Baterias são uma tecnologia de armazenamento de energia escalonável

Nós da Anderson Optimization estamos dando continuidade a nossa série de parceria com a ASES, na qual examinamos as implicações de uma rede elétrica baseada predominantemente em energia renovável. Em nosso último artigo, “Superando os Desafios Renováveis”, na edição de verão de 2018 da Solar Today, descrevemos as dificuldades relacionadas à integração de massa renovável. Neste artigo, discutimos a crescente importância do armazenamento de energia e das baterias e como essas tecnologias podem resolver algumas dessas preocupações.

fundo
A natureza não despachável da energia renovável dificulta a adoção generalizada devido a questões econômicas e de volatilidade causadas pelo congestionamento e pela dependência de recursos flutuantes. No passado, essas dificuldades tornaram a obtenção de uma grade 100% renovável muito desafiadora. No entanto, o armazenamento de energia e a tecnologia de baterias estão melhorando e aumentando a viabilidade da integração renovável em massa.

As baterias fornecem uma oportunidade significativa para o setor de energia renovável. Outras formas de armazenamento de energia, como a hidroelétrica bombeada e a térmica, já são bastante prevalentes para utilidades como o balanceamento de carga. No entanto, essas tecnologias são difíceis de escalar.

Instalações de armazenamento bombeado e térmicas geralmente consistem em sistemas industriais maciços que são aproximadamente do tamanho de uma usina tradicional. Eles também exigem, por exemplo, reservatórios de água em grande escala, que não são viáveis ​​para uma grade mais distribuída do futuro. Em contraste, as baterias são uma tecnologia de armazenamento razoavelmente escalável porque são comparativamente pequenas e fáceis de fabricar.

A utilização em massa dessas tecnologias apresenta uma importante oportunidade para a operação da rede. À medida que o armazenamento e as baterias chegam à escala, não é mais necessário usar a eletricidade assim que é produzida. A geração e a carga de energia sempre mantiveram um equilíbrio quase constante. As energias renováveis ​​nunca foram consideradas viáveis ​​como a base dos sistemas de energia porque são incapazes de fornecer uma fonte de energia constante.

Baterias Reduzem Desafios da Integração Renovável
Os sistemas tradicionais de energia lidam com flutuações de carga usando plantas de pico e seus recursos de despacho. O armazenamento fornece recursos renováveis ​​com essa funcionalidade, o que reduz os problemas de congestionamento e flutuação de recursos. As baterias podem fornecer isso para renováveis ​​distribuídas e residenciais, que os sistemas tradicionais de armazenamento não podem devido ao seu tamanho.

As baterias permitem que as instalações de geração renovável armazenem energia quando um recurso estiver disponível e o forneçam à rede posteriormente. Isso reduz o congestionamento porque os operadores são capazes de armazenar energia quando as linhas estão com capacidade e distribuí-la quando a oferta e o congestionamento associado diminuem.

No passado, a energia fluiria imediatamente para a rede, causando congestionamento em áreas com abundância de geração renovável. Sem uma maneira de gerenciar esse estouro, simplesmente não foi possível desenvolver uma grade 100% renovável. Mesmo hoje, há um longo caminho a percorrer antes que uma rede totalmente renovável seja uma solução ótima, mas estamos começando a ver as tecnologias que, pelo menos, tornarão viável tal grade. As baterias fornecem flexibilidade aos locais renováveis ​​para despachar energia para a rede e permitir que os operadores controlem os problemas de congestionamento.

Baterias reduzem a volatilidade renovável
Obviamente, as renováveis ​​dependem de condições climáticas adequadas para gerar energia. Em outras palavras, as fazendas solares não geram eletricidade à noite e os parques eólicos são eficazes apenas em dias de vento. A dependência de padrões climáticos em constante mudança cria volatilidade na rede quando comparada a fontes de energia não renováveis. Baterias fornecem uma solução para esse problema. Eles permitem que as energias renováveis ​​gerem energia quando as condições climáticas são favoráveis ​​e as despacham automaticamente à medida que a disponibilidade de recursos flutua.

Isso permite que as fontes renováveis ​​forneçam fluxos de energia mais estáveis ​​para a rede, já que o clima muda em intervalos de tempo sub-horários devido a nuvens ou outras mudanças climáticas. Ele também permite a mudança de tempo de produção e uso para lidar com as flutuações recorrentes no fornecimento e na carga para cenários como a “curva de pato”.

Em última análise, a tecnologia de baterias resolve dois dos principais problemas que as redes elétricas totalmente renováveis ​​enfrentam. As baterias reduzem o congestionamento e a volatilidade de mudanças nos padrões climáticos ao fornecer recursos renováveis ​​às capacidades de despacho. Isso aumenta significativamente a estabilidade das energias renováveis ​​e, por sua vez, possibilita uma rede 100% renovável.

As baterias reduzem o congestionamento e a volatilidade de mudanças nos padrões climáticos ao fornecer recursos renováveis ​​às capacidades de despacho. © Associação Americana de Energia Pública
Baterias e armazenamento ainda não são perfeitas
É fácil ler essa visão geral e pensar que as concessionárias podem simplesmente construir inúmeras baterias e imediatamente passar para uma rede 100% renovável. Embora as tecnologias de bateria e armazenamento sejam promissoras, ainda há obstáculos significativos que a indústria deve considerar para a integração em massa ser viável.

Custo: as baterias ainda são caras. Há muitos casos em que são financeiramente viáveis, mas nem sempre é esse o caso.
Fornecimento: a fabricação de baterias está melhorando, mas ainda não há capacidade suficiente para suportar a adoção em massa da rede.
Planejamento e modelagem: Como o armazenamento de energia e as baterias ainda são relativamente novas, os desenvolvedores ainda estão determinando as práticas recomendadas para otimizar o tamanho, o posicionamento e o impacto da grade.
Agendamentos de Despacho: Além de modelar baterias, ainda é difícil determinar a operação ideal da bateria e as estratégias de despacho.
Seguindo em frente
À medida que a geração renovável atinge um estado bastante maduro, o armazenamento e as baterias estão experimentando um crescimento rápido, dada sua capacidade de resolver alguns dos inconvenientes associados. Apesar disso, a armazenagem térmica e hídrica em larga escala é difícil de escalar, e as baterias ainda não são totalmente viáveis ​​em escala. Em nosso próximo artigo, examinaremos mais detalhadamente esses desafios e discutiremos como a indústria está lidando com eles para continuar o crescimento de uma rede renovável.