Impulsionados pela transição energética global e pelas metas de neutralidade de carbono, os sistemas de armazenamento de energia, como um elo crucial entre a energia renovável e o sistema energético, têm recebido investimento contínuo e{0}}profundo da academia e da indústria em seu desenvolvimento tecnológico. Nos últimos anos, esforços multifacetados focados em melhorar a densidade de energia, estender o ciclo de vida, melhorar o desempenho de segurança e reduzir custos produziram avanços significativos no armazenamento de energia eletroquímica, no armazenamento de energia física e na integração de sistemas, acelerando a transição da tecnologia de armazenamento de energia da verificação laboratorial para a aplicação em-grande escala.
O armazenamento de energia eletroquímica continua sendo a área de pesquisa mais ativa, com as baterias de-íon de lítio mantendo uma posição dominante devido à sua alta densidade de energia e à sua cadeia industrial madura. A exploração de novos sistemas de materiais é particularmente proeminente: a combinação de baterias ternárias de alto-níquel e ânodos-baseados em silício continua a melhorar a capacidade específica; materiais estruturados de olivina-, como fosfato de ferro-lítio-manganês, tornaram-se centros de pesquisa para substituir o fosfato de ferro-lítio tradicional devido às suas vantagens combinadas de segurança e custo. A pesquisa-de baterias de estado sólido, com potencial disruptivo ainda maior, obteve resultados em fases. Ao usar eletrólitos de polímero ou óxido em vez de eletrólitos líquidos, o risco de fuga térmica foi significativamente reduzido, e densidades de energia superiores a 400Wh/kg e excelente desempenho-em baixas temperaturas foram alcançados em ambientes de laboratório. As baterias de íon-de sódio, devido aos seus recursos abundantes e ao baixo custo, são muito promissoras para armazenamento de energia em grande-escala e aplicações em veículos elétricos-de baixa velocidade. Pesquisas recentes concentram-se na otimização estrutural de óxidos em camadas e compostos polianiônicos para melhorar a estabilidade do ciclo e o desempenho da taxa.
As tecnologias de armazenamento físico de energia também estão registrando diversos avanços. O armazenamento hidrelétrico bombeado continua sendo otimizado em termos de projeto de unidade de alta-altura manométrica, grande-capacidade e controle de operação de velocidade-variável, melhorando sua adaptabilidade a fontes de energia intermitentes. O armazenamento de energia por ar comprimido está evoluindo em direção à adiabatização e ao ar líquido, expandindo sua aplicação no armazenamento de energia de longo-prazo, reduzindo a dependência de fontes externas de calor e melhorando a eficiência da conversão de energia. O armazenamento de energia do volante fez progressos em rolamentos de levitação magnética de alta{7}}velocidade e na tecnologia de rotor de material compósito, melhorando significativamente sua densidade de potência e ciclo de vida, tornando-o adequado para regulação de frequência de rede e recuperação de energia de frenagem de trânsito ferroviário.
A integração de sistemas e a pesquisa de controle inteligente estão impulsionando a evolução dos sistemas de armazenamento de energia, de “dispositivos únicos” para “redes cooperativas”. Os sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) incorporam modelagem multi{1}}escala e algoritmos de diagnóstico on-line para avaliar o estado de integridade da célula (SOH) e prever a vida útil restante (RUL) em tempo real, fornecendo uma base para operação e manutenção refinadas. Os Sistemas de Gestão de Energia (EMS) combinam inteligência artificial e análise de big data para otimizar as estratégias de carga e descarga em múltiplas escalas temporais e estão ligados à previsão da produção de energia renovável e aos sinais do preço da eletricidade, melhorando a eficiência económica e as capacidades de suporte da rede. Além disso, a aplicação da tecnologia digital twin na simulação de sistemas de armazenamento de energia e na previsão de falhas fornece novos métodos para verificação de projeto e otimização operacional.
A investigação sobre segurança e sustentabilidade também está a aprofundar-se. Modelos-de acoplamento multifísico para mecanismos de fuga térmica revelaram as leis de propagação do acoplamento-eletroquímico térmico, orientando o desenvolvimento de materiais de isolamento térmico, eletrólitos-retardadores de chama e estruturas de proteção-de vários níveis. A pesquisa sobre a utilização em cascata de baterias obsoletas concentra-se na detecção rápida do estado de saúde e nas tecnologias de reequilíbrio, permitindo que continuem a desempenhar um papel valioso em cenários-de taxas baixas e reduzindo os custos totais do ciclo de vida e o impacto ambiental.
No geral, a pesquisa de sistemas de armazenamento de energia está avançando sinergicamente ao longo das linhas de materiais de alto-desempenho, estruturas de alta-segurança, gerenciamento de alta-inteligência e alta eficiência de utilização de recursos. A integração interdisciplinar e a colaboração profunda entre a indústria, o meio acadêmico e a pesquisa aceleraram a industrialização das descobertas laboratoriais, fornecendo uma base tecnológica sólida para a construção de novos sistemas de energia flexíveis, confiáveis e de baixo-carbono. No futuro, com avanços contínuos em materiais e componentes essenciais, os sistemas de armazenamento de energia desempenharão um papel ainda mais decisivo na remodelação do panorama energético global.
