A Califórnia consome mais energia solar do que qualquer outro estado americano. Por isso, enfrenta um problema com o avançar dos ponteiros do relógio: a energia solar é abundante durante o dia, mas desaparece à noite, quando as pessoas chegam em casa do trabalho e a demanda por eletricidade aumenta.
Para preencher essa lacuna, as companhias de energia geralmente queimam mais combustíveis fósseis como gás natural.
Isso passou a mudar. Desde 2020, a Califórnia instalou mais baterias gigantes do que qualquer outro lugar do mundo, exceto a China. Elas podem absorver o excesso de energia solar durante o dia e armazená-lo para uso após o anoitecer.
Essas baterias desempenham um papel fundamental na rede elétrica da Califórnia, substituindo parcialmente os combustíveis fósseis à noite. Entre 19h e 22h de 30 de abril, por exemplo, as baterias forneceram mais de um quinto da eletricidade da Califórnia e, por alguns minutos, geraram 7.046 megawatts de eletricidade, equivalente à produção de sete grandes reatores nucleares.
Em todo o país, as companhias de energia estão cada vez mais usando baterias gigantes do tamanho de contêineres para lidar com a maior fraqueza da energia renovável: o fato de que o vento e o sol nem sempre estão disponíveis.
"O que está acontecendo na Califórnia é um vislumbre do que poderia acontecer com outras redes no futuro", disse Helen Kou, chefe de análise de energia dos EUA na BloombergNEF, subsidiária da Bloomberg ligada à pesquisa. "As baterias estão rapidamente passando de aplicações de nicho para deslocar grandes quantidades de energia renovável para os períodos de pico de demanda."
Nos últimos três anos, a capacidade de armazenamento de baterias nas redes do país cresceu dez vezes, para 16.000 megawatts. Este ano, espera-se que quase dobre novamente, com o maior crescimento no Texas, Califórnia e Arizona.
A maioria das baterias de rede usa tecnologia de íon-lítio, semelhante às baterias de smartphones ou carros elétricos. À medida que a indústria de veículos elétricos se expandiu ao longo da última década, os custos das baterias caíram 80%, tornando-as competitivas para armazenamento de energia em grande escala. Subsídios federais também impulsionaram o crescimento.
À medida que as baterias se proliferaram, as companhias de energia estão usando-as de maneiras inovadoras, como lidar com grandes variações na geração de eletricidade de fazendas solares e eólicas, reduzir a congestão em linhas de transmissão e ajudar a evitar blecautes durante ondas de calor escaldantes.
Na Califórnia, que estabeleceu metas ambiciosas para combater as mudanças climáticas, os formuladores de políticas esperam que as baterias de rede ajudem o estado a obter 100% de sua eletricidade de fontes livres de carbono até 2045. Enquanto o estado ainda depende muito do gás natural, um grande contribuinte para o aquecimento global, as baterias estão começando a reduzir a participação dos combustíveis fósseis no mercado. Os reguladores estaduais planejam quase triplicar a capacidade de bateria até 2035.
"O futuro é promissor para o armazenamento de energia", disse Andrés Gluski, CEO da AES Corp., uma das maiores companhias de energia do mundo. "Se você quer mais energias renováveis na rede, você precisa de mais baterias. Não vai funcionar de outra forma."
COMO AS BATERIAS FUNCIONAM NA REDE
Quando as companhias de energia começaram a conectar baterias à rede nos anos 2010, elas as usavam principalmente para suavizar pequenas interrupções no fluxo de eletricidade, por exemplo, se uma usina de energia inesperadamente saísse de operação. Muitos operadores de bateria ainda ganham a maior parte de sua receita fornecendo esses "serviços auxiliares".
Mas as companhias de energia também usam baterias para oferecer um negócio: carregar quando a eletricidade é abundante e barata e depois vender energia para a rede quando os suprimentos de eletricidade estão mais apertados e mais caros.
Na Califórnia, os preços da energia frequentemente caem por volta do meio-dia, quando o estado produz mais energia solar do que precisa, especialmente na primavera, quando o uso de ar-condicionado é baixo. Os preços então disparam à noite, quando essa fonte deixa de funcionar e os operadores da rede precisam aumentar a produção das usinas a gás ou barragens hidrelétricas para compensar.
A Califórnia agora tem 10 mil megawatts de capacidade de energia de bateria na rede, o suficiente para abastecer 10 milhões de residências por algumas horas. Essas baterias são "capazes de compensar com muita eficiência a escalada de demanda noturna, quando a energia solar diminui e a demanda dos clientes aumenta", disse John Phipps, diretor executivo de operações de rede para o Operador Independente do Sistema da Califórnia, que supervisiona a rede do estado.
As baterias também podem ajudar a rede da Califórnia a lidar com estresses de ondas de calor e incêndios florestais, disse Phipps. "Elas fizeram algumas diferenças no verão passado", disse ele. "Conseguimos atender dias de carga alta e dias de incêndio florestal quando poderíamos perder algumas linhas de energia."
No Texas, a prioridade no uso das baterias ainda está no fornecimento de serviços auxiliares, para estabilizar a rede contra interrupções inesperadas. O Texas também depende mais da energia eólica do que a Califórnia —lá, essa fonte tem padrões menos previsíveis.
O Texas, no entanto, está rapidamente alcançando a Califórnia em energia solar, e as baterias ajudam nos picos da noite. Em 28 de abril, o sol se punha quando a energia eólica ficou inesperadamente baixa e muitas usinas de carvão e gás estavam desativadas para reparo. As baterias entraram em ação, fornecendo 4% da eletricidade do Texas em um momento, o suficiente para abastecer 1 milhão de residências. No verão, as baterias ajudaram a evitar blecautes noturnos fornecendo energia adicional durante o calor recorde.
Outros estados estão seguindo o exemplo. No Arizona e na Geórgia, as concessionárias planejam instalar milhares de megawatts de capacidade de bateria para ajudar a gerenciar a crescente demanda de centros de dados e fábricas. É útil que as baterias possam ser implantadas rapidamente, disse Aaron Mitchell, vice-presidente de planejamento e precificação da Georgia Power.
No entanto, a indústria ainda enfrenta obstáculos. As baterias de íon de lítio são inflamáveis e, embora os operadores tenham tomado medidas para reduzir o risco de incêndio, algumas comunidades se opõem a projetos em seus quintais. A maioria das baterias ainda vem da China, tornando-as vulneráveis a disputas comerciais. No Texas, um fundo estadual para subsidiar usinas de gás poderia prejudicar o boom das baterias. Em outros estados, regulamentações complexas às vezes impedem as concessionárias de adicionar armazenamento de energia.
"Como esses recursos de armazenamento são novos, as regras ainda estão se atualizando", disse Natalie McIntire, que trabalha em questões de rede para o grupo ambiental Natural Resources Defense Council.
BATERIAS E MUDANÇAS CLIMÁTICAS
As baterias de rede podem ser uma ferramenta útil para reduzir as emissões que causam o aquecimento global, dizem os especialistas, embora ainda precisem de avanços adicionais em termos de custos, tecnologias e como são usadas.
Na Califórnia, ao contrário, as baterias parecem estar reduzindo as emissões de combustíveis fósseis. O uso de gás do estado em abril caiu para o nível mais baixo em sete anos. "Chegamos à conclusão de que as baterias estão substituindo o gás natural quando a geração solar está aumentando e diminuindo a cada dia", disse Max Kanter, CEO da Grid Status, uma empresa de rastreamento de dados de eletricidade.
No entanto, a Califórnia ainda obtém aproximadamente 40% de sua eletricidade do gás natural, e pode ser difícil para a tecnologia atual de baterias substituir tudo isso.
As baterias de íon de lítio de hoje geralmente só fornecem energia por duas a quatro horas antes de precisarem recarregar. Se os custos continuarem caindo, as empresas de baterias podem ser capazes de estender isso para oito ou 10 horas (é uma questão de adicionar mais pacotes de bateria), mas pode não ser econômico ir muito além disso, disse Nate Blair, um especialista em armazenamento de energia no Laboratório Nacional de Energias Renováveis.
Isso significa que podem ser necessárias tecnologias adicionais de armazenamento de longa duração. Se a Califórnia quiser depender principalmente de energia renovável, terá que lidar com períodos de uma semana sem vento e com pouco sol. Outro desafio: há muito mais energia solar disponível no verão do que no inverno, e nenhuma bateria hoje pode armazenar eletricidade por meses para gerenciar essas disparidades sazonais.
Algumas empresas estão explorando soluções. Em Sacramento, Califórnia, uma startup chamada ESS está construindo baterias "flow" que armazenam energia em eletrólitos líquidos e podem durar 12 horas ou mais. Outra startup, Form Energy, está construindo uma bateria de ferro-ar de 100 horas. Essas ideias terão que competir contra alternativas como energia nuclear, energia geotérmica avançada ou até mesmo usar hidrogênio verde para armazenar eletricidade.
Os reguladores da Califórnia dizem que podem precisar de cinco vezes mais capacidade de armazenamento até meados do século, mesmo que não esteja claro quais tecnologias prevalecerão.
"Estamos apenas no início disso", disse Phipps da Operadora Independente do Sistema da Califórnia.
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