Lítio e armazenamento de energia: baterias para as redes elétricas do futuro

Gerar mais eletricidade a partir da energia solar e eólica não é suficiente. À medida que a percentagem de energias renováveis no mix energético aumenta, as redes também têm de ser capazes de gerir quando a eletricidade é gerada e quando é necessária. É aqui que o armazenamento de energia está a desempenhar um papel cada vez mais importante.

Os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) podem armazenar eletricidade quando esta está em abundância e libertá-la quando necessário, ajudando a equilibrar o sistema elétrico e a integrar fontes renováveis variáveis, como a energia solar e eólica. Atualmente, a expansão do armazenamento em baterias está intimamente ligada à tecnologia das baterias de iões de lítio.

O lítio é, portanto, estrategicamente importante não só para a mobilidade elétrica. Está também a tornar-se cada vez mais relevante para outra parte essencial da transição energética: as redes elétricas do futuro.

A energia solar e eólica diferem da produção convencional regulável num aspeto fundamental: a sua produção depende da disponibilidade de luz solar e de vento. Uma central solar pode gerar grandes quantidades de eletricidade a meio do dia, enquanto a procura atinge o seu pico ao fim da tarde. Da mesma forma, a produção de energia eólica pode flutuar significativamente no espaço de apenas algumas horas.

À medida que a capacidade renovável se expande, a flexibilidade do sistema elétrico torna-se cada vez mais importante. Isto significa ser capaz de ajustar rapidamente a produção, o consumo e o armazenamento em resposta às condições variáveis da rede.

De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), apoiar o rápido crescimento da energia solar e eólica, em consonância com os objetivos climáticos globais, exigiria que a capacidade mundial de armazenamento de energia aumentasse aproximadamente seis vezes até 2030, atingindo 1 500 GW. No cenário de Emissões Líquidas Zero da AIE, as baterias representariam cerca de 90 % deste crescimento, atingindo 1 200 GW de capacidade instalada. (Fonte: AIE, «Baterias e Transições Energéticas Seguras», 2024).

O armazenamento não substitui a produção de energia renovável; torna as energias renováveis mais fáceis de integrar na rede elétrica. Ao armazenar eletricidade quando a produção excede a procura, a energia pode ser disponibilizada várias horas mais tarde, reduzindo o desperdício e os desequilíbrios, ao mesmo tempo que se faz um melhor uso da energia renovável.

Um BESS é muito mais do que uma grande bateria que armazena eletricidade. Pode prestar vários serviços ao sistema elétrico, muitas vezes em simultâneo.

Um dos mais importantes é o deslocamento de energia: a eletricidade é armazenada quando a oferta é abundante ou a procura é baixa e, posteriormente, libertada quando o sistema mais precisa dela. De acordo com a IRENA, esta aplicação representou aproximadamente 68 % da capacidade de armazenamento em baterias recém-instalada em 2024. (Fonte: IRENA, Custos da Produção de Energia Renovável em 2024).

As baterias também podem contribuir para o nivelamento de picos, reduzindo os períodos de pico de procura, e para a regulação da frequência, respondendo rapidamente para ajudar a manter a frequência da rede. Podem prestar serviços de equilíbrio, capacidade e apoio à rede e, em alguns casos, reduzir ou adiar a necessidade de novos investimentos em infraestruturas.

A sua capacidade de resposta rápida é uma das suas principais vantagens. A AIE identifica o armazenamento em baterias como uma das soluções mais versáteis para proporcionar flexibilidade a curto prazo. Só em 2024, foram instalados em todo o mundo aproximadamente 63 GW de novo armazenamento em baterias à escala de rede, elevando a capacidade total para cerca de 124 GW. No mesmo ano, os custos dos projetos de armazenamento em baterias diminuíram cerca de 40%. (Fonte: AIE, Eletricidade 2026).

A descida dos custos a longo prazo é ainda mais impressionante. De acordo com a IRENA, o custo total de instalação dos sistemas de armazenamento em baterias à escala industrial (BESS) diminuiu 93% entre 2010 e 2024, passando de 2 571 USD para 192 USD por kWh.

Estes desenvolvimentos económicos estão a transformar o armazenamento em baterias de uma tecnologia complementar numa parte integrante da infraestrutura da rede elétrica.

As tecnologias de armazenamento de energia não são todas iguais, nem respondem às mesmas necessidades. Existem várias soluções disponíveis para o armazenamento de longa duração, mas para aplicações que exigem armazenamento durante algumas horas, as baterias de iões de lítio tornaram-se dominantes graças à sua combinação de eficiência, resposta rápida, modularidade e custos em constante diminuição.

No entanto, o armazenamento estacionário tem prioridades diferentes das dos veículos elétricos.

Num veículo elétrico, o peso, o volume e a densidade energética são parâmetros críticos: uma bateria mais leve e compacta pode aumentar a autonomia sem adicionar peso excessivo. Numa instalação estacionária, estas restrições são geralmente menos exigentes. Em vez disso, o custo, a segurança, a estabilidade térmica, a vida útil e o número de ciclos de carga e descarga tornam-se particularmente importantes.

Esta é uma das razões pelas quais as baterias LFP (fosfato de ferro e lítio) se tornaram fundamentais para as aplicações BESS. A IRENA identifica as baterias de iões de lítio, em particular as de composição química LFP, como a tecnologia dominante em instalações à escala de rede.

Esta mudança tem também implicações para a cadeia de abastecimento de materiais para baterias. As baterias LFP não utilizam níquel nem cobalto nos seus cátodos, mas continuam a necessitar de lítio. As alterações na composição química das baterias podem, por conseguinte, alterar significativamente a procura de determinados minerais críticos, sem reduzir a importância central do lítio.

O crescimento dos sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) coloca um desafio que vai além do número de baterias instaladas. A crescente procura por armazenamento exige uma cadeia de abastecimento capaz de converter o lítio extraído em materiais adequados para a produção de baterias, utilizando processos industriais fiáveis e escaláveis.

É aqui que a De Nora dá o seu contributo.

Através da sua plataforma de eletrolisadores Enso, a De Nora aplica a decomposição eletroquímica de sais para converter sais como o cloreto de lítio e o sulfato de lítio em hidróxido de lítio. Esta via eletroquímica visa simplificar certos processos convencionais, reduzindo etapas intermédias, o consumo de reagentes e os fluxos de resíduos, ao mesmo tempo que permite a recuperação de subprodutos úteis.

A relação entre os diferentes compostos de lítio é particularmente relevante para o mercado do armazenamento de energia. As baterias LFP utilizam principalmente carbonato de lítio, enquanto a tecnologia eletroquímica da De Nora produz diretamente hidróxido de lítio (LiOH). No entanto, se produzido de forma competitiva, o hidróxido de lítio também pode servir como intermediário para a produção de carbonato de lítio através de um processo de carbonatação subsequente.

A longo prazo, o crescimento da produção primária terá também de ser complementado pela recuperação de lítio a partir de baterias em fim de vida. As mesmas tecnologias de refinação podem ajudar a recuperar valor dos fluxos contendo lítio gerados pela reciclagem de baterias, devolvendo o material ao ciclo de produção.

O armazenamento de energia destaca, portanto, outra dimensão da importância do lítio para a transição energética. Para além de alimentar milhões de veículos elétricos, as baterias de lítio podem ajudar a tornar as redes elétricas mais flexíveis, resilientes e capazes de integrar volumes crescentes de energia renovável.

O desafio irá, consequentemente, estender-se para além da instalação de mais sistemas de armazenamento de energia por baterias (BESS). Significará também construir uma cadeia de abastecimento de lítio capaz de fornecer os materiais necessários à escala industrial e, cada vez mais, de manter esses materiais em circulação.