Acesso à Energia

O que são Sistemas de Armazenamento de Energia e para que servem?

A geração distribuída solar fotovoltaica alcançou o marco de mais de 8 GW de potência instalada no Brasil em março de 2021, graças a um crescimento de 70% nas instalações de geração solar no ano de 2020, apesar da pandemia. Além disso, a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR), projeta que o segmento tem o potencial de criar mais de 672 mil empregos até 2035. Está claro que a energia solar está tomando força no país e ainda tem um enorme potencial de crescimento. 

Hoje, o mercado é dominado por sistemas grid-tie (conectados à rede elétrica) sem armazenamento, mas tem um gigante adormecido que está começando a dar os primeiros passos no mercado brasileiro: os sistemas híbridos com armazenamento. 

Este artigo visa trazer maior clareza sobre o que são esses sistemas, quais são as aplicações possíveis e quais são as tendências rodeando a tecnologia no Brasil.

O Brasil acompanha uma tendência global de crescimento na capacidade instalada de energias renováveis. Em 2020, mais de 260 GW de energias renováveis foram instalados mundialmente (energia solar e eólica representando 91% desse valor), com a China e os EUA simbolizando os mercados com crescimento mais significativo. O Bloomberg New Energy Finance prevê que, globalmente, a capacidade instalada das fontes renováveis saltará de 35% em 2019 para 68% em 2050 graças a grandes expansões em energia solar e eólica nos próximos anos. Essa capacidade será muito mais distribuída do que hoje: 13% da mesma virá de sistemas fotovoltaicos e armazenamento, gerada pelos “prosumidores”.   

 

 

No Brasil, a previsão de crescimento da fonte para o ano de 2021 é de 68% em relação ao ano passado, chegando a 12,56 (GW) de capacidade instalada, com um aumento de 37% na base instalada de grandes usinas centralizadas e um salto de 90% nos sistemas de geração distribuída (geração próxima dos consumidores). Em um horizonte maior de tempo (até 2050) a energia solar poderá trazer R$ 139 bilhões em novos investimentos para o país. 

Mundialmente e no Brasil, os sistemas fotovoltaicos com armazenamento vem ganhando escala por conta das reduções significativas no preço de baterias de lítio, que caíram 98% desde 2010. A expectativa é de que os preços caiam ainda mais nos próximos anos devido a  

economia de escala gerada pela demanda por  baterias para setor de mobilidade elétrica, que crescerá 19% por ano até 2035. A redução de custos beneficiará outros segmentos, como o mercado de aplicações estacionárias (como sistemas fotovoltaicos com armazenamento). No Brasil, se espera que o volume anual de projetos de armazenamento chegue a 1 GWh a partir de 2024, totalizando 13,6 GWh até 2030.

 

Mas o que são sistemas de armazenamento e para o que servem? 

O armazenamento da energia nos sistemas elétricos pode ser feita de diversas formas: um tanque de diesel, o reservatório de água de uma usina hidrelétrica, ou um reserva de carvão. Essa matéria prima pode ser guardada e utilizada quando necessário. Apesar de fontes renováveis como a energia fotovoltaica e eólica serem altamente atrativas porque utilizam recursos amplamente disponíveis e limpos para gerar energia, um dos obstáculos no uso das fontes é o fato das mesmas não serem despacháveis. Quando não está fazendo sol ou ventando, não é possível gerar ou usar a energia. Aí entra o papel das baterias, que permitem o armazenamento da energia gerada para uso posterior. A tecnologia disponível hoje permite um alto grau de flexibilidade nas aplicações: desde pequenos sistemas residenciais até grandes usinas de geração centralizada.

 Os sistemas de armazenamento são compostos por:

  1. Banco de baterias: blocos de baterias de lítio ou outras tecnologias (chumbo-ácido, fluxo, íons de sódio, etc.);
  2. Sistema de controle: a) software de gerenciamento (EMS: energy management system) que permite o despacho da energia armazenada quando necessário, b) supervisório técnico que possibilita o monitoramento do sistema e a ligação e entre todas as partes conectadas, c) plataforma de controle para supervisão da operação do sistema;
  3. Sistema de conversão: conversão da energia estocada nas baterias de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA) e vice versa; 
  4. Quadro de transferência: manejo da conexão do sistema com as cargas dos usuários e/ou a rede elétrica;
  5. Gestão de temperatura: principalmente necessários com tipos específicos de bateria, como as de lítio; incluem sensores de temperatura e umidade, sistema de ar condicionado ou aquecedor e sistema de combate à incêndio;

Fonte: “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia”, Greener

Os sistemas de armazenamento estão trazendo impactos importantes na transformação do setor elétrico, tanto em “frente do medidor” (aplicações para geradoras, transmissoras e distribuidoras de energia) quanto “atrás do medidor” (aquelas atribuídas aos consumidores de energia, residenciais ou comerciais). 

Em “frente do medidor”, sistemas de armazenamento de grande porte podem impactar a geração e transmissão e distribuição de energia:

Geração: aqui os sistemas propiciam o despacho de energias renováveis de grandes usinas e  conseguem absorver picos de geração, transferindo-os para instantes de alta carga; também podem cumprir o papel de geradores a diesel, substituindo os mesmos em sistemas off-grid (não conectados à rede).

Transmissão e distribuição: permitem a melhoria da eficiência das redes de transmissão e distribuição elétrica, aplicando sistemas de armazenamento em pontos-chave da rede e eliminando a necessidade de criar linhas ou subestações adicionais para absorver picos de consumo ou geração; absorvem flutuações de tensão ou frequência, ajudando a reduzir quedas de energia. 

“Atrás do medidor”, o consumidor se torna um “prossumidor” com maior autonomia energética e com diversas vantagens dependendo de suas necessidades:

Consumo: facilita o backup (armazenamento de energia), a redução do pico da demanda, gestão do horário de consumo e a geração distribuída sem injeção na rede. 

Os benefícios não são aplicáveis a todo tipo de consumidor e, portanto, é necessário entender o perfil de consumo do mesmo, suas necessidades energéticas e outros fatores como a demanda contratada, o custo da energia nos horários de ponta, a tarifa da demanda cobrada pela concessionária e a confiabilidade da rede elétrica (quantas horas o consumidor fica sem energia ao ano).   

Fonte: “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia”, Greener

Redução de Consumo no Horário de Ponta: se torna atrativo quando existe uma grande diferença entre o preço da energia na Ponta e na Fora Ponta e o consumidor tem uma baixa capacidade de gestão da carga. Neste caso, o sistema armazena energia no horário fora de ponta (quando está mais barata) e despacha a mesma na hora de ponta, quando está mais cara.

Fonte: “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia”, Greener

Redução da Demanda Contratada: também conhecida como “peak-shaving”, em inglês, é especialmente benéfica para consumidores com curtos intervalos de picos (altos) de carga ou aqueles que costumam ser multados oor exceder a demanda contratada. Quanto maior o custo da tarifa de demanda, maiores as vantagens desta aplicação. 

Fonte: “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia”, Greener

Geração Distribuída sem Injeção na Rede: esta opção se torna atrativa para consumidores com perdas significativas na compensação de créditos. Neste caso, o contratante pode optar pela redução da parcela compensável (Alternativas 1 a 5 da ANEEL).

Fonte: “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia”, Greener

Backup de Energia: para consumidores em regiões com índices elevados de interrupções de energia, o armazenamento ajuda a compensar as quedas de energia. 

Fonte: “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia”, Greener

Quer aprender mais sobre as aplicações e tendências de sistemas de armazenamento no Brasil, com exemplos de aplicações reais? Assista a gravação de nossa live: “Sistemas Híbridos e Armazenamento de Energia: Aplicações e Tendências”, neste link.

*Esse artigo foi baseado no “Estudo Estratégico: Armazenamento de Energia” da Greener


No Responses

Leave a Reply

  • (will not be published)