Os operadores de redes eléctricas têm enfrentado constantemente os desafios de equilibrar a oferta e a procura à medida que a procura de energia aumenta. É aqui que tecnologia de armazenamento de energia é incorporado para ajudar a estabilidade e a fiabilidade das redes eléctricas. Então, como é que este sistema sofisticado funciona para conseguir o armazenamento de energia em excesso? Quais são os componentes que fazem parte deste ESS da rede eléctrica?
Irá descobrir muito sobre o rede eléctrica ESS neste artigo, incluindo os seus componentes e funcionamento. Descobrirá também como os operadores podem atenuar problemas como flutuações de tensão, desequilíbrios de frequência e apagões, incorporando sistemas de armazenamento de energia (ESS) nas redes eléctricas. Isto melhora a estabilidade geral e aumenta a resiliência da rede contra eventos imprevistos ou desastres naturais.
O que é a ESS da rede eléctrica?
Um ESS de rede eléctrica significa simplesmente Sistema de Armazenamento de Energia de Rede Eléctrica. Esta tecnologia avançada combina na perfeição uma ligação à rede eléctrica, um sistema de baterias e um inversor/carregador para armazenar eficientemente a energia excedente quando a procura é baixa e libertá-la em alturas de grande necessidade. Pode também fornecer apoio à rede, energia de reserva e serviços de redução de picos de consumo.
Quais são os componentes que constituem um ESS de rede eléctrica?
Os principais componentes de um SEE da rede eléctrica incluem baterias, inversores, controladores e sistemas de monitorização que trabalham em conjunto para otimizar a gestão da energia. Num sentido lato, os componentes que constituem um SEE da rede eléctrica são:
- Sistema de conversão de energia (PCS) ou Inversor: Este componente gere as conversões CA-CC e CC-CA, com a energia a fluir para as baterias para as carregar ou a ser convertida do armazenamento da bateria em energia CA e alimentada na rede. O PCS também controla a qualidade da energia, a frequência e a tensão da energia de saída e comunica com a rede e o sistema de gestão de baterias.
- Sistema de bateria: Para este efeito, são utilizados vários tipos de baterias, todas com o único objetivo de armazenar energia eléctrica sob a forma de energia química. Na realidade, o sistema de baterias como um todo é composto por células de bateria, módulos, racks e contentores. Dependendo da aplicação e da tecnologia, tem também diferentes capacidades, tensões e tempos de vida.
- Sistema de gestão da bateria (BMS): O BMS monitoriza e controla as actividades da bateria, incluindo carregamento da bateriaO sistema de gestão de energia é capaz de controlar a carga, o equilíbrio, a saúde, a temperatura, a tensão e a corrente. Liga-se ao PCS e ao sistema de gestão de energia para proteger a bateria contra sobrecarga, descarga excessiva, curto-circuito e sobreaquecimento.
- Sistema de gestão da energia (SGE): Esta parte funciona para maximizar a eficiência e desempenho da bateria do SEE através da análise de dados e sinais do PCS, BMS, rede e carga utilizando software e algoritmos. Além disso, o EMS gere os modos de carregamento e descarregamento do ESS - ligado à rede, fora da rede e híbrido - e oferece várias outras características e serviços, incluindo suporte de tensão, redução de picos, gestão de frequência e energia de reserva.
Que tipos de baterias são normalmente utilizados nos ESS da rede eléctrica?
Como já foi referido, são utilizados vários tipos de baterias nos SEE da rede eléctrica. De seguida, apresentam-se alguns dos mais notáveis:
- Baterias de iões de lítio (Li-ion): As baterias de iões de lítio (Li-ion) são o tipo de bateria mais comum utilizado para armazenar aplicações de energia à escala da rede. A sua notável combinação de elevada densidade energética, eficiência e ciclo de vida da bateria é a razão do seu grande interesse.
- Baterias de chumbo-ácido: A escolha mais antiga e menos dispendiosa para o armazenamento de energia à escala da rede, as baterias de chumbo-ácido têm limitações no que respeita ao ciclo de vida, à eficiência e à densidade energética.
- Baterias de fluxo redox: Um tipo único de bateria que utiliza tanques externos para conter electrólitos líquidos é a chamada bateria de fluxo redox, que tem a vantagem da escalabilidade. Por outro lado, a baixa densidade energética e a baixa eficiência apresentam dificuldades.
- Baterias de sódio-enxofre: Os eléctrodos das baterias de sódio-enxofre, que têm uma densidade e eficiência energética excepcionais, são feitos de enxofre e sódio fundidos. No entanto, necessitam de temperaturas elevadas para funcionar, o que levanta questões de segurança.
- Baterias de fluxo de zinco-bromo: O zinco e o bromo são os electrólitos líquidos utilizados nas baterias de fluxo de zinco-bromo, que têm uma elevada densidade energética e um ciclo de vida longo. Mas a sua utilização exige bombas e válvulas complicadas.
Qual é o melhor tipo de bateria para os ESS da rede eléctrica?
As baterias de iões de lítio (Li-ion) são ideais e praticamente o melhor tipo de bateria para ESS de redes eléctricas entre todas as outras opções disponíveis. As baterias de iões de lítio são superiores a outros tipos de baterias em vários aspectos, incluindo
- Elevada densidade energética: As baterias de iões de lítio podem fornecer maior potência durante períodos de tempo mais longos porque podem armazenar mais energia por unidade de peso e volume.
- Elevada eficiência: As baterias de iões de lítio podem minimizar as perdas de energia e os custos do sistema, convertendo uma maior percentagem da energia de entrada em energia de saída.
- Elevado ciclo de vida: As baterias de iões de lítio podem tolerar mais ciclos de carga e descarga, o que lhes permite durar mais tempo e necessitar de menos substituições.
- Elevada versatilidade: A versatilidade das baterias de iões de lítio permite-lhes lidar com uma vasta gama de aplicações e situações, incluindo as ligadas à rede, fora da rede e híbridas, bem como fornecer uma variedade de funções e serviços, tais como a redução de picos de consumo, o controlo de frequência, o apoio à tensão e a energia de reserva, perfeita para a componente EMS nas redes eléctricas ESS.
Como funciona a ESS da rede eléctrica?
O conceito de ESS da rede eléctrica é muito semelhante ao armazenamento de um produto num armazém. Mas, neste caso, o armazenamento é feito em baterias que utilizam diferentes tecnologias para armazenar energia. O princípio básico de funcionamento do ESS da rede eléctrica é converter o excesso de energia em corrente contínua utilizando a parte do inversor e armazenar esta energia na bateria quando há mais energia renovável do que a procura de carga.
Da mesma forma, o SEE da rede eléctrica converte a energia armazenada na bateria em corrente alternada com a parte do inversor e fornece-a à carga ou à rede quando há menos energia renovável do que a procura da carga. Finalmente, quando a rede é instável ou desligada, o ESS da rede eléctrica pode funcionar em modo de ilha e fornecer energia de reserva à carga.
Como é que os ESS da rede eléctrica melhoram a rede?
Os ESS da rede eléctrica melhoram a rede de várias formas, algumas das quais são
- Equilíbrio entre a oferta e a procura: Os ESS da rede eléctrica absorvem o excesso de energia durante os períodos de baixa procura e injectam-na de volta durante os períodos de alta procura, reduzindo a necessidade de centrais de pico dispendiosas e melhorando a eficiência da rede.
- Estabilização da tensão e da frequência da rede: Para preservar a estabilidade da rede e a qualidade da eletricidade, os ESS da rede eléctrica fornecem serviços auxiliares rápidos e adaptáveis, como o apoio à tensão, a reserva giratória e o controlo da frequência.
- Aumentar a resiliência e a fiabilidade da rede: Os ESS da rede eléctrica ajudam a fornecer energia de arranque e de reserva em caso de emergência ou de perda da rede.
- Incentivar a integração das energias renováveis: Os SEE da rede eléctrica aumentam o valor e a utilização das fontes de energia renováveis, atenuando a imprevisibilidade e a flutuação da energia solar e eólica.
Como é que os SEE da rede eléctrica podem ser integrados com as fontes de energia renováveis?
Há muitas formas de integrar os SEE da rede eléctrica com as fontes de energia renováveis. A localização, a escala e a natureza dos SEE da rede eléctrica e das fontes de energia renováveis são algumas das variáveis que afectam a estratégia. Algumas técnicas de integração típicas são as seguintes:
- Integração atrás do contador (BTM): Pequenas turbinas eólicas ou painéis solares no telhado são colocados no local do cliente juntamente com equipamento de produção de energia, como os ESS da rede eléctrica. A utilização da energia armazenada nas horas de ponta ou em períodos de preços elevados da rede ajuda os consumidores a poupar dinheiro nas suas facturas de eletricidade. Também oferece energia de reserva em caso de falhas na rede.
- Integração na frente do contador (FTM): A instalação de ESS na rede eléctrica ocorre em locais essenciais da rede de distribuição ou transmissão, perto da fonte de energia renovável, ou ao nível da rede. Ajuda os operadores da rede a equilibrar a oferta e a procura de energia, absorvendo ou injectando energia conforme necessário. Também é possível obter serviços auxiliares como apoio à tensão, controlo da frequência e melhoria da qualidade da energia.
- Integração híbrida: Para formar um sistema híbrido, os ESS da rede eléctrica são combinados com outras tecnologias, como turbinas a gás, geradores a gasóleo ou volantes de inércia. Isto melhora a eficiência e a fiabilidade dos ESS e das energias renováveis. O sistema híbrido pode funcionar ligado à rede, fora da rede ou em modo de ilha, dependendo do cenário e dos objectivos.
Que factores devem ser considerados quando se decide instalar ESS na rede eléctrica?
Aplicação
O objetivo e a função de um SEE da rede eléctrica dependem em grande medida da sua utilização prevista, seja para autoconsumo, backup ou apoio à rede. O projeto e a configuração do SEE da rede eléctrica, incluindo a localização, a escala e o tipo de produção renovável a utilizar, são também influenciados pela sua única aplicação.
Tipo de bateria
O tipo de bateria utilizado para um SEE de rede eléctrica deve ser considerado aquando da instalação do sistema. Isto porque influencia o desempenho em termos de densidade de energia, eficiência e ciclo de vida, bem como o seu custo. A tensão, a corrente, a temperatura e o nível de proteção do SEE da rede eléctrica são todos determinados pelo tipo de bateria utilizado.
Código da grelha
O código de rede do SEE especifica os critérios técnicos e operacionais para a ligação e interação com a rede, tais como a qualidade da energia, a frequência, a tensão e o anti-ilhamento. O código de rede também regula os direitos e deveres do SEE, como a troca de dados, a contagem e a compensação.
Economia
A análise económica do SEE avalia os seus custos e vantagens, incluindo o custo de capital, o custo de funcionamento, o custo de manutenção e o rendimento. A análise económica tem em conta os incentivos e obstáculos do SEE, tais como subsídios, tarifas e regulamentos.
Porquê escolher a Grevault para ESS de rede eléctrica?
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