As células de baterias de íons de sódio são fabricadas em grande parte com os mesmos equipamentos e etapas de processo utilizados nas células de lítio, o que ajudou a acelerar a produção em comparação com químicas alternativas, como baterias de fluxo ou de níquel-hidrogênio. À medida que a capacidade das células aumenta, os projetos estão agora validando a aplicabilidade e o valor dessa química não baseada em lítio.
Mas, enquanto a capacidade produtiva foi construída, os requisitos para projetos nos Estados Unidos mudaram. Os limites de conteúdo doméstico e as restrições relacionadas a entidades estrangeiras de preocupação (FEOC) agora influenciam fortemente o que um desenvolvedor pode utilizar, ao mesmo tempo em que afetam a otimização econômica dos projetos. Os requisitos de duração e despacho há muito determinam as escolhas tecnológicas e de engenharia, mas as novas exigências, combinadas ao foco crescente em segurança, licenciamento e avaliação geral de riscos, estão criando um novo modelo para avaliar sistemas de armazenamento de energia em baterias. Agora, são o projeto e suas necessidades que definem a duração e o perfil de despacho, e os equipamentos precisam ser projetados para atendê-los.
O que dizem os cálculos de conteúdo doméstico
As exigências de conteúdo doméstico, as ordens relativas ao sistema de transmissão em massa (Bulk-Power System) e as restrições a FEOCs transformaram a documentação de aquisição em uma avaliação complexa, que precisa equilibrar requisitos de engenharia, aquisição, economia e segurança. Os desenvolvedores precisam rastrear a origem das células, a procedência dos materiais do cátodo e do ânodo, o local de acabamento das células e de integração do sistema, os sistemas de conversão de potência (PCS) e a estrutura societária de cada entidade ao longo dessa cadeia.
As baterias de íons de sódio têm vantagens estruturais nesse aspecto porque contornam cadeias de suprimento de minerais concentradas que, de outra forma, restringem a aquisição de lítio, níquel, cobalto e manganês. O sódio é abundante e está disponível com fornecedores norte-americanos. Portanto, transferir para os Estados Unidos a produção de células de sódio exige uma parcela do esforço necessário para nacionalizar uma capacidade equivalente de células de lítio. É por isso que aumentou o número de fabricantes norte-americanos que estão abrindo ou anunciando novas linhas de produção de íons de sódio especificamente para se enquadrar do lado favorável dessas políticas.
Por sua vez, os desenvolvedores estão aprendendo a fazer a pergunta sobre a origem dos componentes mais cedo, porque deixar isso para uma etapa posterior do projeto é mais caro e mais difícil de corrigir. Trocar um fornecedor de células depois que um projeto foi concebido em torno das dimensões específicas de um gabinete ou de um determinado projeto térmico normalmente não é apenas uma substituição equivalente.
É nesse ponto que os integradores desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de produtos acabados que atendam aos requisitos de conteúdo doméstico e país de origem. Os integradores sediados nos Estados Unidos são responsáveis por desenvolver soluções de sistemas que atendam tanto aos requisitos já estabelecidos quanto às novas exigências que o setor vem enfrentando após a Ordem Executiva 14421, que afeta o sistema elétrico de potência em massa (Bulk Power System).
Dados de segurança começam a aparecer no planejamento dos projetos
A segurança é outra área em que a aquisição e a integração desempenham um papel fundamental na escolha da tecnologia. As diferentes químicas de íons de sódio apresentam características bastante distintas, e tratá-las como uma única categoria passou a ser um erro no processo de diligência. Algumas células de sódio, por exemplo, apresentam comportamento semelhante ao das células de lítio em testes de abuso, enquanto outras permanecem fora de condições de fuga térmica em situações nas quais células de lítio produzem chamas visíveis no nível da célula.
Os dados dos testes UL 9540A transformam essas diferenças em parâmetros de engenharia. Os resultados dos testes nos níveis de célula, módulo, unidade e instalação orientam o dimensionamento de sistemas de alívio de deflagração, sistemas de supressão, distâncias de segurança em relação aos limites dos lotes e às estruturas ocupadas, além do plano de resposta dos serviços de emergência. Cada um desses elementos implica custos e impactos no cronograma. Uma química que passa pelos testes no nível da célula sem produzir chamas fornece à autoridade competente e à seguradora uma base concreta para avaliação — e ao desenvolvedor, um projeto de implantação que pode ser efetivamente acomodado no local.
Os desenvolvedores que avaliam propostas de sistemas de íons de sódio neste momento precisam perguntar quais níveis de teste foram realizados e solicitar o relatório completo, não apenas um resumo. Dois sistemas que utilizem a mesma química podem resultar em escopos de infraestrutura auxiliar (balance of plant) muito diferentes, e essas diferenças tendem a ter mais peso em locais urbanos restritos ou em instalações de data centers do que praticamente qualquer outro item da proposta.
Projetos estacionários compram sistemas
Um projeto de uma concessionária de energia ou de um data center nos Estados Unidos compra um sistema integrado. Os desenvolvedores precisam de algo que possam adquirir, instalar, certificar, manter e operar dentro das condições regulatórias e de aquisição do mercado em que estão construindo.
Uma arquitetura de produto concebida desde o início para armazenamento estacionário se comporta de maneira diferente em campo daquela adaptada posteriormente a partir de uma arquitetura originalmente desenvolvida em laboratório. Variáveis como perfis de ciclos, gerenciamento térmico e acesso para manutenção são determinadas por decisões tomadas no nível do sistema e são difíceis de modificar depois que o formato da célula foi definido.
A duração também faz parte dessa discussão, porque o desempenho de um sistema durante o período de descarga exigido pelo projeto está naturalmente entre as primeiras questões levantadas por um desenvolvedor. Uma solução concebida para operação estacionária pode ser avaliada de acordo com o próprio perfil de despacho do projeto.
O que isso significa para um desenvolvedor
Uma bateria de íons de sódio adequada para um projeto nos Estados Unidos é fabricada no país, integrada localmente e suficientemente documentada para passar pelas avaliações de conteúdo doméstico. Ela também precisa ser testada segundo um padrão de segurança que reduza o escopo da infraestrutura auxiliar e ser entregue como um sistema que uma concessionária ou operador de data center possa colocar em operação dentro do cronograma.
Isso reduz consideravelmente o universo de opções em comparação com o que os números globais de capacidade de produção de íons de sódio podem sugerir. Mas essa combinação existe, e os desenvolvedores já estão contratando esse tipo de solução. A Juniper Energy, por exemplo, assinou neste ano um acordo que contempla mais de 500 MWh de projetos de armazenamento com baterias de íons de sódio, começando por um projeto de 80 MWh na Califórnia, com entrada em operação comercial prevista para 2027.
Estruturas de aquisição desse tipo podem ser viabilizadas quando os fornecedores conseguem responder às questões de conteúdo doméstico e segurança no mesmo documento e quando a tecnologia faz parte de um sistema pronto para implantação, e não apenas de uma “célula promissora”.
O volume global de produção de células já respondeu à pergunta sobre se as baterias de íons de sódio podem ser fabricadas. Agora, a questão é saber se os projetos norte-americanos conseguem responder às perguntas mais específicas sobre como e quais baterias de íons de sódio podem ser construídas, licenciadas, seguradas e operadas no país.
Os desenvolvedores que avaliarem as propostas com base nesses critérios encontrarão um universo menor do que os números de capacidade divulgados nas manchetes sugerem, embora consideravelmente mais fácil de avaliar.
Randy Selesky é diretor comercial da ESS, Inc., fornecedora de soluções de armazenamento de energia não baseadas em lítio. Anteriormente, Selesky ocupou cargos executivos na VoltStorage, EnerVenue e Enernet Global.
