ideia já divulgada pelo professor Julian Hunt, do IIASA (Instituto Internacional de Análise de Sistemas Aplicados), na Áustria, para armazenar energia em áreas montanhosas usando areia, que tem a grande vantagem de não evaporar, não vazar e não causar infiltrações nas estruturas.

Outra grande vantagem em relação a outros métodos de armazenamento de energia, como as baterias comuns, é que não há perda de energia por auto-descarga ao longo do tempo. Como o meio de armazenamento de energia é a areia, ela continuará lá intacta, guardando a energia seja por semanas ou anos.

E ainda é possível dispensar as montanhas nas regiões onde há minas já exauridas, onde não há mais minério a ser explorado, o que pode baratear muito o custo da bateria de gravidade.

A areia é armazenada nos túneis das minas, de onde o minério foi retirado. Um tipo bastante comum de mineração é conhecido como "câmara e pilar", onde uma parte do minério é retirado e outra é deixada, criando grandesa salões com colunas naturais. Essa estrutura de mina é a que mais fornece espaço para o armazenamento da areia. Mas há outras vantagens em usar uma mina.

"As minas já contam com infraestrutura básica e estão conectadas à rede elétrica, o que reduz significativamente o custo e facilita a implantação de usinas ASEG [Armazenamento Subterrâneo de Energia por Gravidade]," justifica Hunt.

Mapear minas exauridas é uma tarefa mais difícil do que parece.
[Imagem: Hunt et al. - 10.3390/en16020825]

Reaproveitamento de minas abandonadas

A equipe fez uma extensa pesquisa em nível mundial, tentando mapear as minas abandonadas e verificando aquelas com potencial para serem usadas como baterias gravitacionais. Como esperado, os países onde a mineração é forte são os que mais podem tirar proveito da técnica.

"Estima-se que pelo menos 50.000 delas existam na Austrália; mais de 550.000 foram encontradas nos EUA, incluindo mais de 100.000 que representam um risco ambiental significativo; e mais de 10.000 são conhecidas no Canadá. Minas antigas, minas excepcionalmente pequenas e aquelas localizadas longe de centros populacionais, raramente são documentadas, e algumas minas abandonadas só são encontradas quando ocorre um acidente," contou a equipe.

Com tanta imprecisão, os pesquisadores incluíram em suas estimativas as minas documentadas mais profundas do mundo. E, mesmo com tamanha restrição, o potencial do armazenamento de energia por gravidade impressionou.

"Estima-se que a tecnologia tenha um potencial global de 7 a 70 TWh, com a maior parte desse potencial concentrado na China, Índia, Rússia e EUA. Os custos de investimento para implantação de uma bateria gravitacional em uma mina abandonadas giram entre US$1 a US$10 por kWh, e os custos de capacidade de energia ficam em torno de US$ 2.000/kW," escreveu a equipe.

"Para descarbonizar a economia, precisamos repensar o sistema energético com base em soluções inovadoras utilizando os recursos existentes. Transformar minas abandonadas em armazenamento de energia é um exemplo de muitas soluções que existem ao nosso redor, e só precisamos mudar a forma como as implementamos, " disse Behnam Zakeri, membro da equipe.

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