Por Andy Colthorpe 12 de abril de 2023

A startup ‘CO2 Battery’ Energy Dome foi fundada apenas em 2020, mas já chamou a atenção da mídia e dos investidores.

A empresa, com sede em Lombardi, Itália, foi lançada pelo CEO Claudio Spadacini para atender à necessidade de armazenamento de energia de longa duração (LDES) em escala. Um demonstrador comercial em escala de megawatts já está funcionando na Sardenha , combinando o armazenamento de energia sob uma cúpula inflável que é considerada segura, padronizada e crucialmente barata.

A empresa de energia dinamarquesa Ørsted está explorando a viabilidade de uma usina de baterias de CO2 de 20MW/200MWh e, no início deste ano, a Energy Dome recebeu € 17,5 milhões (US$ 18,5 milhões) em doações e financiamento de capital comprometido com o Conselho Europeu de Inovação da União Europeia .

Falando há algumas semanas no Energy Storage Summit , o vice-presidente sênior de estratégia, desenvolvimento corporativo e relações com investidores do Energy Dome, Ben Potter, explica a proposta de valor, por que a empresa acha que pode competir com o íon de lítio em custo e os desafios futuros do Energy Dome e uma onda de outros provedores de armazenamento de energia de longa duração (LDES).

Energy-Storage.news: O primeiro demonstrador de grande escala do Energy Dome, um sistema de bateria de CO2 de 2,5MW/4MWh, entrou em operação em meados de 2022, após o fechamento de uma rodada de financiamento da Série A de US$ 11 milhões. Nossos leitores podem já estar familiarizados com a cobertura do Energy-Storage.news, mas você pode apresentar o Energy Dome com suas próprias palavras?

Ben Potter, Energy Dome: Somos focados no armazenamento de energia de longa duração e a longa duração para nós é de 8, 10 a 24 horas. Podemos fazer menos de 8 horas, podemos fazer além de 24 horas, mas nosso ponto ideal é a mudança de energia e entre 8 a 24 horas.

Nossa tecnologia é baseada em uma transformação termodinâmica de CO2 em um processo de circuito fechado, essencialmente um jogo termomecânico. Pegamos o gás CO2, o comprimimos adiabaticamente, armazenamos o calor em um dispositivo de armazenamento de energia térmica e, em seguida, liquefazemos o CO2 como um fluido de alta densidade de energia.

Então, para despachar a energia, invertemos esse processo: evaporamos o CO2, recuperamos o calor do dispositivo de armazenamento de energia térmica e expandimos esse CO2 quente sob pressão por meio de um turbo expansor que aciona um gerador. Então a energia volta para a rede e o CO2 volta para a cúpula.

Para armazenar, liquefazemos o CO2 e armazenamos o calor. Então, para despachar, evaporamos o CO2 e o expandimos aquecidos através de uma turbina, basicamente.

ESN: Um processo de circuito fechado é algo que muitas tecnologias de energia procuram alcançar. Mas por que usar CO2?

Ben Potter: O CO2 tem um estado crítico de 31°C. Isso significa que se você colocá-lo sob pressão à temperatura ambiente, ele se liquefaz. Portanto, como líquido, é um fluido de densidade muito alta, mas como se liquefaz à temperatura ambiente, você não precisa de equipamento criogênico e não tem perdas de eficiência. É um fluido muito, muito bom para armazenar energia. Tem o peso molecular certo.

A razão pela qual Claudio (Spadacini, fundador e CEO) teve a ideia de nossa planta de processamento de baterias de CO2 é por causa de sua experiência em vários setores diferentes.

Em particular, ele desenvolveu uma nova turbina orgânica de ciclo Rankine em um empreendimento anterior chamado Exergy. Com uma planta orgânica de ciclo Rankine, você precisa escolher o fluido de trabalho. Ele conhecia bem a termodinâmica e estava familiarizado com o CO2 e suas propriedades, além de outros gases.

Em segundo lugar, ele também fundou uma empresa de biogás. Então ele estava familiarizado com as cúpulas que eram usadas para armazenar CO2 como um gás dentro. E ele também trabalhou na Coréia em máquinas turbo. Então ele conhecia turbinas, compressores, toda aquela engenharia de processo.

Então foi basicamente integrar um monte de experiências. Ele estava olhando para o mercado de armazenamento de energia de longa duração e olhando para o que outras tecnologias estavam fazendo, em particular, armazenamento de energia de ar comprimido e armazenamento de energia de ar líquido. E os princípios são fantásticos nisso.

Faz sentido usar o CO2 como fluido de trabalho. O principal é como você o armazena no lado de baixa pressão. E porque ele trabalhava com biogás, ele sabia que poderíamos usar apenas os domos de biogás. Em seguida, ele adicionou um kicker de armazenamento de energia térmica, essencialmente, para basicamente aumentar a eficiência de ida e volta.

Ele usa componentes de prateleira, então aproveita as cadeias de suprimentos existentes.

‘Padronização é a chave’

ESN: Parece ser muito importante para outras empresas de tecnologia LDES usar componentes ou processos de outras indústrias já comercializadas.

BP: Todos os componentes vêm da indústria de energia existente e da indústria de petróleo e gás, essencialmente os componentes ‘burros’, que estão no mercado desde a década de 1960, com um processo sofisticado sobre eles.

Portanto, os compressores são compressores de seis estágios com engrenagem integral, usados ​​na indústria de petróleo e gás, a turbina é muito semelhante a uma turbina a vapor de média pressão, os trocadores de calor são usados ​​nas indústrias de processo da indústria de petróleo e gás, a cúpula é do indústria de biogás, e então temos muitos vasos de pressão.

Então é basicamente apenas carbono, aço, água e CO2. E como estamos recebendo de OEMs de nível 1, compramos os componentes deles e eles nos dão garantias de desempenho em seus balanços. Portanto, estamos extremamente confiantes no capex e no desempenho dele. Isso se traduz em cadeias de suprimentos muito escaláveis ​​que estão prontas para funcionar, e não precisamos construir uma fábrica para ir ao mercado, apenas recebemos um pedido dos clientes e fazemos pedidos consecutivos de nossos fornecedores.

ESN: Você pode nos dar uma ideia de que tipo de custo você pode alcançar, fabricando a tecnologia de bateria de CO2 dessa maneira?

BP: O que isso significa é um CapEx, – para um sistema de 10 horas que é o nosso primeiro produto do tipo no mercado, 20MW por 10 horas (200MWh) – que está abaixo de 50% de um íon de lítio de 4 horas capex do projeto, EPC-instalado, até média tensão com nossa margem. Portanto, estamos precificando em EU220 por kWh com EPC, com margem.

O desempenho do sistema é independente da temperatura ambiente, o que significa que você o coloca no Alasca e no Texas e ainda obtém 75% de eficiência de ida e volta. Isso mostra um layout idêntico até as porcas e parafusos, em todo o mundo.

ESN: Então é padronizado e replicável? Essas soam como palavras que os investidores gostam de ouvir…

BP: A padronização é a chave para a industrialização do armazenamento de energia.

A maneira como a indústria de energia eólica reduziu o custo nivelado da energia (LCOE) foi em parte devido à padronização de uma turbina eólica de três pás. [Fabricantes como] GE, Vestas, Siemens Gamesa padronizaram isso e depois contrataram a fabricação dos componentes, as torres de aço, as caixas de câmbio, etc.

Temos um modelo de negócios idêntico. A padronização basicamente significa que toda vez que pedimos uma unidade idêntica, obtemos as economias de escala da cadeia de suprimentos. Esse preço que lhe dei foi para o nosso primeiro de um tipo, mas acreditamos que podemos reduzir o CapEx em 44% com 30 a 50 unidades idênticas. E confirmamos isso com nossos fornecedores.

ESN: Uma limitação para onde você pode colocá-los pode ser a pegada em termos de cúpula. E acho que é bastante aceito que precisaremos de uma diversidade de recursos de armazenamento de energia. Então, talvez o Energy Dome não esteja dizendo que precisamos dessa tecnologia para todos os lugares. Então, como isso se compara em termos de pegada e onde você pode implantar a bateria de CO2?

BP: Podemos ser um ativo autônomo de armazenamento de energia, podemos estar co-localizados com renováveis ​​ou podemos estar atrás do medidor.

Para co-localizar com energias renováveis, energia solar e uma bateria de CO2, esse é o nosso ponto ideal, que funciona incrivelmente bem.

Se você for construir uma fazenda solar em escala de utilidade pública, ocuparíamos cerca de 6% da terra dessa fazenda solar para torná-la uma carga base completamente renovável. Porque podemos armazenar energia de forma eficiente, estamos desperdiçando menos terra, então estamos desperdiçando menos energias renováveis ​​essencialmente para carregá-la e descartá-la. Se você está olhando apenas para a métrica de quanta terra precisamos armazenar, apenas a parte de armazenamento, armazenamos cerca de 4-5kWh por metro quadrado.

Isso é menos que o íon de lítio, então, obviamente, precisamos de terra, mas precisamos implantar uma grande quantidade de energia solar e eólica, e você não pode implantar isso sem armazenamento de energia de longa duração. O principal é tornar a combinação disso o mais eficiente possível em termos de uso de terra.

As limitações que encontraremos estarão em [aplicativos] atrás do medidor. Se você quiser descarbonizar uma fábrica de cimento, uma refinaria, uma petroquímica, outras áreas, nós podemos fazer isso. Mas se estiver atrás do medidor e estivermos em um local com pouca terra, isso seria complicado. Portanto, esse caso de uso seria limitado.

Do lado da permissão, o material é idêntico a uma bolha de tênis. É apenas uma estrutura inflável: em pátios de carvão, eles usam para cobrir aplicações de carvão e biogás, não é uma estrutura fixa com aço. Se precisarmos removê-lo, basta desligar os ventiladores e embalá-lo. As autoridades quando veem isso ficam aliviadas, porque não é uma estrutura fixa, e não é essa monstruosidade que vai ficar ali permanentemente. Então isso ajuda muito.

ESN: Existe algo arriscado ou perigoso no uso de CO2 como meio de armazenamento?

BP: Usamos 2.000 toneladas métricas de CO2 por 100MWh. Isso é um baixo volume de CO2. Fizemos modelagem de dispersão e estamos muito confortáveis ​​com a análise.

Na pior das hipóteses, se houver um vazamento, digamos que haja um furacão, os domos vão aguentar a velocidade do furacão, mas se entrarem detritos e você perder o CO2, nesse caso, agora o vento basicamente o dispersa.

ESN: Em termos de suas conversas com investidores e empresas, quais são algumas das perguntas frequentes em termos do tipo de desafios que a Energy Dome enfrenta para comercializar, talvez em comum com outras empresas LDES, ou que são exclusivas da Energy Dome?

BP: O desafio no momento é o offtake do mercado. Então, essencialmente, nossos modelos de negócios podem funcionar de maneira muito semelhante às turbinas eólicas, em termos de como vamos ao mercado, e nosso cliente [pretendido] é um produtor independente de energia (IPP) ou utilitário ou usuário de energia pesada. Queremos fornecer a eles a tecnologia para torná-la financiável, especialmente os IPPs. Eles estão procurando o lado offtake do mercado para ser resolvido.

Portanto, eles podem basicamente cobrar, quitar e negociar, mas, do ponto de vista do financiamento de projetos, muitas vezes as pessoas querem a compra garantida no longo prazo, em vez de [assumir] o risco do comerciante à vista.

Em termos da nova indústria e empurrá-la na direção certa, o maior desafio é o suficiente para os países colocarem mecanismos de mercado, com remuneração fixa, por mais de 20 anos para o desenvolvedor ou o IPP, ou utilidade desse projeto.

Se um número suficiente deles entrar no mercado, isso se tornará popular muito mais rapidamente, porque basicamente elimina a equação de risco de mercado para nossos clientes. E vimos isso nos EUA, particularmente na Califórnia, Arizona e Nevada, vimos as licitações de capacidade de pedágio sendo lançadas. Há um chegando na Itália também.

Basicamente, você precisa definir uma meta de armazenamento de energia de longa duração e, se esses mecanismos forem usados, será o mercado. Esse é o nosso maior desafio no momento.

Fonte: https://www.energy-storage.news/energy-dome-turning-a-greenhouse-gas-into-a-cheaper-form-of-energy-storage-than-lithium-ion-batteries/