Armazenamento de energia: melhores aplicações ESS em indústrias

A transição para sistemas de energia renovável exige soluções de armazenamento robustas para garantir a estabilidade da rede. O uso de tecnologias como o armazenamento de energia permite equilibrar a oferta e a demanda, mitigando as flutuações naturais das fontes limpas.

A aplicação de tecnologias de armazenamento de energia é fundamental para sustentar redes elétricas com alta penetração de recursos variáveis. Este guia explora casos práticos de implementação, desafios de custos e as diferentes escalas de uso, desde residências até grandes sistemas industriais.

* Entenda como o armazenamento de energia funciona em diferentes escalas. * Analise o impacto dos custos de armazenamento na infraestrutura da rede. * Veja exemplos reais de aplicação tecnológica em diversos países. * Conheça os desafios de integração entre fontes renováveis e armazenamento.

Como funciona a aplicação de armazenamento de energia em larga escala?

Ao entardecer, o engenheiro observa o brilho das telas no centro de testes enquanto estuda o fluxo de armazenamento.

Um engenheiro observa o monitoramento de um grande centro de testes, onde baterias de alta capacidade são carregadas e descarregadas para simular picos de demanda. O gerenciamento de cargas exige infraestruturas que possam lidar com volumes massivos de eletricidade de forma estável.

O desenvolvimento de centros de pesquisa é um passo crucial para o avanço dessas tecnologias.

Segundo a Wikipedia, o Estado de Nova York inaugurou o Centro de Testes e Comercialização de Tecnologia de Baterias e Armazenamento de Energia (NY-BEST) no Eastman Business Park, em Rochester, com um laboratório de quase 1.700 m² custando 23 milhões de dólares.

A escala do armazenamento pode variar drasticamente dependendo do objetivo do projeto. Em 2020, o Centro Aeroespacial Alemão iniciou a construção do primeiro sistema de bateria Carnot em larga escala no mundo, que possui uma capacidade de armazenamento de 1.000 MWh.

Projetos de pesquisa também buscam novas fronteiras químicas para o armazenamento. A partir de 2023, um novo projeto da Fundação Alemã de Pesquisa foca em interruptores moleculares para armazenar energia térmica solar.

1. Captação da energia gerada por fontes variáveis.
2. Conversão e armazenamento em sistemas de baterias ou outros meios.
3. Distribuição controlada para a rede elétrica conforme a demanda.

Quais são os desafios de custos nas aplicações ESS em indústrias?

Um gestor de rede elétrica analisa gráficos de custo que mostram como a dependência de fontes variáveis afeta o orçamento total do sistema. O planejamento financeiro deve considerar não apenas a instalação, mas a capacidade de suprimento contínuo.

A questão financeira é um dos principais obstáculos para a expansão das aplicações ESS em indústrias e redes públicas. Em modelos de rede com alta participação de recursos variáveis, o custo excessivo do armazenamento tende a dominar os custos de toda a rede elétrica.

A variação na necessidade de armazenamento altera drasticamente o investimento necessário. Por exemplo, apenas na Califórnia, uma participação de 80% de recursos variáveis exigiria 9,6 TWh de armazenamento, enquanto atingir 100% exigiria 36,3 TWh.

Outro cenário complexo envolve a dependência nacional de fontes renováveis.

Segundo estudos, suprir 80% da demanda dos EUA com recursos variáveis exigiria uma rede inteligente cobrindo todo o país ou um armazenamento de baterias capaz de suprir todo o sistema por 12 horas, com custos estimados em 2,5 trilhões de dólares.

Como integrar o armazenamento de energia renovável na rede elétrica?

Um técnico ajusta os parâmetros de um inversor para que a energia armazenada seja liberada exatamente no momento da oscilação da rede. A resposta rápida é a chave para manter a frequência estável.

A integração de sistemas de armazenamento de energia renovável depende da velocidade de resposta tecnológica. Estudos sugerem que a energia pode começar a ser liberada com apenas 1 segundo de aviso, tornando o método um suprimento suplementar útil para equilibrar surtos de carga na rede elétrica.

A eficiência do sistema é outro fator determinante para o sucesso da integração. Em sistemas de armazenamento por bombeamento hidráulico (PSH), a eficiência varia na prática entre 70% e 80%, com alegações de até 87%.

A complementaridade entre fontes também é um fator de custo.

Vários estudos descobriram que depender apenas de recursos variáveis e armazenamento de energia custaria cerca de 30% a 50% a mais do que um sistema comparável que combina recursos variáveis com usinas nucleares ou usinas com captura e armazenamento de carbono em vez de apenas armazenamento.

Como ocorre o uso prático de baterias em sistemas térmicos?

Um morador caminha por um condomínio sustentável onde o calor é distribuído de forma invisível através de tubulações subterrâneas. O conforto térmico é mantido sem a necessidade de combustíveis fósseis constantes.

O armazenamento térmico oferece uma alternativa eficaz para o uso prático de baterias e outros sistemas de gestão de calor.

Um exemplo é a comunidade solar Drake Landing, no Canadá, para a qual 97% do calor o ano todo é fornecido por coletores térmicos solares em telhados de garagens, possibilitado por um sistema de armazenamento de energia térmica em furos (BTES).

Sistemas de aquecimento de distritos também utilizam essas tecnologias para eficiência comunitária. Em Braedstrup, na Dinamarca, o sistema de aquecimento solar de distrito também utiliza o armazenamento de energia térmica subterrâneo (STES), operando a uma temperatura de 65 °C.

A gestão da temperatura é vital para a distribuição eficiente. O calor armazenado é utilizado para elevar a temperatura até 80 °C para fins de distribuição.

Quais são as tendências do mercado de energia com ESS?

Um analista de mercado observa o crescimento acelerado de novos projetos de infraestrutura energética ao redor do mundo. O volume de instalações cresce conforme a tecnologia se torna mais acessível e eficiente.

O mercado de energia com ESS apresenta um crescimento projetado significativo. De acordo com a BloombergNEF, a previsão de implantações totais de armazenamento de energia é de um crescimento com taxa de crescimento anual composta de 27% até 2030.

Mudanças geopolíticas e tarifárias também moldam o mercado. A tarifa sobre baterias para sistemas de armazenamento de energia (ESS) importadas da China pelos Estados Unidos aumentará de 40,9% este ano para 58,4% no próximo ano.

A escala de implementação pode variar entre o uso residencial e o industrial. Em 2013, o governo alemão alocou €200 milhões (aproximadamente US$ 270 milhões) para pesquisa e outros €50 milhões para subsidiar o armazenamento de baterias em painéis solares residenciais de telhado.

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