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IFE
06/12/2022

IFE Armazenamento: Usinas Reversíveis e Baterias 32

Assinatura:
Equipe de Pesquisa UFRJ
Editor: Prof. Nivalde J. de Castro (nivalde@ufrj.br)
Subeditores: Fabiano Lacombe e Vinicius Botelho
Pesquisadores: Luana Oliveira e Felipe Gama
Assistente de pesquisa: Sérgio Silva

IFE
06/12/2022

IFE nº 32

Assinatura:
Equipe de Pesquisa UFRJ
Editor: Prof. Nivalde J. de Castro (nivalde@ufrj.br)
Subeditores: Fabiano Lacombe e Vinicius Botelho
Pesquisadores: Luana Oliveira e Felipe Gama
Assistente de pesquisa: Sérgio Silva

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IFE Armazenamento: Usinas Reversíveis e Baterias 32

Políticas Públicas e Financiamentos

Estônia: Auxílio estatal para usina hidrelétrica reversível de 225MW

As agências estatais Enterprise Estonia e KredEx concederam uma doação de € 600.000 a um projeto de uma usina hidrelétrica reversível (UHR) planejado para até 2026. O investimento irá para a empresa estatal Eesti Energia, que objetiva construir a UHR de 225MW anunciada em agosto. A instalação, que aproveita os escombros de calcário e os túneis de mineração fechados criados durante a mineração de xisto betuminoso, ajudará a fornecer estabilidade à rede da Estônia, pois visa desconectar o país totalmente da Rússia e se conectar à Europa continental. (Energy Storage News - 31.10.2022) 
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Chile: Senado aprova projeto de lei de armazenamento de energia

O Senado do Chile aprovou por unanimidade uma importante legislação que incentivará a implantação do armazenamento de energia e da tecnologia de veículos elétricos (VE). O projeto de lei busca aumentar o uso de energia renovável no país, principalmente por meio do uso de armazenamento de energia como forma de contornar o congestionamento da rede. O projeto de lei permitirá que sistemas autônomos de armazenamento de energia recebam receita com o despacho de sua energia e potência no mercado do Sistema Elétrico Nacional do país. Espera-se que isso ajude a promover o crescimento de uma variedade de tecnologias de armazenamento, incluindo baterias, ar comprimido, entre outras. (Energy Storage News - 24.10.2022) 
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Moçambique: Banco Africano de Desenvolvimento concede US$ 2,5 milhões para estudos de viabilidade de energia solar e armazenamento

O Banco Africano de Desenvolvimento (BAD) aprovou uma concessão de US$ 2,5 milhões ao governo de Moçambique para estudos de viabilidade de uma fazenda solar fotovoltaica flutuante e até 10 sistemas de armazenamento de energia a serem realizados empresa nacional de electricidade, EDM. Além disso, o financiamento irá proporcionar estudos para aumentar a quota de geração de energia renovável de forma mais ampla, bem como capacitação para o pessoal da EDM e apoio a processos de licitações. (Energy Storage News - 20.10.2022)  
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EUA: Departamento de Energia promete financiamento para hidrelétricas

O Departamento de Energia dos Estados Unidos (EUA) anunciou três oportunidades de financiamento no valor de mais de US$ 28 milhões para promover e preservar a energia hidrelétrica no país. Financiado por meio da Lei de Infraestrutura Bipartidária do presidente Biden, esse financiamento apoiará a expansão da energia hidrelétrica de baixo impacto, das Usinas hidrelétricas Reversíveis (UHR), bem como promover a modernização de ativos existentes hidrelétrica, a sustentabilidade e a redução de impactos ambientais . A Lei de Redução da Inflação também inclui um crédito tributário independente para armazenamento de energia, o que aumentará ainda mais a atratividade econômica desses recursos. (ReNews - 24.10.2022) 
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Reino Unido: Governo lança reforma do mercado de eletricidade

A exposição do Reino Unido aos voláteis mercados globais de gás e aos custos de energia para os consumidores pode ser radicalmente reduzida a longo prazo, graças a uma revisão transformacional do projeto do mercado de eletricidade da Grã-Bretanha, lançada pelo governo do Reino Unido. A revisão proposta, intitulada Review of Electricity Market Arrangements (REMA), buscará opiniões sobre uma ampla gama de opções para enfrentar os desafios combinados de responder aos custos globais de energia mais altos, a necessidade de aumentar ainda mais a segurança energética e levar o Reino Unido a um sistema de energia mais limpo. Algumas das mudanças consultadas incluem: introdução de incentivos para que os consumidores extraiam energia da rede a tarifas mais baratas quando a demanda é baixa; reformar o mercado de capacidade para aumentar a participação de tecnologias de flexibilidade de baixo carbono, como armazenamento de eletricidade e dissociar os custosos preços globais de combustíveis fósseis da eletricidade produzida por fontes renováveis mais baratas. (Gov.uk - 18.07.2022)
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Mecanismos de Inserção de Armazenamento de Energia

Austrália: Setor pede criação de mecanismos de consolidação do armazenamento de energia para resolver o déficit de capacidade e de flexibilidade

O apelo por um esquema nacional acelerado de armazenamento de energia renovável ganhou voz quando o Smart Energy Council (SEC), o Clean Energy Investor Group (CEIG) e a Climate Action Network Australia (CANA) se uniram para pedir aos ministros de energia federais e estaduais a liberação de investimentos para estabelecer um “Esquema de Aceleração de Armazenamento de Energia Renovável”. Tal esquema proporcionaria parcerias entre os governos estaduais e o governo federal para uma série de licitações de projetos de armazenamento renovável em grande escala. A ideia é acelerar a criação de mecanismos de consolidação em escala de serviços públicos para apoiar a necessidade de implantação de mais energia renovável. Destaca-se que o Integrated System Plan (ISP) do Australian Energy Market Operator (AEMO) prevê a necessidade de 60 GW de capacidade flexível até 2050, ou seja, o triplo do que está disponível atualmente. (PV Magazine Australia - 25.10.2022) 
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Australia: Akaysha Energy vence leilão de baterias de US$ 1 bilhão

A Akaysha Energy, uma start-up de armazenamento de baterias apoiada pela gigante norte-americana BlackRock, derrotou alguns dos maiores nomes do setor de energia da Austrália para obter os direitos de construção e propriedade da Waratah Super Battery em New South Wales (NSW). A Akaysha assinou o acordo após um leilão realizado pela NSWs EnergyCo. e isso dá a Akasyha o direito de construir e possuir a bateria, apoiada por um contrato de quase cinco anos. A bateria, com 700 MW de capacidade, atuará como backup no mercado de energia de NSW, aumentando a segurança da rede. (Financial Review - 18.10.2022) 
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Projetos de Armazenamento de Energia em Larga Escala

EUA: Dominion Energy adquire segundo projeto de armazenamento de energia da East Point Energy

A East Point Energy, uma empresa de desenvolvimento de armazenamento de energia, anunciou a venda do projeto Shands Energy Storage para a Dominion Energy Virgínia, uma das maiores empresas de serviços públicos do país. Com capacidade de 15,7 MW de potência e 62,8 MWh, o projeto Shands Energy Storage será um dos maiores projetos de armazenamento autônomo na Virgínia quando entrar em operação, em 2023. Localizado no Condado de Sussex, Shands aumentará a confiabilidade da rede local e servirá como uma componente do futuro da energia 100% limpa da Dominion Energy. (Business Wire - 18.10.2022) 
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EUA: Projeto autônomo de armazenamento de energia de 1.400 MWh no sul da Califórnia

A Axium Infrastructure e as subsidiárias Canadian Solar Recurrent Energy e CSI Energy Storage anunciaram que o Crimson Storage, um projeto autônomo de armazenamento de energia com capacidade de 350 MW e 1400 MWh, está em operação e fornecendo capacidade flexível para a rede da Califórnia. O Crimson Storage é o maior projeto de armazenamento de bateria do mundo a atingir a operação em uma única fase, e é o segundo maior projeto de armazenamento de energia atualmente em operação. O projeto permitirá que os clientes da Califórnia obtenham mais energia livre de carbono e garantirá a confiabilidade da rede durante os horários de pico de demanda. Em média, a Crimson Storage armazenará e despachará eletricidade suficiente para abastecer mais de 47.000 residências por ano. (Solar Power World - 18.10.2022) 
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Reino Unido: FRV adquire dois novos projetos de armazenamento de energia em bateria

A FRV anunciou a aquisição de dois projetos de armazenamento de energia em bateria (BESS), ambos localizados em Midlands. Os projetos estão programados para iniciar a construção no terceiro trimestre de 2023 e serão compostos por dois sistemas de armazenamento de baterias de íon-lítio, totalizando uma capacidade combinada de até 100MW, que permitirão a importação e exportação de energia conectada à rede de distribuição. (ZAWYA - 26.10.2022) 
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China identifica potencial de construção de UHRs em minas abandonadas na bacia do Rio Amarelo

Pesquisadores chineses estimaram o potencial de instalações Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHRs) subterrâneas para todas as minas abandonadas na bacia do Rio Amarelo, conhecido como Huang He, que atravessa nove províncias chinesas e duas regiões autônomas, sendo o 6° maior rio do mundo. O grupo analisou o potencial com base na disponibilidade de espaço subterrâneo, estruturas espaciais, condições geoambientais e capacidade instalada. Eles descobriram que existem 91 minas abandonadas que são adequadas para instalações de UHRs, podendo totalizar uma capacidade instalada de 15.830 MW. (PV Magazine - 19.10.2022) 
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EUA: BLM anuncia a conclusão do Crimson Energy Storage Project

O Bureau of Land Management (BLM) anunciou que a construção do Crimson Energy Storage Project, um sistema de armazenamento em bateria de 350 MW, no leste do Riverside County, está concluída e o sistema está em operação e expandindo a capacidade da rede. O projeto de armazenamento de bateria fornecerá 1,400 GWh de eletricidade em plena capacidade e é um marco significativo nos esforços do governo Biden-Harris para modernizar a infraestrutura de energia da América no Ocidente e atingir uma meta de 100% de eletricidade livre de carbono até 2035. (BLM - 18.10.2022) 
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Artigos e Estudos

Reino Unido: Review of Electricity Market Arrangements (REMA)

Essa grande revisão do projeto do mercado de eletricidade da Grã-Bretanha, lançada pelo governo do Reino Unido, tem como objetivo aumentar radicalmente a segurança energética e reduzir os custos de eletricidade para os consumidores a longo prazo. Ainda sendo uma versão preliminar, ou seja, aberta a contribuições públicas, busca-se opiniões sobre uma ampla gama de opções para enfrentar os desafios combinados de responder aos custos globais de energia mais altos, a necessidade de aumentar ainda mais a segurança energética e mover o Reino Unido para um sistema de energia mais limpo. Neste sentido, destacam-se os seguintes temas de debate: introdução de incentivos para que o consumidor possa praticar arbitragem de preços no mercado de energia e a reforma do mercado para que seja possível maior inserção de recursos de flexibilidade, como o armazenamento de energia. Para mais informações, acesse o documento. (GOV UK - 10.10.2022) 
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“Multi-Objective Capacity Optimization of Renewable Energy Power System Considering Techno-Economic Comparisons of Various Energy Storage Technologies"

Este artigo conduziu a otimização de capacidade multiobjetivo do sistema de energia renovável considerando comparações técnico-econômicas de bateria, armazenamento de energia térmica, armazenamento hidrelétrico bombeado e armazenamento de hidrogênio. O modelo de otimização de capacidade multiobjetivo considera a minimização do custo nivelado de energia e probabilidade de perda de fornecimento de energia, que é resolvido por quatro algoritmos evolutivos multiobjetivos representativos. Os resultados comparativos técnico-econômicos do armazenamento de energia mostram que o armazenamento de energia térmica é o mais econômico sob diferentes condições de confiabilidade. As análises de sensibilidade de diferentes perfis de carga e diferentes níveis de recursos verificam a eficácia dos resultados comparativos técnico-econômicos. (TYNXB - 30.10.2022) 
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“Dedicated Microgrid Planning and Operation Approach for Distribution Network Support with Pumped-Hydro Storage”

Este estudo apresenta uma abordagem dedicada de planejamento e operação de microrrede para suporte à rede de distribuição considerando o armazenamento hidrelétrico bombeado. O termo dedicado conota a responsabilidade de serviço da microrrede em vez de sua independência operacional. Uma microrrede não dedicada tem a responsabilidade dupla de servir o sistema de distribuição e os consumidores comerciais/industriais. O período de retorno e o benefício da vida útil de uma microrrede não dedicada dependem parcialmente do mecanismo de preços de tempo de uso que leva a microrrede a maximizar o lucro e pode comprometer a operação geral da rede de distribuição. Este artigo desenvolve uma abordagem para engajar microrredes dedicadas com total obrigação de servir apenas o sistema de distribuição. Para gerenciar efetivamente a operação da microrrede sem comprometer a operação da rede de distribuição, a abordagem considera um novo índice de capacidade operacional de curto prazo, contrato de compra de energia e custo de energia nivelado. Funcionalidades específicas de armazenamentos hidrelétricos bombeados são usadas para relaxar a sensibilidade das microrredes a penalidades de operação decorrentes do desvio de potência de saída e, assim, permitir que os lucros da microrrede aumentem. Os resultados obtidos mostraram benefícios mútuos para o operador do sistema e o proprietário da microrrede, uma vez que o custo de operação da rede de distribuição foi reduzido e o proprietário da microrrede aumentou sua receita. (IEEE - 28.10.2022) 
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“Improving Pumped Hydro Storage Flexibility in China: Scenarios for Advanced Solutions Adoption and Policy Recommendations”

As metas de descarbonização da República Popular da China são ambiciosas. Sua conquista depende da implantação em larga escala de fontes variáveis de energia renovável (VRES), como eólica e solar. A alta penetração do VRES pode levar a problemas de balanceamento na rede, que podem ser compensados pelo aumento da capacidade de flexibilidade de deslocamento do sistema pela integração com o armazenamento de energia, por exemplo, pela instalação de armazenamento adicional de eletricidade. As Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHR) possuem a tecnologia de armazenamento de eletricidade mais difundida em nível global e a única solução totalmente madura para armazenamento de eletricidade de longa duração. A China já possui a maior capacidade de UHR instalada no mundo e planeja aumentá-la fortemente antes de 2030. O presente estudo, baseado nos dados da “Pumped Storage Tracking Tool”, da International Hydropower Association, investiga o potencial de melhoria tecnológica dos atuais e futuros ativos de UHR na China. Os objetivos de adotar soluções avançadas de UHR permitem que a China lide melhor com a tarefa de equilibrar a produção de VRES. O potencial de adoção de soluções avançadas de UHR é avaliado por meio de cinco diferentes possibilidades de intervenção (aqui denominadas cenários). Esses cenários consideram a reforma de parte dos ativos operacionais da Usina Hidráulica e o redesenho de futuras instalações já planejadas. Assim, são elaboradas recomendações de políticas para promover, facilitar e apoiar a adoção dessas soluções avançadas de UHR. (MDPI - 25.10.2022)  
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“Multi-Stage Stochastic Optimization for Battery Energy Storage Systems in the Iberian market”

Os operadores procuram atingir objetivos econômicos ao despachar ativos em mercados de eletricidade sujeitos a restrições técnicas e de mercado. Para garantir a operação ideal nos mercados de energia, a incerteza paramétrica dos principais impulsionadores do mercado, como preços de serviços de atacado e balanceamento, deve ser investigada. O problema de pesquisa a ser abordado no artigo trata da maximização da receita de uma usina de armazenamento em baterias de price-taker participando de mercados competitivos de eletricidade no atacado e balanceamento. O artigo usa uma abordagem de otimização de vários estágios para modelar a incerteza de um sistema de armazenamento de energia de bateria que participa do mercado espanhol. O estudo revela que um benefício significativo do uso da solução estocástica (mais de 5%) é obtido quando o papel do sistema de armazenamento de energia da bateria é analisado para 2020. (IEE - 23.10.2022)  
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“Full scale hybrid hydroelectric lithium-ion energy storage for supplying frequency containment reserve”

Um sistema híbrido de armazenamento de energia em escala real consistindo de duas turbinas hidrelétricas bulbo de 14,5 MVA e um sistema de armazenamento de energia em bateria de íon-lítio de 1,1 MWh foi projetado, construído e comissionado no norte da Suécia. Foi demonstrado que o armazenamento de energia da bateria tem a capacidade de alterar rapidamente a potência de saída para atender aos novos requisitos de serviços da rede, como resposta de frequência rápida. O controlador híbrido de armazenamento de energia mostrou ser capaz de dividir a frequência dos distúrbios de frequência da rede em mudanças lentas e rápidas para cada unidade geradora e permitir que o armazenamento de energia da bateria lide com respostas rápidas de energia e as turbinas hidrelétricas de bulbo as respostas lentas e de longo prazo para atender aos requisitos de controle de frequência. (DiVA - 17.10.2022)  
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“Energy optimization of Tenerife”

Neste trabalho, foi implementado um código capaz de fornecer a geração ótima de energia de um sistema elétrico isolado, que para este caso de estudo é representado por Tenerife, uma ilha situada na Espanha. O algoritmo de otimização foi desenvolvido usando o CVXPY, que é um código-fonte aberto baseado em Python capaz de modelar uma linguagem para problemas de otimização convexa. O sistema de energia de Tenerife pode ser representado como uma Usina Elétrica Virtual Dinâmica (DVPP), que inclui usinas convencionais e renováveis. No primeiro cenário, assumiu-se que a eletricidade necessária para satisfazer a demanda em Tenerife foi produzida usando três fontes de energia, carvão, vento e PV. No segundo cenário, além disso, foi incluído um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) e foi escolhida a tecnologia de íons de lítio para a bateria. O objetivo deste estudo é obter a capacidade renovável, o tamanho do BESS e a geração renovável horária que minimizam o custo total do DVPP. Várias possibilidades diferentes foram discutidas, em particular com foco na influência da penetração renovável na solução. Isso foi feito considerando as políticas ambientais europeias e as metas para 2030 e 2050 que a União Europeia desenvolveu para enfrentar as mudanças climáticas. Além disso, discutiu-se a influência dos gastos de capital (CAPEX) do BESS na solução, considerando que o custo da bateria está diminuindo fortemente ao longo dos anos. Por fim, foi implementado o controle de taxa de rampa para usinas de energia a carvão, eólica e fotovoltaica, o que limita a rapidez com que uma usina pode alterar sua produção. Isso foi feito porque a qualidade da energia e a estabilidade da rede podem ser prejudicadas por uma flutuação de curto prazo na energia gerada por usinas conectadas à rede com um tamanho significativo. (UPC - 21.10.2022)  
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“Prolonging battery lifetime in various energy markets”

As baterias de íons de lítio são cada vez mais comuns não apenas no setor de mobilidade elétrica, mas também no armazenamento estacionário. As possibilidades de uso desses armazenamentos são diversas. Neste artigo, os autores se concentraram na possibilidade de fornecer reserva de frequência e outros serviços de flexibilidade para a rede. O trabalho enfoca a operação de um sistema de armazenamento de energia de bateria e não o dimensionamento de um. No modelo desenvolvido os autores consideram o lucro destes serviços e seu impacto na vida útil da bateria. Com esses dois fatores principais, compara-se o funcionamento do sistema de baterias no caso de diferentes serviços de reserva de frequência e outras operações de mercado. Os resultados mostram que os sistemas de armazenamento de energia em bateria têm potencial para serviços de reserva de frequência no caso de uma estratégia de operação otimizada. Os resultados da simulação também mostram que essas estratégias de operação otimizadas podem ser diferentes em diferentes fases da vida útil da bateria. O modelo apresentado foi desenvolvido no âmbito do programa EU Horizon 2020 no projeto OneNet. (Science Direct - 27.10.2022)
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