IFE
12/01/2023

IFE Armazenamento: Usinas Reversíveis e Baterias 34

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
12/01/2023

IFE nº 34

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

Ver índice

IFE Armazenamento: Usinas Reversíveis e Baterias 34

Políticas Públicas e Financiamentos

EUA: DOE concede US$ 100 milhões para financiamento em pesquisas relacionadas à hidrelétricas reversíveis e outras tecnologias emergentes de energia limpa

Oito empresas que trabalham em avanços tecnológicos em energia limpa receberam em financiamento federal para ajudar a aumentar a produção em inovações como hidrelétricas reversíveis e energia eólica offshore. A secretária de Energia dos EUA, Jennifer Granholm, anunciou as empresas que foram selecionadas para receber prêmios de um bloco de financiamento de US$ 100 milhões destinado a tecnologias originalmente financiadas pelo programa da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Energia. Esses prêmios ressaltam o compromisso do Departamento de Energia dos EUA (DOE) com a agenda de energia limpa do governo Biden. A Quidnet Energy, que recebeu US$ 10 milhões, usará esse financiamento para ampliar sua tecnologia de armazenamento bombeado geomecânico em um sistema que pode ser usado comercialmente. De acordo com o DOE, a primeira concessionária a fazer uso dessa tecnologia será a CPS Energy. (Utility Dive - 23.11.2022) 
Link Externo

Romênia: Ministério da Energia financiará pelo menos 620MWh de implantações de BESS

O Ministério da Energia da Romênia fornecerá pouco mais de € 103 milhões em apoio financeiro para implantações do sistema de armazenamento de energia em bateria (BESS) no país. O orçamento total do programa é de € 103,48 milhões (US$ 107 milhões) e receberá € 79 milhões da parcela da Romênia no Plano de Recuperação e Resiliência da UE, o programa do bloco para mitigar os efeitos econômicos negativos da pandemia de COVID-19. O restante virá de fundos nacionais. O auxílio será concedido sob a forma de reembolso de despesas incorridas com a construção e aquisição de novas baterias de armazenamento de energia ou infraestruturas relacionadas. A Romênia tem atualmente uma meta de 30,7% de geração renovável em seu mix de eletricidade até 2030, mas fez promessas de aumentar esse número. (Energy Storage - 30.11.2022) 
Link Externo

Filipinas: Reguladores discutem regras e definições de propriedade de armazenamento de energia no país

O Departamento de Energia das Filipinas (DOE) e os reguladores estão considerando alterar as regras que regem a propriedade de sistemas de armazenamento de energia conectados à rede. A classificação atual de armazenamento de energia como geração pode estar dificultando o investimento em um setor essencial para o país. As empresas de geração nas Filipinas estão proibidas de possuir mais de 30% da capacidade de geração instalada em cada uma das redes do país. Com as principais empresas de geração também se tornando os primeiros investidores no país em armazenamento de bateria em larga escala, elas podem ser desencorajadas a implantar armazenamento de bateria se isso significar que esse limite será ultrapassado. O debate também ocorreu em mercados de armazenamento de energia mais maduros: Na Alemanha, os reguladores só adotaram uma definição regulatória de armazenamento de energia separado da geração no ano passado. No Reino Unido, uma definição de armazenamento de energia também foi adotada como parte da geração, mas como um subconjunto distinto com regras específicas. Em ambos os mercados, a falta de definição regulatória significou incerteza de investimento e outras barreiras ao investimento em armazenamento de energia. (Energy Storage - 29.11.2022) 
Link Externo

Reino Unido: Projetos de armazenamento de energia de longa duração recebem US$ 40 milhões do governo

O Departamento de Negócios, Energia e Estratégia Industrial do governo do Reino Unido forneceu £ 32,9 milhões (US$ 39,67 milhões) para cinco projetos de armazenamento de energia para apoiar o desenvolvimento de novas tecnologias. O financiamento foi fornecido aos vencedores da segunda fase da competição de Armazenamento de Energia de Longa Duração (LODES, sigla em inglês), que visa dimensionar novas tecnologias inovadoras de armazenamento de energia e aumentar as capacidades do país. Em fevereiro, foi anunciado no Energy Storage Summit 2022, da Solar Media, que um total de 24 projetos receberam £ 6,7 milhões de financiamento por meio do Programa LODES até aquele momento. Foi declarado que os prêmios foram divididos em dois fluxos: o fluxo 1 é para projetos de demonstração de tecnologias consideradas próximas da comercialização e com o objetivo de acelerar esse processo para que possam ser implantados no sistema de energia do Reino Unido. O fluxo 2 busca acelerar a comercialização de projetos inovadores por meio da construção de protótipos “pioneiros” de sistemas completos. (Energy Storage - 29.11.2022) 
Link Externo

Austrália: Conselho do Clima renova os apelos para uma política de meta de armazenamento de energia renovável

O Conselho do Clima publicou uma declaração conjunta dos grupos hoje, argumentando que a Austrália não será capaz de cumprir suas metas de política de descarbonização e energia renovável sem que haja um investimento em armazenamento de energia em um ritmo mais rápido do que é hoje. Apesar dos investimentos já anunciados para a energia limpa e o estabelecimento da meta de 82% de energia renovável até 2030, os apelos para uma meta de implantação para armazenamento de energia ainda não foram respondidos e o Conselho do Clima apontou que atingir essa meta exigirá cerca de 18 GW de capacidade flexível. Embora o mercado de armazenamento de energia da Austrália esteja crescendo rapidamente, não está crescendo rápido o suficiente para atingir essas metas de médio e longo prazo. Os defensores de uma política de meta para armazenamento de energia argumentam que isso é, em grande parte, decorrente da falta de certeza de investimento que o armazenamento de bateria apresenta - os ativos de bateria estão se mostrando muito lucrativos para serviços ancilares e cada vez mais para o comércio de energia, mas os fluxos de receita são inteiramente comerciais e não respaldados por contratos de longo prazo, reduzindo atratividade. (Energy Storage - 18.11.2022)  
Link Externo

Turquia: Mudança na regulação de armazenamento de energia estimulará investimentos

A Turquia recentemente permitiu que os desenvolvedores de sistemas de armazenamento de energia adicionassem uma capacidade de energia eólica e solar correspondente aos seus projetos. A simplificação do procedimento para adicionar capacidade de energia fotovoltaica e eólica às instalações de armazenamento mudou o setor de energia, de acordo com o principal regulador da Turquia. A operação de turbinas eólicas e painéis solares é sensível a mudanças no clima, portanto, a combinação com o armazenamento permitirá que as usinas de eletricidade renovável produzam energia mais confiável, de acordo com o Presidente da Autoridade Reguladora do Mercado de Energia da Turquia (EMRA), Mustafa Yılmaz. As baterias podem contribuir muito, pois armazenam o excesso de eletricidade, no caso de eventualidades. Com uma mudança na regulamentação, a Turquia possibilitou que os desenvolvedores de armazenamento de energia obtivessem licenças preliminares para uma capacidade correspondente em energia eólica ou solar. (Balkan Green Energy News - 30.11.2022) 
Link Externo

Mecanismos de Inserção de Armazenamento de Energia

Baterias ganham muito em serviços auxiliares europeus, mas investidores alertam para grandes expectativas

A crise energética da Europa resultou em receitas de serviços ancilares de regulação de alta frequência para armazenamento de baterias, com alguns ativos ganhando até quatro vezes mais dinheiro do que o esperado. No entanto, os potenciais investidores não devem ver a situação improvável deste ano como um guia de como o mercado funcionará no longo prazo, e os ativos de bateria terão que diversificar suas aplicações além dos serviços ancilares nos próximos anos. Essa foi a estimativa de Corentin Baschet, analista-chefe da consultoria de armazenamento de energia Clean Horizon. Baschet analisou as receitas disponíveis para armazenamento de energia em várias geografias europeias, com foco particular no mercado de reserva de contenção de frequência (FCR) de oito países, no serviço Dynamic Containment Low e reserva secundária do Reino Unido, ou aFRR na Bélgica. De acordo com Baschet, na Europa continental e no Reino Unido, os proprietários de ativos de BESS terão que diversificar suas estratégias de rota para o mercado para maximizar a receita e a participação no mercado. (Energy Storage - 30.11.2022) 
Link Externo

Ucrânia: Licitação irá equipar usinas hidrelétricas com armazenamento de baterias em larga escala

O Banco Mundial está financiando uma licitação para equipar usinas hidrelétricas estatais na Ucrânia com sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS), em meio a relatos de danos maciços à rede elétrica e aos ativos de geração do país. Os novos BESS seriam construídos em plantas existentes usinas hidrelétricas a fio d'água e reversíveis, para ajudar a fornecer serviços ancilares de resposta de frequência rápida e eficiente para a rede da Ucrânia. O pedido de propostas foi lançado para o projeto em setembro, com prazo para recebimento de propostas técnicas até 30 de novembro e propostas financeiras até 15 de dezembro. Esses recursos de energia seriam implantados em quatro usinas hidrelétricas, escolhidas por sua importância estratégica em regiões como Kyiv ao longo do rio Dnipro. Além desses quatro locais, a licitação prevê a implantação de mais 15MW de armazenamento de energia, desta vez armazenamento de energia de longa duração. (Energy Storage - 23.11.2022) 
Link Externo

Projetos de Armazenamento de Energia em Larga Escala

Austrália: Joint venture visa 4,5 GW de armazenamento de energia

Os desenvolvedores australianos de energia renovável Sunshine Hydro e Energy Estate anunciaram uma nova joint venture (JV) que se concentrará no desenvolvimento de projetos de armazenamento de energia hidrelétrica reversível em grande escala em Victoria, com planos para integrar a produção de hidrogênio verde e nova capacidade de geração renovável . O presidente da Sunshine Hydro, Michael Myer, disse que a nova JV foi formada em resposta ao fechamento acelerado das usinas a carvão de Victoria e ao apoio dado pelo governo do estado para novas fontes de geração de energia limpa como parte de sua ambição de atingir 95% de fontes renováveis até 2035. Nenhum detalhe foi fornecido sobre a localização dos projetos, mas as empresas disseram que seu foco inicial será nas regiões centrais do estado. Além de explorar oportunidades em Victoria e Queensland, a Energy Estate e a Sunshine Hydro anunciaram que pretendem estender sua colaboração a outros mercados na Austrália e no mundo. (PV Magazine - 24.11.2022) 
Link Externo

Suíça: Usina hidrelétrica reversível impulsiona planos de armazenamento de energia da Europa

A usina hidrelétrica reversível (UHR), Nant de Drance, localizada entre dois reservatórios em uma caverna de 600 metros no subsolo suíço de Valais, está sendo descrita como um grande passo na transição da Europa para a energia verde. A Europa precisará desenvolver 200 GW de capacidade de armazenamento de energia até 2030 - mais de quatro vezes da sua capacidade atual, estima a Associação Europeia para Armazenamento de Energia. O projeto, que levou 14 anos para ser concluído, é composto por 17 quilômetros de túneis subterrâneos, abrigando seis enormes turbinas. Nant de Drance tem uma potência nominal de 900 MW e uma capacidade de armazenamento de 20 GWh. Com a adição da usina, a capacidade instalada em UHR, na Suíça, saltou 35%, atingindo a capacidade de 3.462 MW. (DW - 30.11.2022) 
Link Externo

Austrália: Projeto de usina hidrelétrica reversível de 2.500MWh inicia construção, com perspectiva de entrega em 2024

A construção do Genex Kidston Connection Project de 250MW/2.500MWh, é um marco importante da Genex Power e que tem perspectiva de iniciar a operação no segundo semestre de 2024. Além da usina, está em construção uma nova linha de transmissão de 186 km para conectar a UHR à rede no extremo norte de Queensland. O novo link de rede é parcialmente financiado pelo governo de Queensland, que no ano de 2021 confirmou uma contribuição de US$ 147 milhões para o projeto. A Genex e seus parceiros contribuíram no com US$ 148 milhões. (Renew Economy - 23.11.2022) 
Link Externo

Reino Unido: A maior instalação de armazenamento em baterias da Europa entra em operação

A Harmony Energy, desenvolvedora de um projeto de armazenamento de energia em bateria, confirmou no dia 21 de novembro que o projeto Pillswood foi operacionalizado com sucesso. A instalação é de 98MW/ 196MWh, isso o torna a maior instalação desse tipo em toda a Europa. Ele está localizado na vila de Cottingham, adjacente à subestação de eletricidade da National Grid, em Creyde Beck. A construção foi gerenciada pela Tesla, cujos produtos de bateria Megapack compõem a matriz. Originalmente, metade da capacidade do projeto Pillswood estava prevista para entrar em operação em 2022 e a outra metade prevista para entrar em operação em março de 2023. O cronograma foi acelerado a pedido da National Grid, para ajudar a criar mais segurança energética e flexibilidade neste inverno em meio a preços recordes de energia no atacado. Destaca-se que a Harmony Energy está planejando colocarem operação outros cinco projetos de armazenamento de energia em bateria em escala de serviços públicos em 2023. (edie - 22.11.2022) 
Link Externo

Austrália: Equis reformula e relança projeto de armazenamento em baterias

A Equis Development, empresa de energia renovável com sede em Ingapore, renomeou e relançou seu Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias de US$ 1,28 bilhão (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS) nos arredores de Melbourne, na Austrália. A empresa adquiriu uma participação de 100% no Melton Renewable Energy Hub (MREH) da Syncline Energy, com a qual está desenvolvendo o projeto BESS. Quando anunciado pela primeira vez em agosto de 2021, o BESS foi planejado como um projeto de 600MW/2400MWh. Desde então, foi rebatizado como MREH. Localizado 25 km a noroeste do distrito comercial de Melbourne, o projeto também foi redimensionado para ter 1,2 GW de capacidade de bateria, mas sua capacidade de armazenamento permanecerá em 2.400 MWh. Será construído em duas fases, cada uma com 600MW de capacidade. A primeira fase das obras está prevista para começar em 2023 e entrar em operação em 2024. (Power Technology - 17.11.2022) 
Link Externo

Artigos e Estudos

“Storage Systems Modeling in Microgrids with Renewables Considering Battery Degradation”

A modelagem de Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS) ainda é pouco pesquisada, principalmente no caso de levar em consideração a perda de potência devido à degradação que ocorre durante a operação no sistema de potência com grande penetração de geração de fontes renováveis e carga estocástica de veículos elétricos. Enquanto isso, o tempo de vida varia consideravelmente da declaração do fabricante devido a diferentes condições de operação e também depende do nível de penetração de fontes de energia renovável, operação cíclica, temperatura, taxa de descarga/carga e profundidade de descarga. Escolher uma abordagem simplista para o modelo de degradação pode levar a conclusões não confiáveis na escolha da melhor estratégia de gerenciamento e investimentos significativos e custos operacionais. A maioria dos modelos BESS existentes em aplicações estacionárias assume custos de degradação zero para armazenamento ou simplifica a vida útil da bateria para uma função linear de profundidade de descarga, o que pode levar a erros adicionais na estimativa do custo da degradação BESS. A complexidade da construção de um modelo de tempo de vida do BESS deve-se à presença de degradação não linear do BESS no início e no final do tempo de vida, bem como à dificuldade em obter uma grande quantidade de dados experimentais próximos dos reais. condições operacionais mundiais para a construção da maioria dos modelos. O artigo analisa as características do BESS específicas para sua operação em microrredes em termos da influência dos principais fatores de estresse no grau de degradação do BESS. O estudo também fornece uma revisão dos modelos existentes para avaliar a degradação da bateria. (SSRN - 30.11.2022) 
Link Externo

“A dynamic bidding strategy of hybrid energy storage system participating in day-ahead frequency regulation market”

A rápida proliferação de recursos renováveis intermitentes e imprevisíveis representa um desafio sem precedentes para a estabilidade de frequência no sistema moderno. Um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (do inglês: Hybrid Energy Storage System - HESS) normalmente composto por bateria e ultracapacitor tem melhor desempenho em resposta rápida. Nesse contexto, este artigo elabora uma estratégia de licitação dinâmica para uma operadora de HESS independente para fornecer serviço de regulação de frequência em um mercado baseado no desempenho do dia seguinte. A estrutura proposta visa maximizar o lucro líquido do operador do HESS com base em um mecanismo de liquidação em duas partes considerando a degradação do HESS. Além disso, a otimização separada da bateria e do ultracapacitor pode ser realizada introduzindo um algoritmo de divisão de frequência VSQF para aproveitar todas as vantagens do HESS. Além disso, o processo de otimização em cada estágio pode ser impulsionado de forma inovadora por um otimizador de cobra aprimorado e uma função de penalidade é utilizada para atender às restrições relacionadas ao HESS e ao mercado. A comparação entre o HESS e o Sistema de Armazenamento de Energia por Bateria (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS) mostra que o HESS tem de fato superioridade econômica e gera um lucro 18,59% maior. Além disso, os benefícios econômicos sob gestão conservadora de SoC pelo ajuste flexível do coeficiente de penalidade são 9,06% maiores do que com a restrição estrita de SoC terminal que verifica a eficácia da licitação dinâmica. (ScienceDirect - 24.11.2022) 
Link Externo

“Optimal Sizing of Hybrid Utility-Scale Photovoltaics and Pumped Hydro Storage Plants”

Um modelo que permite ao usuário dimensionar de forma otimizada um sistema autônomo de fonte de alimentação híbrida em escala de utilidade é apresentado neste artigo. O sistema consiste em dois recursos de energia renovável: solar fotovoltaica e armazenamento com hidrelétricas reversíveis. Uma breve introdução à metodologia do modelo é fornecida como uma visão geral das operações do sistema. O dimensionamento ideal é realizado usando um algoritmo genético personalizado para minimizar o custo nivelado de energia, otimizando o tamanho dos reservatórios, bombas reversíveis, altura estática e o número (e tipo) de módulos fotovoltaicos, bem como seus inversores. O modelo é verificado usando um estudo de caso no HOMER Pro, onde uma carga de pico de 2MW localizada em Stellenbosch, África do Sul, teve que ser fornecida. São apresentados o desempenho do modelo e seu custo nivelado mínimo. Além disso, uma representação visual do custo nivelado de energia, a perda de probabilidade de fornecimento de energia e os fatores de influência são fornecidos para auxiliar nas escolhas de design do sistema. O modelo proposto fornece mais informações sobre o desempenho de um sistema de armazenamento hidrelétrico fotovoltaico e reversível do que o software padrão da indústria e outros estudos anteriores. (IEEE - 17.11.2022) 
Link Externo

“Integrated design of photovoltaic power generation plant with pumped hydro storage system and agricultural facilities in Uhuelem-Amoncha African community”

A dependência sazonal e local de recursos de energia renovável limitou suas aplicações na geração de energia. Os sistemas de armazenamento de energia são soluções promissoras para a intermitência dos recursos energéticos renováveis. As redes elétricas rurais enfrentam desafios de sustentabilidade econômica devido à baixa demanda de energia e à pobreza. À medida que os países passam por vários estágios de desenvolvimento, suas necessidades mudam. As necessidades de eletricidade dos países em desenvolvimento certamente diferem daquelas das economias desenvolvidas. A maior parte da população mundial sem acesso à eletricidade, e todas as suas consequências, encontra-se em países em desenvolvimento. O acesso à energia é, sem dúvida, um catalisador significativo para o desenvolvimento. Os países desenvolvidos exigem principalmente tecnologias para garantir segurança energética, resiliência e, ocasionalmente, controle de emissões. Portanto, as microrredes são tecnologias emergentes capazes de suportar as diversas necessidades de vários estágios de desenvolvimento. Por exemplo, um projeto de rede rural em torno de impulsionadores econômicos, como agricultura e microindústrias, pode mitigar a pobreza e melhorar a sustentabilidade econômica das redes rurais. Este estudo apresenta um Projeto Integrado de Central de Geração de Energia Fotovoltaica com Sistema de Hidroacumulação Bombeado e Instalações Agrícolas na Comunidade Africana de Uhuelem-Amoncha. O projeto explorou a disponibilidade natural do corpo de água em uma área elevada de assentamento que oferece uma altura natural de armazenamento para armazenamento de energia hidrelétrica. O software HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) foi implantado para otimizar o projeto. A usina de geração de energia fotovoltaica projetada tem uma capacidade nominal de 221 kW. Os resultados simulados mostram a probabilidade de fornecimento de energia da planta como 99,9%. O custo de energia oferecido pelo projeto é de 0,456 [US$/kWh], o que é 82% menor do que o custo atual de energia na comunidade do projeto baseada na geração por meio de geradores a gasolina. O Sistema tem 100% de penetração de energia renovável. A usina foi projetada para abastecer 50 residências com um consumo diário de energia doméstica de 4,46 [kWh] cada. A capacidade da planta também cobre a necessidade de água de irrigação de 50 acres de fazendas de milho. Um total de 100 unidades do sistema inteligente de controle de pragas também será alimentado pela planta. Um esquema de refrigeração comunitária de 27 [m3] de volume equivalente faz parte da carga de projeto da planta. Os benefícios da irrigação, abastecimento de água, controle de pragas e sistema de refrigeração aumentarão o desenvolvimento socioeconômico da comunidade e sustentarão o investimento. A quantificação dos benefícios socioeconômicos e ambientais integrais é objeto de uma pesquisa futura. (UNIFEI - 30.11.2022) 
Link Externo

“Wind and Solar Integration with Pumped Hydro Energy Storage: A Tool to Optimize Hybrid Renewable Energy System”

O mundo está tão dependente dos combustíveis fósseis que governos inteiros chegam à beira do colapso quando as necessidades de energia não são atendidas. Fontes de energia renováveis estão se tornando cada vez mais essenciais para atender a demanda atual de eletricidade. Um dos componentes essenciais de tais sistemas de energia renovável é o armazenamento de energia. Convencionalmente, dependemos de combustíveis fósseis ou baterias para essas necessidades, mesmo que contribuam para uma pegada de carbono mais significativa, não sejam economicamente viáveis e sejam deficientes a longo prazo. O armazenamento de energia hidrelétrica reversível é uma tecnologia relativamente obscura e é uma solução promissora para superar tais problemas. Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade desta tecnologia quando utilizada em conjunto com as implementações renováveis dominantes no setor de energia, que são a solar e a eólica. Ele investiga como enfrentar com eficácia os desafios do armazenamento de energia flexível, confiável e sustentável por meio da produção combinada de energia hidrelétrica, solar e eólica. Simulações matemáticas de dois cenários foram investigadas para determinar uma solução híbrida ótima para o sul da Austrália. Os resultados demonstram que o armazenamento hidrelétrico reversível com usinas eólicas, solares e turbinas a gás de ciclo combinado é uma solução ideal no sul da Austrália para obter autonomia energética com maior flexibilidade e confiabilidade. (IEEE - 25.11.2022) 
Link Externo