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 alternativas emergentes permanece abaixo de um gigawatt-hora. Vários 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 foco. As licitações MACSE da Itália, LDES Cap and Floor do Reino Unido e o planejado procurement de longa duração da Alemanha visam períodos mais longos de armazenamento, indo além do que os mercados livres atualmente remuneram.

Mecanismos semelhantes estão surgindo globalmente. O LTESA de New South Wales busca armazenamento de mais de 8 horas, mas na rodada mais recente todos os contratos foram para 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 licitações específicas de LDES, exigindo que concessionárias contratem armazenamento com duração de 8 horas ou mais.

Com licitações dedicadas de LDES sendo lançadas na Europa e nos 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 se comparam economicamente ao íon-lítio
• Onde as alternativas ao 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.

Alternativas ao LDES seguem pré-comerciais apesar de US$ 6 bilhões em investimentos

Diversas tecnologias disputam para oferecer armazenamento competitivo em custo, mirando durações que o íon-lítio não consegue atender economicamente. O aumento das renováveis expõe lacunas de múltiplos dias quando a geração eólica e solar está baixa. Essas tecnologias buscam preencher essa janela.

Essas alternativas ao LDES se dividem em quatro famílias:

• 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 estão avançando. O projeto de 50 MW de Highview Power com ar líquido em Carrington atingiu fechamento financeiro em 2024. A Energy Dome implantou sua primeira bateria comercial de CO₂ na Sardenha. A Form Energy inaugurou sua primeira fábrica de baterias de ferro-ar em larga escala na Virgínia Ocidental. A Invinity entregou vários projetos de baterias de fluxo de vanádio, totalizando mais de 50 MWh. A Hydrostor garantiu um LTESA para seu projeto de ar comprimido em Silver City, 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 visam durações muito diferentes. Baterias de fluxo e híbridas de zinco miram 6-12 horas, onde o íon-lítio já opera, mas enfrenta preocupações com degradação em ciclos intensos.

Ar comprimido, ar líquido e alguns sistemas térmicos buscam 12-24 horas, buscando uma janela onde a economia do íon-lítio se torna menos certa. Já as baterias de ferro-ar miram descarga de múltiplos dias e buscam custo extremamente baixo por MWh armazenado.

Essas promessas de duração ainda são, em grande parte, declarativas. A maioria das tecnologias não possui backlog comercial suficiente para validar desempenho em escala ou comprovar custos em operações reais.

Alternativas ao LDES enfrentam trajetórias de custo desfavoráveis diante da queda de preços do íon-lítio

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

A hidrelétrica reversível segue dominante globalmente, com mais de 160 GW instalados. Oferece confiabilidade comprovada e baixos custos operacionais onde a topografia permite. Porém, em mercados maduros, a maioria dos locais adequados já foi desenvolvida. Novos projetos enfrentam CAPEX alto e longos prazos.

O íon-lítio oferece vantagem de custo para durações de até 8-10 horas. Por volta de 10 horas, a vantagem do íon-lítio sobre alternativas ao LDES diminui.

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

Baterias de fluxo de vanádio já foram usadas em ambientes sensíveis a incêndios e aplicações de alto ciclo. No entanto, o custo do eletrólito ainda é elevado. As curvas de aprendizado têm sido pouco acentuadas para competir com o íon-lítio em escala. Acima de 10-12 horas, a vantagem de menor degradação perde relevância, pois a intensidade dos ciclos diminui.

Fatores não relacionados ao custo criam nichos para alternativas ao LDES

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

Nichos típicos onde o íon-lítio está em desvantagem:

• 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 barreiras de licenciamento.
• Redes isoladas valorizam longa vida útil do ativo. Ilhas e locais remotos não podem substituir facilmente o armazenamento. Alternativas ao LDES projetadas para 30-40 anos têm vantagem sobre os 15-20 anos do íon-lítio. Mas esses locais também exigem confiabilidade comprovada e baixa manutenção. Tecnologias não comprovadas enfrentam barreiras maiores em sistemas isolados.
• Aplicações de backup e resiliência priorizam vida útil de calendário em vez de ciclos, favorecendo tecnologias que mantêm capacidade após longos períodos de inatividade.
• Cadeia de suprimentos e soberania cada vez mais influenciam compras. O IRA americano e o European Critical Raw Materials Act favorecem materiais em massa e produção local em vez da dependência do íon-lítio de produção asiática e minerais críticos.
• Calor industrial cria um mercado distinto. Tecnologias térmicas como as da Antora visam principalmente descarbonizar calor de processo industrial. O armazenamento elétrico via turbina é uma expansão lógica, colocando-as como complemento ao LDES focado em rede.

Desenvolvedores de alternativas ao LDES estão diversificando suas configurações. Muitos agora combinam íon-lítio com sua própria tecnologia LDES. O íon-lítio captura receitas de curto prazo, enquanto o LDES busca contratos de longo prazo.

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

Essa abordagem híbrida permite captar receitas de mercado no curto prazo e se posicionar para apoio contratado de operadores de rede visando capacidade de longa duração.

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

A economia do armazenamento de longa duração segue incerta em mercados livres. Muitos projetos de LDES dependerão de apoio contratado de operadores de rede ou reguladores para atender necessidades específicas do sistema.

Três escalas de tempo distintas dominam os usos atuais.