Instituto alemão desenvolve esferas de concreto no fundo do mar para armazenar energia renovável

O instituto alemão Fraunhofer IEE desenvolveu o projeto StEnSea, que propõe o armazenamento de eletricidade proveniente de fontes renováveis por meio de esferas ocas de concreto instaladas no fundo do mar. A tecnologia adapta o conceito de armazenamento hidrelétrico por bombeamento — comum em terra com reservatórios em diferentes níveis — para o ambiente marinho, utilizando a pressão natural da água em grandes profundidades para substituir a infraestrutura convencional.

O funcionamento do sistema ocorre em ciclos de carga e descarga. Quando a esfera está vazia, ela representa uma unidade carregada. Para liberar a energia, abre-se uma válvula que permite a entrada da água do mar sob pressão, movimentando uma bomba-turbina e acionando um gerador que envia eletricidade à rede. O processo inverso, que utiliza energia elétrica para retirar a água do interior da estrutura, recompõe a capacidade de armazenamento.

Estudos do instituto indicam que a profundidade ideal para essas instalações situa-se entre 600 e 800 metros, faixa que oferece o melhor equilíbrio entre a pressão da água, o peso da estrutura, a espessura das paredes da esfera e a eficiência dos equipamentos submersos. Em uma aplicação comercial, cada unidade teria 30 metros de diâmetro, pesaria cerca de 20 mil toneladas e possuiria capacidade de 20 MWh, com potência entre 5 e 7 MW e eficiência de 80%.

A viabilidade do conceito foi testada inicialmente no Lago de Constança, na fronteira entre Alemanha, Suíça e Áustria, durante o inverno de 2016/2017. Na ocasião, foi utilizada uma esfera de 3 metros de diâmetro a 100 metros de profundidade para validar a operação automatizada, a instalação e a retirada da estrutura sob pressão real. O experimento, que incluiu proteções na entrada de água para resguardar a fauna aquática, demonstrou baixo impacto ambiental e elevou a maturidade tecnológica do projeto.

A fase atual, denominada StEnSea 2.0, prevê a instalação de um protótipo em escala 1:3 na costa da Califórnia, próximo a Long Beach. Com previsão de operação até o fim de 2026, a estrutura terá 10 metros de diâmetro, peso de 1.000 toneladas e operará entre 500 e 700 metros de profundidade, com potência e capacidade entre 0,5 e 1 MW/MWh. A fabricação da esfera será realizada pela empresa americana Sperra, via impressão 3D em concreto e métodos convencionais, enquanto a Pleuger Industries desenvolve a unidade técnica de controle e bombeamento.

O sistema foi projetado para mitigar a oscilação de fontes como solar e eólica, permitindo a estabilização da rede, reserva operacional e a arbitragem de energia — armazenando eletricidade quando os preços são baixos para liberá-la em momentos de maior custo. Há também a possibilidade de instalação próxima a parques eólicos offshore.

A tecnologia pode ser organizada em parques modulares de esferas interligadas. O potencial técnico global estimado é de 817 TWh, considerando a inclinação do fundo do mar, a profundidade e a proximidade de portos e redes elétricas. O desenvolvimento conta com financiamento de quase € 3,4 milhões do governo alemão e cerca de US$ 4 milhões do Departamento de Energia dos Estados Unidos. O protótipo na Califórnia será decisivo para analisar custos, manutenção e confiabilidade, definindo se a solução pode transitar do estágio de demonstração para a aplicação prática.