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Unicamp desenvolve bateria de fluxo com eletrodos cilíndricos, alcança cerca de 400 ciclos em laboratório e mira sistemas BESS para armazenar energia solar e eólica no Brasil
Escrito por Felipe Alves da Silva
Publicado em 05/10/2026 às 22:26
Energia Renovável
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Tecnologia criada na FEEC utiliza células cilíndricas, eletrólito aquoso e circulação interna por turbina, elimina mangueiras e bombas externas e pode evoluir para sistemas estacionários de armazenamento conectados à rede
Pesquisadores da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp (FEEC) desenvolveram uma nova arquitetura de bateria de fluxo voltada ao armazenamento estacionário de energia em larga escala, com aplicação potencial em sistemas associados à geração solar e eólica.
A solução chama atenção por abandonar parte da configuração tradicional dessas baterias.
Em vez de placas empilhadas, mangueiras e bombas externas para movimentação do eletrólito, a tecnologia desenvolvida na Unicamp utiliza eletrodos cilíndricos, células seladas individualmente e uma pequena turbina instalada dentro da própria bateria.
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Nos ensaios realizados em laboratório, o equipamento alcançou aproximadamente 400 ciclos de carga e descarga, além de cerca de 98% de eficiência de carga e 82% de eficiência energética.
O projeto nasceu no grupo Brazilian Renewable Energies (BREnergies) durante o doutorado do engenheiro eletricista João Pedro Aguiar dos Santos, sob orientação de César Pagan e coorientação de Hudson Zanin, ambos da FEEC.
A arquitetura já resultou em um pedido de patente depositado no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), com estratégia conduzida pela Agência de Inovação Inova Unicamp.
Eletrodos cilíndricos substituem pilhas de placas
Nas baterias de fluxo convencionais, os eletrodos normalmente são organizados em placas empilhadas.
O eletrólito circula por tubos e mangueiras ligados a bombas externas.
Essa arquitetura funciona, mas aumenta o número de conexões hidráulicas e, consequentemente, os pontos em que podem surgir falhas ou vazamentos.
A proposta desenvolvida pela Unicamp parte de outra geometria.
Cada célula é selada individualmente e utiliza dois eletrodos posicionados de forma concêntrica: um deles forma um anel maior, enquanto o outro ocupa a região interna.
Essas células podem ser ligadas em série sem necessidade de formar uma pilha convencional.
A mudança não é apenas geométrica.
Ela altera também a maneira como o eletrólito se movimenta dentro do sistema.
Pequena turbina dentro da bateria elimina bombas e mangueiras externas
Um dos diferenciais centrais da tecnologia está no sistema de circulação interna.
Uma pequena turbina instalada dentro da própria bateria movimenta o eletrólito.
Com isso, o projeto dispensa parte das bombas e tubulações externas utilizadas em sistemas convencionais.
A ideia é reduzir componentes hidráulicos e simplificar a arquitetura.
Esse foi também um dos maiores desafios do trabalho.
Segundo João Pedro Aguiar dos Santos, a equipe não encontrou equipamentos comerciais capazes de atender à configuração pretendida.
Foi necessário construir praticamente toda a estrutura experimental.
“Durante os estudos, percebi que não existia nenhum tipo de design ou setup experimental que pudéssemos comprar para montar a bateria. Isso foi um grande desafio, porque tivemos que montar desde as células até os reatores maiores para fazer os experimentos no laboratório.”
O pesquisador também destaca que o desenvolvimento exigiu conhecimentos de diferentes áreas.
“Foi um sistema multidisciplinar, unindo engenharia mecânica, eletrônica e eletroquímica, e tivemos que construir tudo do zero.”
Bateria chegou a aproximadamente 400 ciclos sem aditivos
Nos testes de carga e descarga, a bateria de fluxo giratório chegou a aproximadamente 400 ciclos sem a utilização de aditivos no eletrólito.
Segundo os pesquisadores, esse desempenho superou referências de sistemas semelhantes avaliados sob condições comparáveis, que alcançaram cerca de 100 ciclos.
Um dos problemas encontrados nesses sistemas é o crescimento de dendritos.
Essas estruturas podem se formar durante os processos eletroquímicos e, em determinados casos, provocar curto-circuitos e comprometer a bateria.
No protótipo da Unicamp, o ensaio não terminou por falha eletroquímica.
A interrupção ocorreu devido a uma limitação mecânica no anel coletor responsável pelo contato elétrico do eletrodo interno.
Esse detalhe importa porque indica que a limitação observada não estava diretamente relacionada à química da bateria.
A próxima etapa será justamente aprimorar esse componente.
Pesquisadores querem superar 3 mil ciclos
A equipe trabalha agora com a perspectiva de melhorar a durabilidade do sistema.
Além da mudança no mecanismo de contato elétrico, o projeto prevê a utilização de aditivos no eletrólito.
A expectativa dos pesquisadores é superar 3 mil ciclos de operação.
Nos testes já realizados, a bateria apresentou aproximadamente 98% de eficiência de carga e 82% de eficiência energética.
Em uma demonstração prática, o sistema conseguiu operar durante duas horas alimentando LEDs e um ventilador.
O objetivo dessa etapa ainda não era demonstrar uma aplicação comercial em grande escala, mas verificar o comportamento integrado da bateria durante a operação.
Sistema eletrônico acompanha até pH e formação de dendritos
Os pesquisadores também precisaram criar um sistema próprio de gerenciamento.
A solução reúne uma placa eletrônica e software responsáveis por acompanhar diferentes parâmetros durante o funcionamento.
Entre eles estão:
- tensão;
- corrente;
- temperatura;
- pH;
- condutividade do eletrólito.
A estrutura conta ainda com uma câmera endoscópica instalada para observar a formação de dendritos no interior da bateria.
Esse monitoramento permite acompanhar fenômenos que normalmente ocorreriam dentro de uma estrutura fechada e seriam difíceis de observar durante o funcionamento.
Na fase experimental, isso ajuda a identificar precisamente como os materiais se comportam ao longo dos ciclos.
Tecnologia utiliza chumbo dissolvido em eletrólito aquoso
A composição testada utiliza íons de chumbo dissolvidos em um eletrólito aquoso, enquanto os eletrodos são produzidos com grafite.
Essa configuração é diferente da encontrada nas baterias tradicionais de chumbo-ácido.
Nas baterias convencionais, placas sólidas de chumbo funcionam como eletrodos e sofrem desgaste ao longo dos ciclos.
Na tecnologia estudada pela Unicamp, o chumbo permanece dissolvido no eletrólito.
Durante a operação, ocorre um processo de deposição e posterior retorno do material para a solução.
A arquitetura também foi projetada para permitir adaptação a três diferentes composições químicas.
Cadeia de reciclagem brasileira pesou na escolha do chumbo
A escolha do chumbo também levou em consideração a disponibilidade de uma cadeia de reciclagem já estabelecida no Brasil.
Segundo as informações apresentadas no projeto, mais de 98% do material pode ser recuperado por essa cadeia.
Os pesquisadores procuram, dessa forma, trabalhar com insumos disponíveis no mercado brasileiro.
O eletrólito utiliza ainda ácido metanossulfônico, conhecido pela sigla MSA.
No projeto, o composto é apresentado como alternativa ao ácido sulfúrico por ser biodegradável e menos tóxico e corrosivo que ácidos minerais tradicionalmente utilizados nessas aplicações.
Vida útil pode chegar a 20 anos, segundo estimativa da pesquisa
Os pesquisadores estimam que a bateria possa alcançar uma vida útil de até 20 anos.
Essa projeção está condicionada à substituição do eletrólito quando houver degradação.
É uma característica particularmente relevante para armazenamento estacionário.
Diferentemente de uma bateria destinada a veículos, peso e volume não são necessariamente as maiores limitações de um sistema instalado permanentemente ao lado de uma usina ou subestação.
Nessas aplicações, fatores como custo, durabilidade, segurança, facilidade de manutenção e número de ciclos podem ter peso maior.
Tecnologia mira sistemas BESS ligados à energia solar e eólica
A principal aplicação prevista está nos chamados BESS — Battery Energy Storage Systems.
Esses sistemas utilizam baterias em escala estacionária para armazenar eletricidade e devolvê-la posteriormente à rede.
No caso de parques solares, por exemplo, parte da geração disponível durante as horas de maior incidência solar pode ser armazenada para utilização em outro momento.
O mesmo raciocínio pode ser aplicado à geração eólica.
Esse tipo de armazenamento ganha importância à medida que cresce a participação de fontes cuja produção varia de acordo com as condições naturais.
A proposta da Unicamp foi concebida justamente para esse ambiente.
Armazenamento pode ajudar a reduzir restrições à geração renovável
Outra aplicação possível está relacionada ao curtailment, quando uma usina precisa reduzir ou interromper parte da geração mesmo havendo sol ou vento disponíveis.
Isso pode ocorrer quando a rede não consegue absorver ou transportar toda a eletricidade produzida naquele momento.
Com armazenamento disponível no local, parte desse excedente poderia ser mantida em baterias e utilizada posteriormente.
A tecnologia desenvolvida na Unicamp entra nesse debate como uma alternativa nacional para sistemas de longa duração.
Não significa que o protótipo já esteja pronto para substituir tecnologias comerciais.
A pesquisa ainda está em fase de aperfeiçoamento e testes.
O ponto relevante é que a arquitetura foi criada desde o início pensando justamente em uma aplicação que o sistema elétrico brasileiro tende a demandar cada vez mais.
Sistemas isolados também aparecem como possível aplicação
O projeto também considera a possibilidade de utilização em sistemas elétricos isolados.
Em regiões onde o fornecimento ainda depende de geradores movidos a diesel, baterias estacionárias poderiam armazenar eletricidade produzida por fontes renováveis e reduzir o tempo de funcionamento dos grupos geradores.
Isso poderia diminuir a dependência de combustível em determinadas operações.
A tecnologia, porém, não foi desenvolvida para veículos elétricos.
Os pesquisadores deixam claro que o foco está em aplicações estacionárias, e não em carros, ônibus ou caminhões.
Próximo desafio é transformar o protótipo em sistema mais durável
A pesquisa entra agora em uma nova fase.
A equipe pretende estudar com mais profundidade a condutividade, durabilidade e desempenho dos componentes, além de corrigir o mecanismo que limitou os ensaios anteriores.
O salto entre uma bateria experimental e um sistema BESS comercial ainda exige outras etapas de desenvolvimento.
A marca de aproximadamente 400 ciclos, portanto, deve ser entendida como um resultado de laboratório — não como a vida útil final da tecnologia.
A expectativa de superar 3 mil ciclos e chegar a uma vida útil de até 20 anos dependerá justamente dos aprimoramentos que serão testados a partir de agora.
Mesmo assim, o projeto coloca uma tecnologia desenvolvida no Brasil dentro de um problema que tende a ganhar importância junto com a expansão solar e eólica: não basta produzir grandes quantidades de energia renovável; será cada vez mais necessário decidir como guardar essa eletricidade para utilizá-la quando a rede realmente precisar.
Conteúdo reproduzido originalmente em: clickpetroleoegas por Felipe Alves da Silva.