Imaginem uma cidade onde as luzes permanecem brilhantes mesmo quando a luz do sol desaparece e os ventos se apagam, onde as fábricas continuam a zumbir sem interrupção.Sistemas de armazenamento de energia da redeMas como funcionam exactamente estes sistemas e que potencial transformador têm para o nosso futuro energético?
Armazenamento da rede: o reservatório de energia
Os sistemas de armazenamento de energia (ESS) funcionam como reservatórios elétricos, armazenando energia (de electricidade ou de fontes renováveis) durante períodos de baixa procura e liberando-a quando necessário,Abordar os diferentes requisitos de potência em diferentes prazosO ESS desempenha um papel fundamental na manutenção da estabilidade da rede e na melhoria da eficiência energética, sendo frequentemente implantado em conjunto com as instalações de produção para aumentar os benefícios económicos.
Diversas tecnologias de armazenamento: uma gama de soluções
Atualmente, cinco tecnologias de armazenamento primário dominam as aplicações comerciais nos Estados Unidos, classificadas pela capacidade total de geração a partir de 2022:
- Hydro bombeado:A tecnologia de grande escala mais madura, a hidrelétrica bombeada, usa eletricidade para mover a água entre reservatórios em diferentes altitudes, gerando energia quando liberada através de turbinas.
- Armazenamento da bateria:Os sistemas de iões de lítio em rápido crescimento armazenam energia através de reações eletroquímicas, oferecendo flexibilidade e redução de custos.
- Armazenamento solar térmico:Este método converte a luz solar em calor armazenável, mais tarde usado para gerar eletricidade, abordando a intermitência da energia solar.
- Ar comprimido:Ao armazenar ar pressurizado no subsolo, esta tecnologia permite a liberação de energia em grande escala através da geração de turbinas.
- Volantes:Estes sistemas rotativos de alta velocidade se destacam pela resposta rápida, tornando-os ideais para a regulação de frequência.
As tecnologias emergentes como os supercondensadores, o armazenamento magnético supercondutor e os sistemas baseados em hidrogénio mostram um desenvolvimento promissor.utilização de eletricidade fora do pico para criar gelo para as necessidades de arrefecimento durante o dia.
Métricas de Capacidade: Potência versus Energia
Os sistemas de armazenamento são avaliados através de duas medições fundamentais:
- Capacidade de energia:Potência máxima instantânea (medida em W, kW, MW ou GW)
- Capacidade energética:Energia total armazenável/liberável (medida em Wh, kWh, MWh ou GWh)
A Administração de Informação de Energia dos EUA (EIA) categoriza os sistemas por capacidade de potência:
- Em grande escala:Capacidade ≥ 1 MW, principalmente de propriedade de empresas de serviços públicos para serviços de rede
- Em pequena escala:Capacidade < 1 MW, normalmente de propriedade do utilizador com instalações solares
Como fontes de energia secundárias, os sistemas de armazenamento consomem mais energia durante a carga do que durante a descarga.A EIA relata tanto a produção bruta (produção real) como a produção líquida (produção menos perdas de cobrança/operação), com valores líquidos tipicamente negativos para evitar dupla contagem.
Paisagem de armazenamento dos EUA (2022)
| Tecnologia | Instalações | Potência (MW) | Energia (MWh) | Geração bruta (MWh) | Geração líquida (MWh) |
|---|---|---|---|---|---|
| Hidro-bombas | 40-152 | 22,008 | N/A | 22,459,700 | -6,033,905 |
| Armazenamento por bateria | 403-429 | 8,842 | 11,105 | 2,913,805 | - 539.294 |
| Energia solar térmica | 2 a 3 | 405 | N/A | N/A | N/A |
| Ar comprimido | 1 a 2 | 110 | 110 | N/A | 57 |
| Rodas volantes | 4 a 5 | 47 | 17 | N/A | 0 |
A energia hidrelétrica a bomba continua a ser dominante em termos de capacidade e de produção, enquanto o armazenamento em baterias demonstra um rápido crescimento.
Aplicações e benefícios
Os sistemas de armazenamento proporcionam um valor multifacetado em todo o ecossistema energético:
- Estabilidade da rede:A resposta rápida às flutuações da oferta e da procura mantém a frequência e a qualidade da energia
- Gestão da carga:A mudança do consumo de períodos de pico para períodos de pico inferior reduz os custos e a pressão sobre a infra-estrutura
- Integração das energias renováveis:Melhoria da compatibilidade da rede através da geração intermitente de energia eólica/solar
- Infra-estrutura Adiamento:Retardar as modernizações dispendiosas da rede nas zonas de forte crescimento
- Potência de reserva:Fornecimento crítico durante interrupções para empresas e instituições
- Ativação da microrede:Apoio a sistemas de energia independentes ou híbridos
Os pedidos dividem-se em duas categorias temporais:
- A curto prazo:Resposta em escala de minutos para regulação de frequência
- Ciclo diário:Transferência de energia em escala horária para gestão da carga
Perfis de implantação da tecnologia
Hidro-bombas
As 40 instalações hidrelétricas de bombeamento dos Estados Unidos (22.008 MW no total) atendem principalmente à demanda de arrefecimento no verão.com cinco Estados a receber 61% da capacidade nacional.
Armazenamento por bateria
Os sistemas de bateria em escala de utilidade atingiram 8.842 MW/11.105 MWh até 2022, com 4.807 MW adicionados apenas naquele ano.O íon-lítio domina devido à eficiência e à capacidade de resposta, com 207 instalações co-locadas com energias renováveis (principalmente solares).
Baterias de pequena escala
Os sistemas de menos de 1 MW totalizaram 1.094 MW em 42 estados em 2021, com 71% ligados a instalações solares com rede de medidores.
Armazenamento térmico solar
Duas usinas operacionais (450 MW combinadas) utilizam armazenamento de sal derretido, lideradas pela instalação Solana, no Arizona, de 280 MW.
Ar comprimido
A usina McIntosh de 110 MW no Alabama continua a ser a única instalação operacional, usando armazenamento de caverna de sal com suplementação de gás natural.
Rodas volantes
Quatro sistemas operacionais (47 MW no total) são especializados em regulação de frequência, com Nova Iorque/Pensilvânia hospedando capacidade de 40 MW.
Perspectivas para o futuro
A linha de armazenagem apresenta um crescimento notável, em especial no que respeita às baterias:
- 22,255 MW de nova capacidade de baterias prevista até 2026
- 13,881 MW co-locados com projectos solares
- Projecto de ar comprimido de 317 MW em curso no Texas
Os motores de crescimento incluem a expansão das energias renováveis, os incentivos estatais e as estruturas de mercado em evolução.672 MW de projectos hidroelétricos em análise, com 47O projeto de infraestrutura de energia elétrica, que abrange a região, está em fase de licenciamento preliminar.
À medida que os custos diminuem e as tecnologias amadurecem, o armazenamento de energia tornar-se-á cada vez mais a pedra angular de redes resilientes e alimentadas a energia renovável, permitindo uma utilização mais limpa, mais segura e mais segura de energia.Sistemas energéticos mais eficientes para as gerações futuras.
