Armazenamento de energia:
Tecnologias alternativas
Alberto Barbosa
•
Crescimento da geração a partir de fontes renováveis
•
Variabilidade da geração de electricidade das renováveis
•
Constrangimentos de transmissão de energia na rede
•
Intermitência
do consumo
de electricidade
 Flutuação
da geração
de electricidade das renováveis
•
“Gap” de gestão entre geração e consumo
 Crescimento da geração de electricidade das renováveis
 Constrangimentos de transmissão de energia na rede
 Intermitência do consumo de electricidade
 “Gap” de gestão entre geração e consumo
Armazenamento Energia
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Armazenamento Energia:
Contextos de Aplicação
Geração e
Aplicações ao
Nível do
Sistema
Produtor
Produção Electricidade
Grande capacidade para suportar serviços de sistema
Integração Renováveis
Grande capacidade/potência: compensar variabilidade recurso
Suporte operação T&D; diferimento investimentos
Serviços de Rede T&D
Aplicações
Transmissão e
Distribuição
[T&D]
Sistema transportáveis: múltiplos locais vs necessidade
Sistemas modulares: aumento fiabilidade fornecimento
Comercial / Industrial
ESCOs / Virtual Power Plants
Aplicações
Consumidor
Final
Residencial
Gestão de Energia: optimização do consumo e diagramas de carga
Qualidade de Energia: aumento fiabilidade e qualidade energia
Sistemas agregados: fiabilidade/valorização
Gestão Energia: ajuste diagramas de carga e necessidades locais
“Backup”: Fiabilidade de abastecimento
Renováveis: Variabilidade do Recurso
Vantagens da utilização do
armazenamento de energia:
Variabilidade/Padrão:
Dia / Noite
Anual /
Sazonal
Médio Prazo
(Meteo)
PV
CSP
Cíclicas,
Previsíveis
Balancear Perfil
de Consumos
com Geração
Erráticas,
Pouco
Previsíveis
Gerir injecção de
renováveis
vs. segurança de
abastecimento
1 dia
PV
Eólica
1 ano
PV
Eólica
1 mês
Curto Prazo
(Erros de Previsão)
Eólica
1 hora
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Armazenamento Energia:
Aplicações e Benefícios
Nivelamento de Carga
Geração,
incluindo
Renováveis
• Gestão do perfil de carga com
energia armazenada em períodos
de vazio
Controlo de Frequência
• Droop control
Transmissão
e
Distribuição
Nivelamento de Carga
• Diferimento de Investimentos
• Evitar congestionamentos
Ajuste ao Perfil Consumo
Consumidor
Final
• Armazenamento nas horas de
vazio e utilização nas horas
de ponta ou de cheia, para
redução de custos
Garantia de Capacidade das Renováveis
• Armazena produção renovável para satisfazer o pico de
carga e a procura base
• Armazena energia para compensar a variabilidade dos
recursos
Equilíbrio Carga/Geração Reserva
• Controlo secundário
• Controlo terciário
Controlo de Tensão
Black Start
• Reserva “parcial” após defeito
Gestão Activa Cargas
• Participação
activa
cliente
na
gestão
sistema eléctrico
do
do
• Manter limites qualidade de
onda de tensão
Backup
• Disponibilização
de
energia a nível local, face
a eventuais incidentes de
rede
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Armazenamento Energia:
Tecnologias
estacionário | centralizado
estacionário | distribuído
móvel | distribuído
mecânico
Hidro bombagem
Ar comprimido
Volante de inércia
químico
Baterias NaS
Baterias Vanadium-Redox
Baterias Ião Lítio
hidrogénio
Cavernas de
hidrogénio
Tanques
distribuídos
de hidrogénio
Tanques móveis de hidrogénio
térmico
Sal derretido
Água quente
As tecnologias de armazenamento providenciam
a flexibilidade exigida pelas utilities
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Armazenamento Energia:
UPS
Qualidade Energia
Suporte Rede T&D
Nivelamento Perfil Cargas
Grande Capacidade
Serviços Sistema
Horas
Hídrica /
Bombagem
CAES
Minutos
Baterias Fluxo
Baterias NaS
Super Condensadores
(Energia)
Baterias Ião-Li
Baterias Chumbo/Ácidas
Baterias NiCd
Baterias Nickel Metal Hydrid - NIMH
Segundos
Autonomia
Tecnologias / Potência / Autonomia
“Flywheels”
Super Condensadores (Potência)
1 kW
10 kW
100 kW
1 MW
SMES
10 MW
Potência do Sistema
100 MW
1 GW
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Armazenamento Energia
Investimento Inicial x Risco Tecnológico
Tecnologias e maturidade
produção térmica
produção electricidade
Baterias Fluxo
Baterias Lítio
Flywheel (Alta Velocidade)
Sal Derretido
Flywheel (Baixa Velocidade)
Armazenamento de Gelo
Supercondensador
SMES
Baterias NaS
CAES-Adiabático
CAES
Hidrogénio
Água Quente Residencial
Gás Natural Sintético
Armaz. GeoTérmico
Armaz. Água Fria
Pit Storage
Armazenamento
Termoquímico
Hidro-Bombagem
I&D
Demonstração
Fonte:2014, IEA,Energy Storage Technology Roadmap
Comercial / Optimização
Nível Maturidade Tecnologia
Comercial / Madura
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Alisamento da Produção Fotovoltaica
1.200
Armazenamento de energia:
+ Previsibilidade de produção
1.000
+ Reserva de energia
Potência [kW]
800
600
Com sistema
Armazenamento de
Energia
400
200
Produção
Fotovoltaica
0
0
7.00
200
9.00
400
11.00
600
13.00
800
15.00
1000
1200
19.00
1400
Ajuste da Produção Eólica à Carga
900.000
Armazenamento de energia:
800.000
+ Adequar ao consumo
Potência [W]
700.000
+ Flexibilidade na gestão rede
600.000
500.000
400.000
Produção
Eólica
300.000
200.000
100.000
0
Armazenamento
Utilização: Horas de Consumo
Outras Aplicações: Metros Ligeiros…
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Metros Ligeiros:
Sistema Recuperação Energia da Frenagem
Energia resultante da frenagem:
- utilizada no arranque de outra composição;
- caso não exista consumo há elevação de
tensão no troço (implica dissipação
reostática);
Energia
Tracção
Energia
Frenagem
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Metros Ligeiros:
Sistema Instalado no Metro do Porto
Descarga
Carga
Sistema de recuperação energia de frenagem
Energia
Tracção
Arranque
Injecção Energia
Frenagem
Armazena Energia
Recuperação
Energia Frenagem
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Sistemas de Apoio à Rede
Efacec:Centro de Competências em Storage
Integração de Baterias
Inversor de Potência
Transformador
Aparelhagem MT
Sistema de Controlo
Electrónica de potência
Equipamentos de energia
Automação de sistemas de energia
Integração e soluções de engenharia
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Sistemas de Apoio à Rede
Efacec:Centro de Competências em Storage
Gestão da Rede
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