IFE
19/01/2023

IFE Armazenamento: Usinas Reversíveis e Baterias 35

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
19/01/2023

IFE nº 35

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 35

Políticas Públicas e Financiamentos

Finlândia: Comissão Europeia aprova financiamento para usina hidrelétrica reversível no país

A Comissão Europeia deu luz verde para a ajuda estatal para contribuir com o desenvolvimento de uma usina hidrelétrica reversível (UHR) em grande escala na Finlândia. O subsídio de investimento de € 26,3 milhões irá para a construção e instalação da usina de 75MW/530MWh em uma mina de metal abandonada ,em Pyhäsalmi, cerca de 470 km ao norte da capital Helsinque. A instalação está sendo desenvolvida pela SEVO, uma subsidiária da empresa de energia finlandesa EPV, que pretende ter o projeto comissionado até o final de 2025. De acordo com a Comissão Européia, sete horas de energia armazenada da usina podem substituir diretamente as unidades de balanceamento a gás no sistema. Apesar deste recente apoio estatal, no entanto, há uma opinião na indústria de que o apoio da UE ao armazenamento de energia atualmente é insuficiente. Os defensores argumentaram que o bloco também precisa abranger a criação de estruturas de mercado e estruturas regulatórias, que ofereçam às baterias, UHRs e outras tecnologias de armazenamento de energia um setor mais competitivo. (Energy Storage - 07.12.2022) 
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Estados Unidos: Startup recebe US$ 10 milhões de financiamento para instalação de usina hidrelétrica reversível com tecnologia geomecânica

A Quidnet, uma empresa que desenvolve uma tecnologia de armazenamento de energia geomecânica, foi selecionada para receber financiamento da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada dos EUA – Energia (ARPA-E). A ARPA-E faz parte do Departamento Federal de Energia (DOE) e promove e financia P&D em tecnologias energéticas avançadas e inovadoras. A Quidnet afirma que a tecnologia de armazenamento bombeado geomecânico que desenvolveu é amplamente implantável a baixo custo e oferece várias vantagens sobre as usinas hidrelétricas reversíveis tradicionais. A empresa foi selecionada para obter US$ 10 milhões da ARPA-E como parte do programa SCALEUP da agência. A Quidnet pretende dimensionar sua tecnologia para uma instalação de armazenamento de energia de 1MW/10MWh para a CPS Power. O projeto pode ajudar a CPS a cumprir as metas de redução de emissões de carbono e energia renovável, haja vista que a concessionária visa 80% de redução de emissões até 2040. (Energy Storage - 06.12.2022) 
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Mecanismos de Inserção de Armazenamento de Energia

Austrália: Ministros de Energia da Austrália assinam mecanismo de capacidade visando armazenamento de energia

Os ministros de energia federais, estaduais e territoriais da Austrália assinaram um Esquema de Investimento de Capacidade (CIS, sigla em inglês) que incentivará novos investimentos em geração de energia renovável apoiada por baterias, usinas hidrelétricas reversíveis (UHR) e outras tecnologias de armazenamento de longa duração para apoiar a descarbonização contínua da rede. O ministro federal da Energia, Chris Bowen, disse que o novo mecanismo de subscrição de receita liberará cerca de US$ 10 bilhões em investimentos em eletricidade renovável, apoiados por tecnologias de armazenamento para fortalecer a confiabilidade e a segurança de suprimento de energia, à medida que o mercado de energia passa por sua maior transformação desde a revolução industrial. Como parte de sua meta legal de emissões líquidas zero até 2050, o governo australiano tem como meta uma redução de 43% em relação aos níveis de 2005, até 2030. Atingir a meta do governo para 2030 significará aumentar a produção de energia renovável para 82% do fornecimento de eletricidade do país. O Australian Energy Market Operator (AEMO) estima que cerca de 9 GW de nova capacidade em recurso flexível, como aqueles fornecidos pelas UHRs, baterias e geração de gás com baixas emissões, serão necessários até 2030 para desbloquear essas energias renováveis, mas alertou que até 2050 esse número subirá para cerca de 60 GW. (PV Magazine - 09.12.2022) 
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Índia: Greenko ganha licitação de armazenamento de energia da NTPC com proposta de usina hidrelétrica reversível

Produtora independente de energia limpa, a Greenko apresentou a oferta de preço mais baixo em um leilão organizado pela NTPC Renewable Energy Limited (NTPC REL), uma subsidiária da empresa estatal de energia NTPC, e venceu uma licitação para fornecer armazenamento de energia de longa duração na Índia. A proposta vencedora é para uma usina hidrelétrica reversível(UHR) de 500MW/3.000MWh, que atenderá a NTPC REL sob um contrato de 25 anos, com a empresa de geração de energia buscando usar o recurso de armazenamento de energia de longa duração para oferecer energia limpa 24 horas por dia, 7 dias por semana. O custo de sua oferta foi equivalente a US$ 58/MWh com base na usina realizando um único ciclo diário, que a empresa observou ser aproximadamente metade do custo de projetos de armazenamento de bateria de íon-lítio recentemente licitados no país. A NTPC e várias outras entidades governamentais na Índia começaram a promover licitações para armazenamento de energia em uma tentativa de estimular o mercado e oferecer estabilidade de longo prazo para investidores privados no espaço de energia renovável. (Energy Storage - 12.12.2022) 
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Guiana: País lança licitação de 34MWh para armazenamento de energia em bateria juntamente com energia solar fotovoltaica

A Guiana lançou um edital para projetos de armazenamento de energia com capacidade combinada de 34MWh. O Programa Solar Fotovoltaico em Escala de Utilidade da Guiana (GUYSOL) está agora buscando licitações para contratos de engenharia, aquisição e construção para os oito projetos de energia solar fotovoltaica e 34MWh de armazenamento de energia associado. Isso ocorre seis meses depois que o país recebeu US$ 83 milhões em financiamento do Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID) e da Agência Norueguesa de Cooperação para o Desenvolvimento. Os projetos se espalharão pelas três redes elétricas separadas do país; o Sistema de Energia Isolado Linden (LIS), o Sistema de Energia Isolado da Costa de Essequibo (EIS) e o Sistema Interconectado Demerara-Berbice (DBIS). Três usinas solares fotovoltaicas totalizando 15MWp serão instaladas com um mínimo de 22MWh de armazenamento de bateria no LIS, duas usinas solares fotovoltaicas totalizando 8MWp com 12MWh de armazenamento no EIS e cerca de 10MWp de fotovoltaica autônoma serão instaladas no DBIS. Os projetos ajudarão a reduzir as emissões, reduzir o custo de operação das três redes e apoiar a transição do país para energia renovável. (Energy Storage - 08.12.2022) 
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Projetos de Armazenamento de Energia em Larga Escala

Austrália: Projeto de hidrelétrica reversível de Kidston garantirá geração empregos e energia limpa

O Ministro de Emprego e Pequenas Empresas, Di Farmer, e o Ministro Adjunto para Desenvolvimento de Hidrogênio, Lance McCallum, estão visitando o projeto da Usina Hidrelétrica Reversível (UHR) de Kidston, que deve desempenhar um papel fundamental na geração de empregos para Far North Queensland, ao mesmo tempo em que produzirá energia renovável. O Projeto, com capacidade de 250 MW, recebeu do governo de Queensland, um investimento de US$ 147 milhões para a infraestrutura de transmissão que conectará Kidston a Mount Fox, que está a 186 km, perto de Ingham. Estima-se que o projeto e sua infraestrutura de transmissão estejam concluídos e operacionais no mercado nacional de eletricidade no início de 2025. (Queensland Government - 13.12.2022)
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Nova Zelândia: UHR de Lake Onslow tem perspectivas de avançar com os estudos de viabilidade

A maior eletrificação da economia é parte essencial da política climática de Aotearoa, Nova Zelândia, conforme estabelecido no plano de redução de emissões. O NZ Battery Project apresentou como opção o esquema de Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHR) de Onslow. Um estudo de viabilidade deve ser concluído e espera-se que o gabinete decida no início do novo ano se continuará na próxima fase de estabelecimento de um caso de negócios detalhado. Se continuar, o projeto Onlow será um dos maiores esquemas de UHR do mundo, somando 1,5 GW de capacidade de geração. A escala proposta do projeto Onslow requer um investimento considerável, de pelo menos NZ$ 4 bilhões. Para justificar isso, é argumentado que o projeto deve ser visto como um bem público e multifuncional, conforme proposto pela primeira vez, pelo cientísta Earl Bardsley. (The Conversation - 12.12.2022)
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Escócia: Iniciam-se os trabalhos exploratórios da expansão da central hidroelétrica de Cruachan

A empresa de energia renovável Drax deu início aos trabalhos exploratórios para expandir a Usina Hidrelétrica Reversível de Cruachan, propondo construir uma nova UHR subterrânea de 600MW. Trabalhos preliminares estão sendo realizados enquanto o projeto aguarda o consentimento do governo escocês, juntamente com uma política atualizada e um mecanismo de suporte ao mercado de eletricidade do governo do Reino Unido. A Drax estima que a planta entre em operação em 2030, após um período de construção de seis anos e um investimento de cerca de £ 500 milhões. No entanto, nenhuma decisão de investimento foi tomada pela Drax e o desenvolvimento continua sujeito ao consentimento de desenvolvimento e a uma estrutura regulatória apropriada. (Ground Engineering - 12.12.2022)
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EUA: Inicia-se a construção do projeto de armazenamento de energia em bateria de 150 MW

A Spearmint Energy iniciou a construção do Revolution, seu projeto de armazenamento de energia em bateria (BESS, da sigla em inglês), de 150 MW, no oeste do Texas. O projeto está sendo feito em parceria com EPC Mortenson, que projetará e construirá o empreendimento, desde a instalação do BESS, a subestação e a linha de transmissão, conectando o projeto à rede ERCOT. O projeto Revolution, que até então será uma das maiores baterias dos Estados Unidos, começará a operar em meados de 2023. (Solar Industry - 15.12.2022)
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EUA: FlexGen e cooperativas elétricas da Carolina do Norte celebram a conclusão de projetos de armazenamento de energia

A FlexGen Power Systems e a Electric Cooperatives da North Carolina celebraram a conclusão do projeto de armazenamento de energia em bateria, localizado na subestação Five Points da Randolph Electric Membership Corporation (Randolph EMC). As baterias estão localizadas em subestações de áreas rurais, simplificando a interconexão com a rede e adicionando recursos locais de energia em comunidades para aumentar a resiliência e a confiabilidade da rede para membros consumidores cooperativos. (PR Newswire - 06.12.2022)
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Chile: Engie planeja o maior projeto de armazenamento de energia da América Latina

A Engie Energía Chile, subsidiária chilena da empresa francesa de energia Engie, revelou planos para implantar uma instalação de armazenamento de 638 MWh na usina fotovoltaica de Coya, em Maira Elena, na região de Antofagasta, no norte do Chile. A fabricante chinesa Sungrow fornecerá as baterias para o projeto. O projeto de Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias Coya será a maior instalação de armazenamento em desenvolvimento na América Latina. (PV Magazine - 13.12.2022)
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África do Sul: Começa a construção do primeiro projeto de armazenamento de energia em bateria da Eskom

A concessionária de energia Eskom e a Hyosung Heavy Industries iniciaram a construção da primeira instalação de armazenamento de energia sob o projeto principal do Sistema de Armazenamento de Energia em Bateria (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS) da Eskom. A instalação terá capacidade de 8 MW e 32 MWh de armazenamento para a eletricidade distribuída. A construção levará entre sete e doze meses e as baterias no local serão carregadas na rede principal através da subestação Elandskop da Eskom. (Engineering News - 08.12.2022)
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Cazaquistão: TotalEnergies assina acordo para construir um grande projeto eólico e de armazenamento

A TotalEnergies fez parceria com Samruk-Kazyna e a KazMunayGas para desenvolver um projeto de energia eólica de 1 GW e um sistema de armazenamento de energia em bateria de 600 MWh no país. Espera-se que este projeto forneça eletricidade para mais de 1 milhão de pessoas no Cazaquistão. (IEEFA - 01.12.2022)
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Artigos e Estudos

“Study on optimum energy fuel mix for urban cities integrated with pumped hydro storage and green vehicles”

Este estudo propõe uma mistura ideal de combustível dominada por energia de carbono zero integrada com armazenamento hidrelétrico reversível e veículos verdes para uma cidade típica avançar com operações descarbonizadas até 2050, abrangendo os setores residencial, comercial, industrial e de transporte. A estratégia flexível de gerenciamento de energia do mix de combustível e armazenamento de energia é proposta para integrar armazenamento hidrelétrico reversível, veículos a bateria e veículos a hidrogênio para manter a confiabilidade da energia e o transporte de baixo carbono. Otimizações multiobjetivo são conduzidas para determinar a composição da proporção ideal da mistura de combustível de energia e configurações de dimensionamento do armazenamento hidrelétrico reversível, considerando o compromisso entre a integração da rede, o custo da energia e os potenciais de descarbonização. Os resultados da pesquisa mostram que a combinação ideal de combustível de energia consiste em 13% de energia solar fotovoltaica, 30% de energia eólica offshore, 25% de energia nuclear, 4% de resíduos para energia e 28% de gás natural. Um adicional de 7% é proveniente de gás natural para backup. O custo nivelado de energia da mistura ótima de combustíveis energéticos para a cidade descarbonizada é de cerca de 0,0846 US$/kWh. Os benefícios óbvios da descarbonização podem ser alcançados com as emissões anuais equivalentes de carbono reduzidas em cerca de 57,87% em comparação com a atual mistura local de combustíveis. O modelo flexível de gerenciamento e otimização fornece um caminho possível para cidades neutras em carbono até 2050, abrangendo os setores de energia, construção, indústria e transporte. (ScienceDirect - 10.12.2022) 
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“Global Non-battery Energy Storage (NBES) Growth Opportunities”

A geração de energia renovável tem sido fundamental para as iniciativas de descarbonização dos governos e do setor comercial e industrial (C&I). As soluções de armazenamento de energia abordam os desafios colocados pelas fontes de energia renováveis, incluindo a intermitência, acelerando assim a implantação de energias renováveis, que ganharam investimentos substanciais nos últimos anos. O armazenamento hidrelétrico reversível, que dominou o armazenamento de energia de longa duração por mais de um século, agora está sendo desafiado por outras tecnologias novas e promissoras de baixo custo e alta eficiência, cada uma com benefícios exclusivos para os usuários finais. Este estudo destaca as vantagens das tecnologias sem bateria em relação às soluções de armazenamento de energia de bateria de curta duração. Ele também analisa as oportunidades de crescimento e potencial de mercado para participantes bem estabelecidos da indústria e novos entrantes. (Research and Markets - 05.12.2022)
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“Dynamic Stability Enhancement in Low-Inertia Power Systems Using Battery Energy Storage”

Ao aumentar o número de recursos baseados em inversores e turbinas eólicas, por exemplo, a inércia geral da rede e a frequência dinâmica e estabilidade de tensão são reduzidas. O controle adequado do Sistema de Armazenamento de Energia em Bateria (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS) pode melhorar a estabilidade neste caso. Neste artigo, considerando uma rede elétrica de baixa inércia enfrentando perda de geração, o efeito do BESS no aumento da estabilidade é avaliado. A rede de estudo é um sistema modificado de quatro máquinas de Kundur modelado em PowerFactory. Os resultados mostram que o BESS pode reduzir as flutuações e aumentar a estabilidade do sistema. (IEEE - 13.12.2022)
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“Effect Quantification of BESS Providing Frequency Response on Penetration Limit of VER in Power Systems “

Aumentar a penetração de recursos de energia variável (do inglês: Variable Energy Resources - VER) pode reduzir a inércia e o desempenho da resposta de frequência dos sistemas de energia suportados pela geração de energia síncrona. Portanto, é necessário gerenciar o limite de penetração de VER em sistemas de energia para operação estável e aumentar a operabilidade para o nível desejado. Este estudo propõe um método para avaliar e quantificar o efeito de aumentar o limite de penetração do VER controlando um Sistema de Armazenamento de Energia em Bateria (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS). O BESS pode fornecer uma resposta rápida, mas o desempenho da resposta de frequência varia dependendo das condições de operação. No método de quantificação proposto, vários métodos de controle do BESS, condições de operação do sistema de potência e condições de penetração do VER adicional foram analisados, e o efeito do BESS no aumento do limite de penetração do VER foi avaliado. Essa avaliação e análise permitiram a seleção das condições operacionais do BESS para atingir a capacidade VER alvo no sistema de energia. O método de quantificação proposto foi analisado através de simulações baseadas no modelo do sistema de potência coreano. Portanto, pode contribuir para estimar o desempenho necessário do BESS para cada condição operacional do sistema necessária para atingir a meta de VER. (MDPI - 11.12.2022) 
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“Online state-of-charge estimation refining method for battery energy storage system using historical operating data”

Em Sistemas de Armazenamento de Energia em Bateria (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS), o estado de carga (SoC) é de grande importância para otimizar os cronogramas de carga e descarga. Alguns estimadores de SoC existentes implementados no sistema de gerenciamento de bateria (BMS) do BESS podem sofrer erros significativos, o que causará danos permanentes à vida útil ou perda econômica. Este artigo identifica as causas de SoC impreciso no BESS prático e confirma o resultado com teste de laboratório. Com base nisso, um método online baseado em dados operacionais históricos é proposto para refinar a estimativa de SoC em tempo real do BMS. No método de refino proposto, os pontos de referência SoC são inicialmente localizados a partir de dados históricos de séries temporais e a capacidade máxima disponível de carga ou descarga é posteriormente determinada com um ajuste de mínimos quadrados ponderados. Finalmente, o resultado refinado da estimativa de SoC pode ser determinado pelo método de contagem de Coulomb aprimorado. Os resultados experimentais baseados em dados de teste de laboratório e dados de operação de um BESS prático provam que a abordagem de refino SoC proposta pode efetivamente fornecer estimativas mais precisas. (ScienceDirect - 09.12.2022) 
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“Research on the Frequency Regulation Strategy of Large-Scale Battery Energy Storage in the Power Grid System”

Impulsionado pelo pico de carbono e meta de neutralidade de carbono, a rede conectada em larga escala de energia renovável, como eólica e solar, aumentou, e a volatilidade e a aleatoriedade apresentaram novos desafios para a estabilidade da frequência da rede elétrica. Neste caso, o armazenamento de energia da bateria é um recurso auxiliar da rede com resposta rápida e parâmetros ajustáveis, que pode fornecer suporte de frequência para o sistema de rede em um curto período. Este artigo estuda a estratégia de regulação de frequência de armazenamento de energia de bateria em larga escala no sistema de rede elétrica a partir das perspectivas de armazenamento de energia de bateria. Os resultados do estudo mostram que as estratégias propostas de controle de regulação da frequência da bateria podem responder rapidamente às mudanças de frequência do sistema no início das flutuações de frequência do sistema de rede, o que melhora a estabilidade da nova frequência do sistema de energia, incluindo o armazenamento de energia da bateria. Além disso, este trabalho também fornece uma certa referência para a construção do novo despacho do sistema de energia que integrará “Geração-Rede-Carga-Armazenamento” no futuro. (Hindawi - 07.12.2022)
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“An intelligent power management controller for grid-connected battery energy storage systems for frequency response service: A battery cycle life approach”

Os Sistemas de Armazenamento de Energia em Bateria (do inglês: Battery Energy Storage System - BESS) são agora preferidos para fornecer serviços auxiliares devido às suas vantagens de redução de custos e tempos de resposta rápidos. Com base nos critérios de regulação para a rede elétrica, foi desenvolvido neste estudo um algoritmo avançado de controle de gestão de energia com as características técnicas para fornecer o suporte de frequência da rede especificado na regulação sobre a utilização de BESSs em serviços auxiliares e avaliado em vários cenários. Uma potência instalada do BESS de 2 MW/1 MWh é considerada para controle de suporte de frequência, que é um dos serviços auxiliares da rede. O algoritmo é testado para fornecer a energia adequada usando de forma otimizada o estado de carga da bateria dentro dos limites especificados. Uma vez que os limites máximos e mínimos definidos para o estado de carga não podem ser exatamente definidos na literatura, o método de lógica difusa foi escolhido como o tomador de decisão para a saída de potência ativa. No algoritmo, a quantidade de energia que deve ser fornecida pelo sistema de armazenamento de energia da bateria mudará de acordo com o estado de carga dinamicamente variado. Os resultados mostram que o algoritmo de controle de lógica fuzzy fornece com sucesso a resposta de frequência na zona de regulação com nível do estado de carga ótimo e contribui para prolongar a vida útil da bateria. (ScienceDirect - 05.12.2022)  
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