Você deve ter notado que baterias de lítio e os sistemas de armazenamento de energia em geral têm recebido muita atenção da mídia nos últimos anos. Painéis solares e turbinas eólicas estão a ser instalados a um ritmo recorde em todo o mundo, e o armazenamento de energia resolve a sua principal limitação: não ser capaz de fornecer eletricidade a pedido. Embora existam muitas formas de armazenamento de energia, as baterias de íon de lítio têm a velocidade de resposta necessária para acompanhar as redes modernas. Eles também possuem design modular, assim como os painéis solares, o que significa que podem ser configurados para se adequar à escala de qualquer projeto.
Existem duas maneiras principais de usar sistemas de baterias ligadas à rede: arbitragem de energia e serviços de rede A arbitragem energética consiste em armazenar grandes quantidades de eletricidade quando a oferta é alta e fornecer essa energia quando a demanda é alta. Os preços da electricidade caem com a produção excedentária e aumentam durante as horas de pico da procura; esta diferença de preço representa lucros ou economias potenciais para os proprietários de baterias. Esta é a aplicação mais óbvia dos sistemas de baterias ligados à rede, mas eles podem realizar outras funções úteis.
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Devido à sua resposta rápida, os sistemas de baterias também podem ser usados para fornecer controle de frequência e outros serviços de rede. Quando as redes elétricas passam por mudanças repentinas na oferta ou na demanda, sua tensão e frequência tendem a se tornar instáveis. Os sistemas de baterias podem responder em frações de segundo, absorvendo ou fornecendo energia conforme a necessidade da rede. Uma pequena bateria doméstica não terá um impacto perceptível na rede, mas as baterias de grande escala ou milhares de pequenos sistemas operando em coordenação têm um efeito estabilizador.
Usando sistemas de bateria para arbitragem de energia
A arbitragem energética é um conceito simples: a electricidade é armazenada quando os custos do kWh são baixos e utilizada ou vendida quando os custos do kWh são elevados. Isso pode ser aplicado com pequenas baterias domésticas, sistemas de armazenamento de médio porte em edifícios comerciais ou baterias de grande escala. Em todos os casos, o princípio básico é poupar a diferença entre custos energéticos baixos e elevados.
Como um exemplo rápido, vamos supor que um grande edifício comercial seja cobrado 15 centavos/kWh fora dos horários de pico e 35 centavos/kWh durante os horários de pico. Neste caso, é possível carregar um sistema de bateria com eletricidade fora dos horários de pico e utilizar essa energia quando for aplicada a tarifa mais elevada. O consumo medido pela concessionária passa de horas com preço de 35 centavos/kWh, para horas com preço de 15 centavos/kWh. Em outras palavras, você economiza 20 centavos por cada kWh armazenado a preço baixo e consumido a preço alto.
Se a instalação comercial neste exemplo tiver uma bateria de 1.000 kWh com 96% de eficiência de ida e volta, a arbitragem de energia pode proporcionar as seguintes economias diariamente:
- 1.000 kWh são armazenados todos os dias a 15 centavos/kWh, com um custo total de US$ 150.
- 960 kWh são usados para evitar o consumo de 35 centavos/kWh, economizando US$ 336 por dia.
- Esta bateria de 1.000 kWh economizaria US$ 186 por dia, ou US$ 67.890 por ano.
Este conceito também pode ser aplicado em maior escala no mercado atacadista de eletricidade. As empresas de geração que possuem turbinas eólicas ou fazendas solares normalmente devem vender a sua electricidade a preços spot, uma vez que dependem do vento e da luz solar. Com o armazenamento de energia em escala de serviço público, eles podem esperar horas quando os preços da eletricidade no atacado estiverem altos, obtendo lucros máximos.
A arbitragem energética torna-se mais lucrativa à medida que aumenta a diferença de preço entre a eletricidade fora do horário de pico e no horário de pico. À medida que esta diferença de preço se torna menor, as poupanças e os lucros potenciais obtidos com o armazenamento de energia são menores.
Usando sistemas de bateria para serviços de rede
Tendemos a concentrar-nos na capacidade de armazenamento dos sistemas de baterias, mas a sua potência nominal também é importante. Há momentos em que a rede precisa de um grande número de megawatts para serem fornecidos ou absorvidos o mais rápido possível, e as baterias são caracterizadas pela sua resposta rápida. Falhas elétricas e outros eventos da rede podem causar um desequilíbrio repentino entre geração e consumo, fazendo com que a tensão e a frequência se tornem instáveis. Quando isto acontece, os operadores da rede eléctrica devem equilibrar a oferta e a procura o mais rapidamente possível para evitar apagões.
As aplicações potenciais de sistemas de baterias ligadas à rede também incluem controle de frequência e serviços auxiliares. Na verdade, estas aplicações são mais lucrativas em alguns mercados energéticos, especialmente aqueles que recompensam a capacidade de geração a pedido. Essas baterias operam em curtos períodos de energia, em oposição aos cronogramas mais longos em aplicações de arbitragem de energia. É claro que também é viável usar o mesmo sistema de baterias para arbitragem de energia e serviços de rede.
Quando as baterias são utilizadas para serviços de rede, a sua eletricidade pode provir de qualquer fonte, até mesmo de fontes renováveis variáveis. Os proprietários de turbinas eólicas e parques solares podem aumentar as suas receitas adicionando armazenamento de energia às suas centrais eléctricas. Quando as baterias são utilizadas para serviços de rede, geram rendimento com a sua capacidade de fornecer megawatts num instante, e a mudança nos horários de consumo é menos importante.
