Muito ouvimos falar de sistemas de geração distribuída e suas vantagens e desvantagens, no artigo descreverei algumas das soluções existentes para mitigar um dos principais fatores citados nessas instalações.
A intermitência da energia elétrica disponível na rede tanto na quantidade quanto na qualidade da energia gerada e vertida no SINE (Sistema Interligado).
Em primeiro lugar, devemos projetar redes inteligentes, que permitam a implementação de diversas tecnologias de geração para obter desempenhos favoráveis na sua coexistência, permitindo que as sazonalidades inerentes de cada tipo sejam suprimidas pela variedade dos modos e, possam carregar sistemas de armazenamento de energia (SAEs) instalados de forma a suprir a demanda projetada, com as margens de segurança estipuladas.
A inserção dos SAEs devidamente configurados na rede, possibilitam ainda que essas demandas sejam monitoradas e gerenciadas sua interação conforme as variáveis apresentadas.
A tecnologia de armazenamento deverá atender ao modelo esperado no projeto das demandas e tempo de ausência de geração.
Tipos de armazenamento:
Baterias de estado sólido: São células eletroquímicas que convertem a energia armazenada quimicamente em energia elétrica. Cada célula contém um terminal positivo, ou cátodo, e um terminal negativo, ou ânodo. Os eletrólitos permitem que os íons fluam livremente entre os eletrodos e terminais, dando origem a uma corrente elétrica.
Os avanços tecnológicos e dos materiais utilizados melhoram cada dia mais a performance e capacidade das baterias. Inovações contínuas criaram tecnologias tais como capacitores eletroquímicos que podem ser carregados e descarregados instantaneamente, e podem apresentar vida útil quase ilimitada.
Baterias de estado sólido mais utilizadas: Íon Lítio (Li-íon), Níquel-Cádmio (Ni-Cd) e as sal fundido (NaS).
Baterias de fluxo: São um tipo de bateria recarregável onde a recarga é proporcionada por dois componentes químicos dissolvidos em solução e separados por uma membrana. Sua vantagem é a recarga quase que instantaneamente com a troca da solução eletrolítica.
Flywheels ou “rodas” inerciais: Equipamento composto de um rotor no qual a energia cinética é armazenada e pode fornecer energia de forma instantânea. Durante a operação o motor elétrico alimenta o rotor que entra em rotação e armazena a energia cinética angular. Assim, a energia elétrica é convertida em energia mecânica. Quando a energia armazenada é necessária, o rotor é desacelerado e a energia mecânica é convertida novamente em energia elétrica. É capaz de armazenar a energia de fontes intermitentes e fornecer energia elétrica à rede elétrica de forma ininterrupta e contínua. Também é capaz de responder a sinais da rede elétrica instantaneamente, fornecendo energia na frequência adequada, com consequente melhoria na qualidade do fornecimento.
Armazenamento de energia em ar comprimido: Funciona através do bombeamento e armazenando do ar comprimido pressurizado em cavidades geológicas de grandes proporções. Quando a energia é demandada, o ar pressurizado é liberado rotacionando uma turbina conectada a um gerador, produzindo energia elétrica.
Estações de bombeamento de água para reservatórios: A gravidade também pode ser utilizada como uma forma de armazenamento de energia. A água situada em um nível inferior é bombeada para reservatórios de hidrelétricas, assim, a energia potencial é armazenada. Essa técnica já é empregada no mundo todo desde o século passado e a capacidade instalada já ultrapassa 120 GW.
Energia armazenada térmica: A energia elétrica é utilizada para bombear calor do reservatório frio para o reservatório quente (similar a operação de um refrigerador). O processo inverso funciona como aquecedor, gerando vapor e movendo uma turbina. Outra tecnologia de armazenamento térmico é o uso da energia elétrica para resfriar o ar até que ele seja liquefeito. O ar liquefeito é então armazenado em um tanque. Quando a energia é necessária o ar líquido é convertido ao estado gasoso (através da exposição ao ar ambiente ou do calor gerado em processos industriais) e usado para girar uma turbina, gerando eletricidade. Essa tecnologia é também conhecida como armazenamento de energia criogênico.
Armazenamento a hidrogênio: Processo de hidrolise utilizando o excedente da energia gerada, ainda com desenvolvimento em andamento devido a fatores como temperatura e pressão de envase.
Principais usos para aferir a viabilidade da inserção de sistemas de armazenamento na rede:
- SAEs após medição:
- Sistemas de transmissão: melhoria do desempenho da rede de transmissão apoiando a integração de sistemas de geração renovável em grande escala (intermitência da rede);
- Substituição de Plantas de Pico: alternativa aos modos de geração aplicados quando a demanda por energia é muito alta (Peaker Plants), como usinas térmicas de backup;
- Regulação de frequência: balancear a potência, estabilizando a frequência da rede;
- Distribuição: quando inseridas nas subestações, flexibilizam a capacidade e atenuam fatores de estabilidade;
- Integração: reduzir as variáveis de potenciais renováveis equalizando os valores de geração;
- SAEs pré medição:
- Micro redes: aumenta a estabilidade e eficiência, permite a diversificação das fontes de energia, diminui os custos conforme perfil de usuário (geralmente descarga curta);
- Sistemas isolados: aumenta a estabilidade, eficiência e confiabilidade, permite a diversificação das fontes de energia, diminui os custos conforme perfil de usuário (geralmente descarga longa);
- Aplicações comerciais e industriais: fornecer corte de pico de demanda nos degraus tarifários, possibilitando economia real nos horários de energia com alto custo, sistemas de curta duração, mas alta potência;
- Aplicação residencial: fornecer energia reserva, podendo tornar o consumidor independente da rede de distribuição;
Além dos fatores acima descritos, todos potencias informativos de uma avaliação para viabilidade decisória na inserção de sistemas de armazenamento nas suas instalações, podemos ainda citar a importância dos mesmos no gerenciamento da energia, uma vez que, softwares de controle e monitoração permitem visualizar a demanda e qualidade da rede, assim como seus quantitativos, na tendência de digitalização das redes
Vários profissionais de áreas diversas estão focados em desenvolver soluções que mitiguem eficientemente os danos causados pelo crescimento desordenado da população, um dos mais atuantes “Agenda Urbana Brasil – AUB”, (https://chat.whatsapp.com/CpN4wWzWuCZGbXV8TrtVIs), reunindo doutores, mestres, gestores públicos e privados, especialistas engajados em fazer de nosso país um referencial de esforço na direção a sustentabilidade.
