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Sistemas de armazenamento de energia e a operação do sistema elétrico

Sistema de armazenamento pode se tornar peça-chave para uma matriz elétrica cada vez mais renovável e resiliente


Mercado global de energia em 2023 aumentou mais de 130%



Segundo dados da AIE (Agência Internacional de Energia), a utilização de SAE (sistema de armazenamento de energia) no mercado global de energia em 2023 aumentou mais de 130%, um incremento de 42 GW de potência e mais de 90 GWh de capacidade instalada em um único ano.


Países como a China, os Estados Unidos, Inglaterra, Australia e Itália, têm liderado na adoção da tecnologia; uma solução versátil e promissora que além prover flexibilidade operativa, garante a expansão segura das energias renováveis e a transição energética.

Desde 2021, o sistema elétrico brasileiro vem apresentando sinais de que a inserção de SAE seria positiva, garantindo maior flexibilidade e segurança operativa, tanto em casos de aplicações centralizadas quanto nas distribuídas.


Segundo projeção do ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), em 2028, o Brasil terá uma demanda de 110,98 GW de energia, contra uma oferta que pode chegar a 281,56GW ao final de 2027. Ou seja, a oferta vai superar a demanda em 2,5 vezes.

Importante observar que o aumento de geração está sendo liderada por fontes renováveis não-despacháveis, como solar e eólica, cuja curva de geração não coincide com o perfil da carga.


Sendo assim, são cada vez mais frequentes horas com excesso de geração renovável, mas também momentos de falta de geração, principalmente durante os horários da ponta noturna.


Logo, ativos flexíveis que possibilitam o SAE, e consequentemente, a redução do desperdício de energia, contribuindo para a estabilidade da rede elétrica.

Costuma-se chamar o SAE de canivete suíço dada suas inúmeras aplicações. Segundo a EIA (Energy Information Administration), os operadores mais proeminentes do Estados Unidos o PJM (corresponde ao ONS de 13 estados na costa leste americana) e CAISO (California Independent System Operator) tem apresentado um crescimento exponencial da capacidade.


Para se ter uma ideia em abril de 2024, o SAE foi responsável por suprir 6,18 GW da carga gerenciada pelo CAISO, sendo o ativo que mais contribuiu para o atendimento dos consumidores


Importante destacar que, as políticas públicas, como a lei de redução de inflação aprovada em 2022, que prevê fortes investimentos em fontes renováveis e em SAE, combinados com a impressionante redução dos custos dos SAE com baterias, e o compromisso do governo com a transição energética são fatores determinantes que motivaram a inserção acelerada da nova tecnologia.


Cada sistema elétrico possui necessidades especificas, por exemplo a capacidade ora instalada de SAE no PJM, em 2021, foi usada para regulagem de tensão em 60% dos acionamentos, seguida de reserva sincronizada. Esse segundo serviço, é o tipo mais valioso de reserva de capacidade, pois é caracterizado pela agilidade de resposta auxiliando na estabilidade de rede.


No CAISO, o SAE desempenha um papel fundamental na transição do estado para um futuro energético mais limpo e sustentável. Ainda segundo a entidade, é importante destacar que a demanda por controle de tensão tem aumentado. significativamente nos últimos anos.


A regulação de tensão é apenas um dos vários serviços fornecidos pelos SAE ao CAISO, tais como suporte de potência reativa, aumento da confiabilidade e qualidade da energia, alívio de congestionamento da transmissão, carregamento em períodos de pico, postergando investimentos em novas redes.


Além disso, o SAE pode ser aplicado na recomposição do sistema (black-start), na formação de micro redes, em sistemas isolados e no gerenciamento da demanda, trazendo maior robustez e flexibilidade operativa.


Embora o SAE com baterias seja uma realidade no Brasil, com capacidade instalada de aproximadamente 300 MWh, o tema carece de avanço para uma utilização mais efetiva. Desde 2021, observamos casos de restrição de geração solar e eólica na Região Nordeste, onde SAEs poderiam absorver a energia durante a restrição e despachar em períodos mais convenientes.


Também poderiam aproveitar excedentes de geração em períodos de baixa carga, como a energia vertida turbinável das usinas hidrelétricas de Belo Monte e Tucuruí.

Já quanto ao controle de tensão, o SAE pode auxiliar em pontos estratégicos, tornando esse serviço ancilar mais efetivo. Para alívio de carregamento de transformadores, evitaria sobrecargas em contingências, podendo postergar investimentos já na complementação da RPO (Reserva de Potência Operativa), poderia substituir parcialmente o despacho termelétrico fora da ordem de mérito, com vantagens como resposta imediata e flexibilidade para outros usos.


Se olharmos para a micro e minigeração distribuída, um exemplo típico da aplicação de SAE é o amortecimento de rampas de carga do Sistema Interligado Nacional, devido à variação da geração devido à entra e saída de usinas solares fotovoltaicas para atendimento da carga, ao longo de um dia típico, conforme apresentado a seguir.

Os desafios de operação do SIN com Câmara setorial de energia.




Os desafios de operação do SIN com Câmara setorial de energia. Fonte: ONS


Para viabilizar a utilização sistêmica e regulada de SAE em larga escala, é necessária uma definição clara do poder concedente quanto à contratação e remuneração de todos os serviços. Se caracterizado como necessidade estrutural, o SAE deve ser avaliado de forma integrada no Planejamento da Expansão.


A regulamentação deve contemplar os diversos serviços possíveis e viabilizar modelos de negócios sustentáveis, permitindo múltiplas receitas (empilhamento de receita), como arbitragem de preços, participação em mercados de capacidade e serviços ancilares, e até remuneração por serviços a outros setores, como redução de emissões de carbono.


As aplicações de SAE com baterias se destacam pela modularidade e baixo tempo de implantação, podendo ser um critério adicional na escolha da alternativa.

Em suma, o SAE apresenta grande potencial para contribuir com a operação do SEB, trazendo maior flexibilidade, confiabilidade e eficiência ao sistema. Com a regulamentação adequada e a avaliação integrada no planejamento, o SAE pode se tornar peças-chave para uma matriz elétrica cada vez mais renovável e resiliente.

 

* Diretor executivo da Micropower, com mais de cinco anos de experiência em sistemas de armazenamento, também atua como coordenador da ABSAE. É engenheiro eletricista e cursou mestrado em Energias Renováveis e Smart Grids pela Universidade Helmut Schmidt, na Alemanha.


Leia na íntegra:

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