Grandes baterias estão em alta. Assim como os medos de que elas peguem fogo.
Large batteries are on the rise, along with fears of them catching fire.
As pessoas não dão a eletricidade como garantida em Raquette Lake, Nova York, nas remotas altas montanhas de Adirondacks. No inverno, quando o gelo e o vento frequentemente derrubam a linha de energia na aldeia, os cerca de 100 residentes permanentes se mantêm aquecidos ao ligar geradores a diesel. A preparação para a movimentada temporada turística de verão começa em fevereiro, quando eles se reúnem no lago para cortar blocos de gelo de 250 libras. A água derretida irá resfriar cervejas no bar durante toda a temporada. Steve Viscelli, morador de meio período há 16 anos, atribui isso a uma mistura de tradição centenária e precaução. “Vamos falar sobre energia verde”, diz ele. “Isso é energia verde.”
No início deste ano, a National Grid, a empresa de serviços públicos local, apresentou à vila uma nova solução: uma microrrede ancorada por 12 contêineres do tamanho de reboques cheios de baterias de íon-lítio. Raquette Lake sofre 12 vezes mais quedas de energia do que clientes menos remotos, diz a empresa de serviços públicos. O banco de baterias de 20 megawatts acabaria com isso. Também contribuiria para a meta de Nova York de instalar 6 gigawatts de armazenamento de energia até 2030, uma parte crucial para manter a rede estável à medida que o estado se afasta rapidamente dos combustíveis fósseis.
Os moradores estavam céticos. Viscelli estava preocupado com a localização da bateria, a algumas centenas de metros do lago e cercada por florestas protegidas pelo estado. Aris Bird, uma das poucas técnicas médicas de emergência que mora na aldeia durante todo o ano, se perguntava o que aconteceria se alguém se machucasse. Ela havia lido sobre incêndios de baterias de íon-lítio nas notícias. Seu marido Mark, nascido e criado em Raquette Lake, é chefe de um pequeno corpo de bombeiros voluntários. O hospital mais próximo fica a 120 quilômetros de distância.
Bird conseguia ver a necessidade de contribuir para a luta contra as mudanças climáticas, mas “sentimos que isso está sendo jogado em cima de nós”, diz ela. O benefício local – cerca de quatro horas de energia durante uma queda de energia – não era suficiente para se sentir seguro em uma tempestade de inverno severa, ela acreditava. Sussurros de preocupação se transformaram em um movimento. Um punhado de moradores se reuniu no bar para fazer placas e fizeram uma manifestação no TikTok. No final de maio, cerca de 100 pessoas, muitas usando camisetas neon amarelas com a frase “Não! Não! Não! Fazenda de bateria de lítio”, lotaram uma reunião da cidade que contou com representantes da empresa de serviços públicos, os desenvolvedores do projeto e um especialista em segurança contra incêndios da cidade de Nova York. Os representantes ficaram chocados com os gritos e vaias constantes. “Por que vocês estão tentando devastar nossa comunidade?” exigiu um morador.
Cenas como essa estão se tornando mais comuns nos Estados Unidos, onde o armazenamento de baterias na rede está pronto para dobrar este ano para mais de 18 gigawatts, segundo a Agência de Informação sobre Energia dos Estados Unidos. À medida que a indústria cresceu, também aumentaram as preocupações locais sobre onde exatamente os contêineres de bateria do tamanho de caminhões, com 40 toneladas, estão sendo colocados. Na Califórnia, propostas que antes eram aprovadas com facilidade foram envolvidas em campanhas de oposição e processos judiciais. Em Nova York, reuniões públicas destinadas a ouvir propostas deram origem a moratórias ou proibições ao armazenamento de baterias.
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A enorme necessidade de baterias na rede é clara: além de fornecer energia de reserva para energia eólica e solar intermitentes e evitar blecautes, elas podem substituir diretamente partes poluentes da rede, como as usinas a gás natural “geradoras de pico” que são ativadas quando a demanda excede a oferta. Para os vizinhos, instalar uma bateria pode permitir a remoção de infraestrutura tóxica de combustíveis fósseis.
Como em qualquer proposta de desenvolvimento, a oposição da comunidade é complexa e localizada. Embora seja mais fácil esconder do que turbinas eólicas ou painéis solares, as instalações de bateria podem prejudicar a paisagem e a construção pode causar ruído ou poeira. Mas as preocupações com a segurança se tornaram um combustível potente para os esforços de oposição. Os desenvolvedores podem apontar dados indicando que incêndios de baterias na rede são raros, mas os vizinhos se fixam nas incógnitas. Quão raro é raro? “Se houve incêndios e explosões, as pessoas vão conectar isso à infraestrutura proposta em sua comunidade”, diz Sanya Carley, co-diretora do Centro Kleinman de Política Energética da Universidade da Pensilvânia, que estudou a oposição a projetos de energia limpa.
A maioria das manchetes de notícias sobre incêndios fatais de baterias se refere a baterias de scooter ou bicicleta elétrica, que podem se tornar perigosas devido a componentes de baixa qualidade ou armazenamento inadequado. As baterias de rede maiores têm um histórico melhor. Elas são geralmente conhecidas pelas autoridades locais e são compostas por peças de origem confiável. Uma análise da Comissão de Serviços Públicos da Califórnia estimou que 2% das instalações de armazenamento na rede terão incidentes “importantes relacionados à segurança”, sendo o risco maior durante os dois primeiros anos de operação. A maioria dos outros incidentes são rapidamente resolvidos.
“Estamos correndo atrás. O risco é desconhecido e precisa ser medido.”
Mas as baterias na rede têm seus próprios riscos, que alguns especialistas dizem que deveriam ser melhor explicados aos futuros vizinhos. Guillermo Rein, professor de ciência do fogo no Imperial College London, diz que a indústria tem feito um excelente trabalho em tornar os incêndios raros apesar da volatilidade inerente à tecnologia de íon-lítio. Mas as medidas de segurança ainda estão evoluindo, acrescenta ele, e há lacunas significativas em nosso entendimento de como prevenir e reduzir o impacto dos incêndios mais catastróficos. “Estamos correndo atrás”, diz ele. “O risco é desconhecido e precisa ser medido.”
Centelhas, arcos e chamas representam um risco em qualquer sistema elétrico. Quando ocorrem em ou ao redor de uma bateria, as consequências podem ser desastrosas. Quando as chamas aquecem uma célula de bateria, um dos componentes repetidos de uma bateria maior, além de uma certa temperatura, inicia-se uma reação química que produz mais calor, desencadeando o mesmo processo em células vizinhas. O descontrole térmico pode ocorrer em questão de milissegundos, antes que fumaça ou calor possam ser detectados por um sistema de alarme. O fogo se espalha primeiro dentro de um agrupamento de células vizinhas que compartilham eletrônicos, conhecido como módulo, e depois para outros, até que um rack inteiro de baterias esteja em chamas.
Em 2019, um sistema de bateria de rede em Surprise, Arizona, pegou fogo e explodiu após agentes extintores de incêndio se misturarem com as baterias em chamas.
A primeira camada de segurança contra incêndios é impedir que a centelha inicial ocorra. A maioria dos testes de incêndio envolve encontrar falhas em células individuais de bateria – algo que a indústria, que produz milhões dessas células a cada ano para todos os tipos de aplicações de energia, faz bem, explica Rein. Mas à medida que elas são agrupadas em grupos maiores para sistemas em escala de rede, os testes se tornam mais complexos e as vias de ignição se multiplicam: vazamentos de refrigerante, eletrônicos em curto-circuito, instalação defeituosa. Nem todas as vias são reproduzíveis em laboratório, diz Rein, autor de uma revisão de 2020 das normas de segurança de baterias, que ele descreve como “caóticas”.
Na ausência de extensos testes em grandes baterias de rede, a “base” do design de segurança na indústria de baterias de rede é fazer ajustes em resposta a incidentes do mundo real, diz Rein. Eles incluem um sistema em Surprise, Arizona, que em 2019 pegou fogo e depois explodiu, após agentes extintores de incêndio se misturarem com as baterias em chamas, transformando o armazém em que foram instaladas em uma panela de pressão. Nove primeiros socorristas ficaram feridos. Dois anos depois, perto de Geelong, Austrália, um incêndio começou durante testes no que era então a maior instalação de baterias do mundo, uma coleção de Tesla Megapacks, o produto de armazenamento em rede do fabricante de veículos elétricos. Ventos fortes espalharam as chamas de um Megapack para um dispositivo vizinho, e o incêndio levou quatro dias para ser controlado.
“Ainda há muita engenharia que se acredita ser a melhor prática, mas ainda não está completamente comprovada”.
Em ambos os casos, a indústria aprendeu lições: os recipientes de bateria são cada vez mais projetados para evitar explosões, liberando gases inflamáveis, e tornados mais isolados para evitar a propagação de chamas de um recipiente para outro. Os controles são mais acessíveis do lado externo do recipiente. Os bombeiros são orientados a limitar o uso de agentes extintores, monitorando a situação enquanto pulverizam a área ao redor para conter o incêndio. Os princípios de design favorecem a contenção de incêndios. Um único recipiente pode pegar fogo e ser permitido queimar até se extinguir; o objetivo é evitar a propagação catastrófica e proteger os primeiros socorristas.
Mas as estratégias para interromper incêndios em crescimento – incluindo sistemas para extinguir ou conter incêndios dentro dos recipientes – variam entre os fabricantes. “Ainda há muita engenharia que se acredita ser a melhor prática, mas ainda não está completamente comprovada”, diz Steve Kerber, diretor executivo do Instituto de Pesquisa em Segurança Contra Incêndios, afiliado ao Underwriters Institute, ou UL, uma organização sem fins lucrativos que cria as normas de segurança contra incêndios mais amplamente utilizadas. Sistemas de bateria instalados pela Vistra Energy em uma antiga usina de gás natural em Moss Landing, Califórnia, ficaram desligados por meses após incidentes em 2021 e 2022, nos quais os sistemas de supressão de calor, destinados a conter o descontrole térmico, foram acidentalmente acionados, molhando as baterias e causando arco elétrico e curto-circuito.
Para alguns na indústria, os incidentes foram evidência de que técnicas avançadas de supressão são mais problemáticas do que valem, introduzindo ainda mais falhas potenciais. Quando a Vistra começou a construir uma terceira instalação em Moss Landing, que foi ativada no mês passado, ela adotou o modelo de contêiner externo em vez de colocar os racks sob um único telhado. (A Vistra diz que melhorou os sistemas de supressão e que escolheu o design externo para acelerar a construção.)
O design em contêiner não resolve todos os problemas. Em setembro passado, os bombeiros responderam a um chamado às 2h30 acionado por câmeras infravermelhas em um local separado de baterias no site de Moss Landing, uma matriz de 183 megawatts de Tesla Megapacks de propriedade da empresa de serviços públicos PG&E. Ao amanhecer, as comunidades vizinhas receberam um aviso de abrigo no local que duraria o dia todo enquanto um contêiner queimava. Esperar um incêndio se extinguir pode ser perturbador para bombeiros como Joel Mendoza, chefe de bombeiros do Departamento de Incêndio do Condado Norte, que atende Moss Landing. Ele preferia a estratégia inicial da Vistra, usando supressão de incêndio avançada e fornecendo treinamento para seu departamento entrar e apagar as chamas. Mas de acordo com o padrão de contenção e de acordo com as diretrizes de segurança da Tesla, a resposta ao incêndio de setembro foi considerada uma “falha segura”. Ninguém ficou ferido e o fogo não se espalhou.
O método de observar incêndios pode ser perturbador para os vizinhos de uma bateria de grade. Em Moss Landing, os moradores descrevem não ter certeza do motivo pelo qual foram instruídos pelas autoridades locais a fechar as janelas e desligar os sistemas de ventilação enquanto o Megapack estava pegando fogo. Em uma comunidade agrícola onde os jovens frequentemente trabalham nos campos ao redor da usina, os pais se preocupavam se a notícia tinha chegado aos filhos. O que exatamente estava no ar?
Na época, não estava completamente claro. A PG&E não havia conduzido uma “modelagem de plumas” que previa como os gases dos produtos químicos da bateria em chamas poderiam se espalhar. Os gases produzidos variam entre as baterias, mas a preocupação particular das autoridades da Agência de Proteção Ambiental que despacharam equipes para combater o incêndio, de acordo com um relatório de incidente, era a possível presença de fluoreto de hidrogênio, ou HF, que pode ser mortal em questão de minutos, mesmo em baixas concentrações. A equipe da EPA chegou depois que a fumaça havia se dissipado em grande parte e não encontrou evidências de gases nocivos, mas não tinha a capacidade de testar o HF. (A agência acrescentou isso desde então.) Sob um cenário apresentado em uma análise de plumas pela Vistra para suas próprias instalações no local, concentrações de HF acima dos limites de exposição da Califórnia poderiam se espalhar por uma área de aproximadamente 1.300 pés de diâmetro, incluindo uma parte da icônica estrada costeira Highway 1, em condições de vento que ocorrem 7% do tempo. Paul Doherty, porta-voz da PG&E, diz que sua análise está em forma de rascunho e será apresentada publicamente em breve.
Os pesquisadores que estudam a segurança de baterias reconhecem que precisam encontrar um equilíbrio difícil: criticando os pontos cegos de uma indústria jovem enquanto mantêm o passado em perspectiva. Fredrik Larsson, um pesquisador sueco que estudou as emissões de HF das baterias, destaca que os incidentes envolvendo baterias são insignificantes em comparação com os da indústria de combustíveis fósseis. Tubulações que transportam gás natural causam milhares de explosões nos EUA a cada ano. “É ridículo que queimemos gasolina dentro dos carros”, diz ele. “Mas descobrimos como torná-la segura”.
As baterias podem alcançar um nível semelhante de aceitação social, com os dados corretos. A pesquisa de seu grupo está entre os únicos dados públicos sobre as emissões de HF, e outros contaminantes potenciais, incluindo metais pesados e outros compostos de flúor, são ainda menos estudados. Ele quer que a indústria de baterias compartilhe mais sobre sua química e seus dados internos de segurança. Isso levaria a melhores estratégias para gerenciar incêndios, potencialmente evitando o fechamento de uma rodovia ou uma cidade. Ele acredita que isso também daria mais garantias de segurança às localidades que consideram a instalação de baterias.
Outros, como Rein, o cientista de incêndios, continuam frustrados com o mantra de que incêndios de baterias devem ser observados, não combatidos. Ele diz que a indústria fez um excelente trabalho em tornar os incêndios menos frequentes, principalmente ao minimizar as falhas nas células. Mas o trabalho na supressão em nível de sistema está muito atrasado, argumenta Rein, levantando a possibilidade de incidentes infrequentes, mas potencialmente catastróficos. “É inaceitável que saibamos como criar um incêndio que não sabemos como extinguir”, diz ele. Ele acredita que a indústria encontra dificuldades em falar sobre segurança porque teme dar a impressão de que o armazenamento em grade pode ser inseguro. “A quantidade de negação a que fui exposto ao longo de 15 anos é surpreendente”, diz Rein.
Isso pode estar mudando, especialmente à medida que a indústria em rápido crescimento enfrenta mais perguntas sobre incidentes passados. “Acho que houve melhora contínua”, diz Andy Tang, vice-presidente de armazenamento de energia da Wärtsilä, uma provedora global de infraestrutura de energia. Ele destaca as mudanças no design do contêiner e o melhor treinamento para os primeiros socorristas, além da mudança para células à base de ferro que entram em ignição térmica em temperaturas mais altas do que seus antecessores ricos em níquel. Sua empresa está ansiosa para destacar as maneiras pelas quais seus sistemas vão além dos requisitos básicos de segurança, incluindo rodadas extras de testes de sistema e sensores que monitoram as condições climáticas locais para evitar superaquecimento. Outras melhorias, incluindo designs sem lítio com menor risco de incêndio, chegarão à rede em alguns anos.
Enquanto isso, centenas de instalações de baterias precisam ser construídas para atingir metas de energia renovável nos próximos anos. O trabalho precisa ser feito rapidamente em lugares como Nova York, que tem o objetivo de produzir 70% de sua eletricidade a partir de fontes renováveis até 2030. É uma meta ambiciosa: a falta de linhas de energia e transformadores limita onde as baterias podem ser instaladas. Locais industriais como em Moss Landing, áreas movimentadas, mas que já são atendidas por linhas de energia e brigadas de incêndio bem treinadas, são ideais, mas difíceis de encontrar.
Em Raquette Lake, a National Grid e a Rev Renewables, a empresa de desenvolvimento, afirmam que o local escolhido, comprado em 2019, atende aos requisitos estaduais e locais, longe de áreas úmidas e devidamente distante de outros edifícios. Eles afirmam que a segurança é primordial e prometem detalhar extensivamente os planos de resposta a emergências com as autoridades locais. Ainda assim, o projeto pode enfrentar atrasos. Após a reunião inesperadamente combativa em maio, os líderes da cidade propuseram uma moratória de um ano para licenças de bateria, que foi aprovada na semana passada.
Os opositores foram galvanizados durante o verão pelos incêndios em três novas instalações de baterias no estado de Nova York, incluindo uma pequena cidade chamada Lyme, perto da fronteira canadense. Aquele incêndio queimou e produziu fumaça por quatro dias, deixando os primeiros socorristas exaustos e os residentes se perguntando o que estava no ar e preocupados com a possibilidade de contaminação da água.
Bird, residente de Raquette Lake, diz que recebe a moratória como uma oportunidade para a área avaliar seu plano de emergência e para a tecnologia continuar evoluindo. Ela é cética de que sua opinião irá mudar. “Vamos continuar sendo barulhentos sobre isso o quanto pudermos”, diz ela.
