‘Baterias de lítio sem lítio’: a cartada do Google para alimentar data centers de forma mais barata

Energia, energia, energia. A demanda por infraestrutura de IA é, antes de tudo, demanda por energia.

Não à toa, as big techs têm buscado novas formas de gerar e armazenar eletricidade. Entre elas está uma tecnologia pouco conhecida fora do setor: as baterias de ferro-ar, capazes de liberar quantidades colossais de energia por até quatro dias sem parar – contra quatro horas dos sistemas com baterias de lítio.

Sem falar que elas são feitas de dois elementos bem mais abundantes, e baratos, do que o lítio: ferro e oxigênio. E não são uma promessa vazia: o Google já fechou um contrato para usar esse tipo de bateria em um de seus data centers. Elas são o futuro, então?

É o que vamos ver aqui – nesta que é a quinta e última reportagem de uma série especial do InvestNews sobre data centers.

Máquinas de estocar vento

O Brasil tem uma vantagem que já comentamos nesta série: opera um sistema elétrico interligado (o SIN), que conecta o país todo. Produza energia no Rio Grande do Norte e consuma instantaneamente no Rio Grande do Sul. Por aqui, os data centers ficam conectados a essa malha nacional. Não dependem de uma única fonte em um só lugar.

Nos Estados Unidos, esse luxo não existe. A infraestrutura de transmissão por lá é organizada em sistemas regionais, o que impede a circulação de energia entre diferentes partes do país. Por essas, a fila para que um data center consiga conexão à rede elétrica em certas regiões já passa de cinco anos.

Quando não há energia suficiente no sistema elétrico, então, a saída é produzir a própria energia.

Para os data centers, que precisam funcionar 24 horas por dia sem soluços, o ideal é contar com as fontes firmes – caso de usinas termelétricas, por exemplo, que funcionam independentemente do horário ou das condições climáticas.

Mas grandes firmas, em geral, têm metas climáticas que as impedem de recorrer a fontes poluentes de forma indiscriminada. Não à toa, as big techs têm investido sobretudo em projetos de energia renovável. 

No ano passado, a Meta fechou quatro acordos com a Invenergy para comprar 791 MW de energia solar e eólica para abastecer suas operações de data centers nos EUA. Antes disso, em 2024, a Microsoft anunciou um acordo com a Brookfield para desenvolver 10,5 GW em capacidade renovável entre 2026 e 2030, nos EUA e na Europa, para acompanhar a expansão da IA e da nuvem.

Mas tem um problema aí: a intermitência. Painéis solares geram mais energia quando o sol está a pino – e zero à noite, claro. Parques eólicos dependem da intensidade dos ventos. E o consumo dos data centers, imparáveis, não acompanha esse ritmo.

Ou seja: para que essas infraestruturas possam usar energia renovável, é preciso ter algum Plano B. Caso dos sistemas de armazenamento de energia, conhecidos como BESS (de Battery Energy Storage Systems, em inglês).

Essas megabaterias funcionam como grandes reservatórios de eletricidade. Armazenam energia quando a oferta é abundante e devolvem à rede quando a demanda cresce – e têm sido usadas no mundo todo, Brasil incluído, para integrar as fontes intermitentes aos sistemas elétricos de forma mais eficiente.

Funciona assim:

Hoje, esses sistemas são compostos por baterias de lítio – versões gigantes das baterias que equipam os celulares e os carros elétricos.

Normalmente, elas são capazes de liberar energia de forma contínua por até quatro horas. É tempo suficiente para lidar com desequilíbrios pontuais na rede elétrica. Mas, quando a ideia é sustentar esse fornecimento por períodos mais longos, essa conta fica cara.

Para um data center de 150 MW operar por dois dias inteiros apenas com energia armazenada, seriam necessários 7,2 milhões de kWh em baterias. Aos preços atuais dos BESS de lítio, isso custaria perto de US$ 900 milhões.

Uma startup americana, a Form Energy, vem desenvolvendo uma alternativa mais em conta, construída a partir de materiais abundantes na natureza: o ferro, o ar e a água.

A firma calcula que, se produzidas em grande escala, suas baterias de ferro-ar poderão custar algo entre US$ 15 e US$ 20 por kWh armazenado. Em um data center de 150 MW, isso reduziria o custo do armazenamento para menos de US$ 150 milhões.

Como ferro e ar geram energia

Um átomo de ferro tem dois elétrons além do ideal. Um de oxigênio, dois a menos. Como um tem o que o outro precisa, eles se unem – e é por isso que as coisas de ferro enferrujam, ou seja, oxidam. O próprio verbo “oxidar” vem de “oxigênio”, o elemento que doa elétrons na jogada.

Para medir o tamanho dessa vontade de doar elétrons, os químicos usam uma unidade de medida familiar, os Volts (V).

Sim, Volts. Afinal, elétrons são exatamente as partículas que circulam nos fios da sua casa. E os Volts representam o tanto de vontade que eles têm de ir de um lado para o outro do fio. Do lado que tem elétrons em excesso, que é o negativo, para o lado que tem elétrons em falta, que é o positivo.

O ferro tem potencial de oxidação de 0,44 V negativos. Já o oxigênio tem 0,82 V positivos. Se você separar os dois com um fio, a doação de elétrons do ferro será obrigada a viajar por esse fio para chegar no oxigênio.

Pegue a corrente elétrica desse fio e voilà: você terá uma célula de bateria ferro-ar gerando 1,26 V, que é a diferença de potencial entre as duas pontas. Junte milhares de células, e você tem uma bateria de alta potência.

Essa bateria dura até todo o ferro enferrujar. Para carregar a bateria, você precisa desenferrujar – e dá para fazer isso aplicando eletricidade. É nessa hora que ela recarrega.

As baterias ferro-ar são grandes demais para um celular ou um carro. Mas em data centers espaço não é o problema. E o Google decidiu testar.

Minnesota, o laboratório

Em fevereiro, a big tech anunciou uma parceria com a Form Energy e a concessionária Xcel Energy para instalar um sistema de baterias de ferro-ar em Minnesota, nos EUA.

O projeto, de US$ 1 bilhão, prevê uma capacidade de armazenamento de 30 GWh e foi desenhado para atender um novo campus de data centers da companhia na região. Isso é o equivalente ao consumo de uma cidade de 500 mil habitantes.

Trata-se do maior projeto de armazenamento em baterias já anunciado no mundo. E que colocou a tecnologia no radar do setor.

Mas com cautela: “Data center é um mercado absolutamente conservador. A tolerância a falhas é zero”, diz Sérgio Ribeiro, vice-presidente da EBM, firma especializada em infraestrutura para centros de processamento. “É uma tecnologia interessante. Mas, para entrar de vez no mercado, ainda precisa amadurecer.” 

É isso. O Google, que tem bala para testar, está pagando para ver se o sistema é confiável. Se tudo der certo, será um grande salto rumo a data centers mais baratos – e mais amigáveis ao uso de energia renovável.