Tecnologias de armazenamento de longa duração não baseadas em lítio atraíram mais de US$ 6 bilhões em investimentos na última década. No entanto, fora da China, a capacidade operacional dessas tecnologias emergentes permanece abaixo de um gigawatt-hora. Diversos desenvolvedores iniciais estagnaram, saíram do mercado ou migraram para projetos baseados em íon-lítio para manter a viabilidade financeira.

Intervenções recentes de políticas públicas trouxeram as tecnologias LDES de volta ao centro das atenções. A licitação MACSE da Itália, o Cap and Floor do Reino Unido e a futura contratação de longa duração da Alemanha têm como alvo durações mais extensas. Essas iniciativas vão além do que os mercados livres atualmente remuneram.

Mecanismos semelhantes estão surgindo ao redor do mundo. O LTESA de New South Wales busca armazenamento acima de 8 horas, mas todos os contratos da rodada mais recente foram concedidos a projetos de íon-lítio. Nos EUA, o Index Storage Credit de Nova York oferece apoio direcionado para ativos de maior duração. A Califórnia também avançou com contratações específicas de LDES, exigindo que concessionárias contratem armazenamento com duração de 8 horas ou mais.

Com licitações dedicadas a LDES sendo lançadas pela Europa e EUA, a questão é: quais tecnologias estão prontas para competir?

Esta pesquisa analisa:

• Quais tecnologias de armazenamento de longa duração existem hoje e seu grau de maturidade
• Como elas se comparam economicamente ao íon-lítio
• Onde as tecnologias alternativas de LDES agregam valor
• O que os mercados de energia realmente exigem em termos de duração de armazenamento

Para mais informações sobre este tema, entre em contato com o autor - timothee@modoenergy.com.

LDES alternativas permanecem pré-comerciais apesar de US$ 6 bilhões em investimentos

Diversas tecnologias disputam para entregar armazenamento competitivo em custo, mirando durações que o íon-lítio não consegue atender de forma econômica. O aumento de renováveis expõe lacunas de vários dias quando a geração eólica e solar é baixa. Essas tecnologias buscam preencher essa janela.

Essas tecnologias alternativas de LDES se dividem em quatro grupos:

• Sistemas eletroquímicos (baterias de fluxo, zinco híbrido, metal-ar)
• Sistemas mecânicos (ar comprimido adiabático, ar líquido, armazenamento gravitacional, hidrelétrica reversível inovadora)
• Armazenamento térmico (calor latente e sensível)
• Armazenamento químico/Hidrogênio

Apesar do investimento significativo, o progresso comercial é desigual.

Algumas tecnologias avançam. O projeto de ar líquido de 50 MW da Highview Power em Carrington atingiu fechamento financeiro em 2024. A Energy Dome implementou sua primeira bateria comercial de CO₂ na Sardenha. A Form Energy inaugurou sua primeira fábrica de baterias de ferro-ar em grande escala na Virgínia Ocidental. A Invinity entregou múltiplos projetos de baterias de fluxo de vanádio, totalizando mais de 50 MWh. A Hydrostor garantiu um LTESA para seu projeto de ar comprimido Silver City em New South Wales.

Outras estagnaram. A NGK Insulators encerrou a produção de baterias de sódio-enxofre. A Ambri se reestruturou após não conseguir comercializar sua bateria de metal líquido. A Corre Energy foi liquidada em novembro.

No geral, esse resultado misto reflete a dificuldade de competir com a cadeia de suprimentos consolidada e o histórico operacional do íon-lítio.

Essas tecnologias também miram durações bastante distintas. Baterias de fluxo e híbridas de zinco buscam 6-12 horas, onde o íon-lítio já atua, mas enfrenta preocupações de degradação em ciclos intensos.

Ar comprimido, ar líquido e alguns sistemas térmicos buscam 12-24 horas, aproveitando uma janela onde a economia do íon-lítio se torna menos favorável. Já baterias de ferro-ar visam descarga de múltiplos dias e custos extremamente baixos por MWh armazenado.

Essas promessas de duração ainda são, em grande parte, declarativas. A maioria das tecnologias não possui histórico comercial suficiente para validar desempenho em escala ou comprovar suas premissas de custo em aplicações reais.

LDES alternativas enfrentam trajetórias de custo desfavoráveis diante da queda dos preços do íon-lítio

Dados de custo para LDES alternativas ainda são escassos e frequentemente modelados, não observados. As divulgações das empresas normalmente se baseiam em projeções de curva de aprendizado, não em desempenho realizado. Ainda assim, comparar as tecnologias por duração de descarga e padrões de ciclagem permite confrontar ambições declaradas com a realidade econômica.

A hidrelétrica reversível segue dominante no mundo, com mais de 160 GW instalados. Oferece confiabilidade comprovada e baixo custo operacional onde a topografia permite. Contudo, em mercados maduros, a maioria dos sítios adequados já foi desenvolvida. Novos projetos enfrentam CAPEX elevado e longos prazos de implantação.

O íon-lítio oferece vantagem de custo para durações de até 8-10 horas. Por volta das 10 horas, essa vantagem sobre as LDES alternativas diminui.

Armazenamento de ar líquido e baterias de CO₂ apresentam resultados promissores em durações mais longas. A bateria de ferro-ar da Form Energy apresenta custos atraentes para armazenamento de múltiplos dias, mas seu histórico de implantação ainda é limitado.

Baterias de fluxo de vanádio já foram implantadas em ambientes sensíveis a incêndios e aplicações de alta ciclagem. Contudo, o custo do eletrólito segue elevado. As curvas de aprendizado têm sido pouco acentuadas para competir com o íon-lítio em escala. Acima de 10-12 horas, sua vantagem de degradação perde relevância, pois a intensidade de ciclagem diminui.

Fatores não econômicos criam nichos para LDES alternativas

O custo domina a maioria das decisões de investimento em armazenamento. Mas, em contextos específicos, requisitos de segurança, restrições de rede, vida útil dos ativos e cadeia de suprimentos podem favorecer tecnologias alternativas, mesmo com custos iniciais mais altos.

Nichos típicos onde o íon-lítio é desfavorecido:

• Ambientes sensíveis a incêndio favorecem tecnologias não inflamáveis. Áreas urbanas densas e infraestrutura crítica cada vez mais restringem baterias de íon-lítio por motivos de segurança e seguro. Baterias de fluxo, armazenamento térmico e ferro-ar enfrentam menos obstáculos de licenciamento.
• Redes isoladas valorizam longa vida útil do ativo. Ilhas e locais remotos não podem substituir facilmente o armazenamento. LDES alternativas projetadas para 30-40 anos têm vantagens sobre os 15-20 anos do íon-lítio. Mas também exigem confiabilidade comprovada e manutenção mínima. Tecnologias não comprovadas enfrentam barreiras maiores em sistemas isolados.
• Aplicações de backup e resiliência priorizam vida útil de calendário em vez de ciclagem, favorecendo tecnologias que mantêm capacidade mesmo longos períodos ociosos.
• Restrições de cadeia de suprimentos e soberania influenciam cada vez mais as contratações. O IRA americano e o European Critical Raw Materials Act favorecem materiais em larga escala e fabricação local, em vez da dependência do íon-lítio em produção asiática e minerais críticos.
• Calor industrial cria um mercado distinto. Tecnologias térmicas como as da Antora visam principalmente descarbonizar o calor de processos industriais. O armazenamento elétrico via turbina é uma expansão lógica, colocando essas soluções como complementares ao LDES voltado para a rede.

Desenvolvedores de LDES alternativas estão cada vez mais diversificando. Muitos agora combinam íon-lítio para competitividade no curto prazo com sua própria tecnologia para capturar contratos de maior duração.

Desenvolvedores de LDES alternativas estão diversificando as configurações de seus projetos. Muitos já combinam íon-lítio para viabilidade imediata com sua própria tecnologia LDES para atender licitações de maior duração.

A Energy Vault, por exemplo, entregou um projeto híbrido de íon-lítio e hidrogênio. A Highview Power está combinando armazenamento de ar líquido com íon-lítio.

Essa abordagem híbrida permite capturar receitas de mercado no curto prazo, ao mesmo tempo em que se posiciona para contratos de capacidade de longa duração junto a operadores de rede.

A demanda por armazenamento se divide em ciclos diários, lacunas de vários dias e necessidades sazonais

A viabilidade econômica do armazenamento de longa duração segue incerta nos mercados livres. Muitos projetos de LDES dependerão de contratos com operadores de rede ou reguladores para atender necessidades específicas do sistema.

Três horizontes temporais distintos dominam os usos atuais.