Esferas de concreto instaladas no fundo do oceano estão sendo testadas como solução para armazenamento de energia
- trapichedperrone
- 12 de ago.
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Como armazenar o excedente de energia gerado por painéis solares e turbinas eólicas? A resposta pode estar no fundo do mar. Pesquisadores alemães desenvolveram o projeto inovador Stored Energy at Sea (StEnSea), que propõe o uso de esferas de concreto submersas como uma solução eficiente para armazenar e gerar energia a partir da pressão da água em grandes profundidades.
A ideia foi concebida em 2011 pelos professores Horst Schmidt-Böcking e Gerhard Luther. O sistema é conectado à rede elétrica por meio de um cabo submarino, que pode ser ligado tanto a uma subestação em terra quanto a uma estação transformadora flutuante, como as usadas em parques eólicos offshore. Para armazenar energia, uma motobomba retira a água do interior da esfera, bombeando-a contra a pressão exercida pela coluna d’água ao redor. Esse processo cria um reservatório de energia potencial, deixando o sistema pronto para um novo ciclo de geração.
Em um teste de campo realizado no Lago de Constança com uma esfera de três metros de diâmetro, pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Economia de Energia e Tecnologia de Sistemas de Energia, em parceria com outras instituições, demonstraram que o conceito é tecnicamente viável e opera com eficiência.
“Usinas hidrelétricas reversíveis são especialmente eficazes para o armazenamento de eletricidade por períodos que variam de algumas horas a alguns dias. No entanto, seu potencial de expansão é bastante limitado em escala global. Por essa razão, estamos adaptando seu princípio de funcionamento para o ambiente submarino — onde as restrições ambientais e ecológicas são consideravelmente menores. Além disso, a aceitação pública tende a ser muito mais favorável”, explica o Bernhard Ernst, gerente sênior de projetos do Instituto Fraunhofer.
Princípio de funcionamento
De acordo com o Instituto Fraunhofer, o projeto utiliza esferas oc o de concreto com 9 metros de diâmetro e cerca de 400 toneladas cada. Essas estruturas são submersas entre 600 e 800 metros de profundidade, onde a elevada pressão da água permite acionar turbinas com altíssima eficiência.
As unidades são dispostas em série e interligadas eletricamente, formando um sistema de armazenamento de energia inspirado no princípio das usinas hidrelétricas por bombeamento, porém, adaptado ao ambiente submarino. Nesse modelo, a energia excedente é usada para bombear água para fora das esferas, criando um reservatório de energia potencial. Quando necessário, a água retorna sob pressão, acionando as turbinas para gerar eletricidade.
O sistema StEnSea (Stored Energy at Sea) é composto por dois módulos principais:
Esfera oca de concreto, que atua como câmara de armazenamento;
Unidade técnica cilíndrica, que abriga a bomba-turbina, uma válvula controlável e os componentes do sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), responsável pela supervisão e controle automatizado do processo.
Essa unidade técnica é projetada para ser removível, o que facilita operações de manutenção e reparo sem necessidade de intervenção direta na esfera principal.
Funcionamento do ciclo de armazenamento
Quando a esfera está vazia, o sistema de armazenamento é considerado totalmente carregado. Na fase de descarga, ao abrir a válvula controlável, a água do entorno flui para o interior da esfera através da unidade técnica, acionando a turbina acoplada ao gerador. Esse movimento converte energia hidráulica em energia elétrica, que é então injetada na rede.
A recarga do sistema ocorre no sentido inverso: utilizando energia da própria rede, a motobomba remove a água de dentro da esfera, bombeando-a contra a pressão da coluna d’água externa. Esse processo restaura a condição de “esfera vazia”, pronta para um novo ciclo de geração.
As estimativas do Instituto Fraunhofer indicam um custo de armazenamento em torno de 4,6 centavos de euro por quilowatt-hora (kWh). O investimento necessário gira em torno de 1.354 euros por quilowatt (kW) de potência instalada e 158 euros por kWh de capacidade de armazenamento.
A vida útil das esferas de concreto varia entre 50 e 60 anos, enquanto os componentes eletromecânicos, como bombas-turbinas e geradores, devem ser substituídos a cada 20 anos, conforme o ciclo operacional.
Próximos passos
Após o teste bem-sucedido no Lago de Constança, o projeto StEnSea recebeu um aporte de US$ 4 milhões do Departamento de Energia dos Estados Unidos. Com esses recursos, o Instituto Fraunhofer planeja instalar, em 2026, um protótipo em escala real, fabricado por impressão 3D, na costa de Long Beach, Califórnia.
A próxima etapa envolve testes em águas profundas, sob condições reais de operação offshore. O novo projeto tem como objetivo investigar todas as fases envolvidas na fabricação, instalação, operação e manutenção de uma esfera de 30 metros de diâmetro, bem maior que o modelo anterior.
Os pesquisadores buscam avaliar a viabilidade técnica e econômica da aplicação das soluções desenvolvidas até aqui em esferas de grande escala, ampliando o potencial da tecnologia para uso comercial em larga escala.
“Com o armazenamento esférico StEnSea, desenvolvemos uma tecnologia de baixo custo, especialmente adequada para armazenamento de curto e médio prazo. Com o teste na costa dos Estados Unidos, estamos dando um grande passo rumo à escalabilidade e comercialização desse conceito de armazenamento”, conclui Ernst.
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