Armazenamento de energia: sistema de baterias de Lítio | Blogs Pini
25/Julho/2016

Armazenamento de energia: sistema de baterias de Lítio

Maurício Bernardes

Diversas iniciativas em todo o mundo têm procurado ajustar a complexa equação que envolve de um lado a oferta e a demanda de energia, e do outro a redução dos impactos da geração, distribuição e armazenamento de energia. Ainda são comuns gastos exorbitantes decorrentes de falhas na produção e distribuição de energia elétrica no mundo, que só nos EUA alcançaram a cifra anual de US$ 130 bilhões.

Para fazer frente a este cenário, uma das apostas globais tem sido a concepção de sistemas mais estáveis e resilientes pelo uso de tecnologias que viabilizem a geração e o armazenamento distribuídos de energia elétrica associados a fontes renováveis de energia.

Complementando as informações da publicação deste blog ocorrida em novembro de 2015 (Sistemas de armazenamento de energia: Tendências para o setor elétrico), exploro um pouco mais o uso de baterias de lítio para este armazenamento.

A AES Corporation, após estudos iniciados em 2006, divulgou em evento recente no Brasil a plataforma “Advancion Energy Storage”. Através de uma operação flexível, a plataforma permite o controle automatizado de um sistema modular de armazenamento de energia de grande escala, ajustado para diferentes capacidades de acordo com a oferta e a demanda de energia.

A plataforma recebeu em 2016 o “Edison Award” o maior reconhecimento concedido às inovações da indústria de energia, por ter viabilizado economicamente uma solução que torna o sistema de geração e distribuição mais inteligente, resiliente, e integrável a fontes renováveis de energia, e por servir como alternativa à construção de novas usinas geradoras de energia para picos de demanda.

O grupo AES, que opera como uma das concessionárias de energia no Brasil desde 1997 está presente em 18 países, alcançando faturamento de cerca de US$ 15 bilhões no ano passado. Atualmente é a maior operadora de sistemas de armazenamento de energia por baterias no mundo.


Esquema de armazenamento e gestão do sistema Advancion Energy Storage da AES

Em instalações espalhadas pelo Chile, EUA, Irlanda do Norte, entre outros países, com capacidade acumulada de armazenamento de 116 MW, a plataforma de armazenamento da AES está ganhando espaço no mercado e alcançará nos próximos anos cerca de 400 MW distribuídos em 7 países.

Com capacidade de suprir energia por períodos entre 15 minutos e 4 horas, a plataforma Advancion Energy Storage opera em módulos com capacidade entre 100 kW e 2 MW, com eficiência variando entre 85% e 90% no ciclo completo (armazenamento – retorno à rede). O sistema de armazenamento utiliza princípio eletroquímico, com baterias seladas, normalmente de Lítio.

As aplicações mais recentes de armazenamento em escala de energia através de baterias de Lítio têm reduzido os custos de implantação, e tem conquistado a confiança de investidores, também pelos resultados positivos obtidos em outras aplicações do dia-a-dia das pessoas, como as observadas em aparelhos eletrônicos.

Para se ter uma ideia do volume de aplicações no cotidiano das pessoas, em 2012 cerca de 44GWh de capacidade de armazenamento em baterias de última geração estavam em operação no mundo, com a participação de diferentes fabricantes no mercado, conforme ilustrado a seguir:

Este volume de armazenamento é bastante expressivo, tomando-se por base a capacidade instalada da usina hidrelétrica de Itaipu, que alcança 14 GW.

As vantagens do armazenamento de energia são significativas. Estudo americano indica que nos próximos anos haverá uma economia anual de US$ 78 milhões somente na Califórnia em função dos sistemas de armazenamento de energia disponíveis/planejados naquela região. Esta economia decorrerá principalmente do balanceamento entre a oferta e a demanda em horários de pico, evitando custos de geração instantânea por termoelétricas.

Além dos custos, como exemplo, uma instalação de 64 MW de armazenamento de energia, ao dispensar a operação de termoelétricas para atender picos de demanda, traz uma redução anual de emissões da ordem de 62 mil toneladas de CO2, 329 toneladas de SO2 e 97 toneladas de NOx.

Aplicações

Uma das aplicações do sistema de armazenamento por baterias da AES está presente em Laurel Mountain nos EUA. Associada a um parque eólico com capacidade de 98 MW, a plataforma permitiu o balanceamento do sistema elétrico da região ao minimizar as oscilações da geração decorrentes das mudanças de regime do vento, alcançando sincronização em 95% do tempo. O sistema de armazenamento inicialmente implantado pela AES tinha 32 MW de capacidade, a um custo de instalação de US$ 29 milhões. Atualmente com 64 MW, o sistema é composto por 1,3 milhões de baterias combinadas, operando de forma independente, permitindo ao sistema que se mantenha em funcionamento mesmo em caso de falha isolada em qualquer bateria.


Instalações de armazenamento de energia elétrica - Advancion Energy Storage da AES no parque eólico de Laurel Mountain (EUA).


Esquema e ilustração do sistema de armazenamento de energia da AES, no parque eólico de Laurel Mountain (EUA).

Num outro projeto, a AES construirá para uma unidade fabril da Panasonic na Índia, em parceria com esta última, um sistema de armazenamento de 10 MW de energia com os objetivos de trazer maior estabilidade ao suprimento de energia, funcionar como back-up, e permitir a integração com sistemas de geração renováveis na região.

Vantagens

De acordo com a AES o sistema Advancion Energy Storage:
• Oferece respostas rápidas para equilibrar a oferta e a demanda de energia na rede, absorvendo uma variação de demanda de até 104 MW em menos de um segundo;
• Permite a comercialização de maior quantidade de energia de uma mesma planta, à medida que atende aos requisitos de reserva impostos ao sistema;
• Não gera emissões diretas de gases do efeito estufa;
• Não consome água em sua operação;
• Pode ser disposto próximo ao centro de consumo por não ter impactos ambientais relevantes durante a operação (zero de emissões e zero de consumo de água);
• Possui operação sincronizada com a rede 24h x 365 dias/ano;
• Possui baterias com vida útil superior a 20 anos com a possibilidade de reciclagem;

Previsões

Previsões mencionadas pela AES tratam de uma mudança importante no mercado de armazenamento de energia nos EUA e no mundo nos próximos anos, conforme ilustração a seguir, indicando que até 2024 a capacidade instalada de armazenamento de energia por bombeamento de água deve ser superada pelo uso de grandes conjuntos de baterias. Além disto, existe a tendência de se suprir as novas demandas em horários de pico através de sistemas de armazenamento de energia em detrimento à construção de novas usinas termoelétricas.

Referências:
http://www.energy.ca.gov/sitingcases/alamitos/
http://aesenergystorage.com/wp-content/uploads/2016/05/AESEN-AdvancionBrochure-FINAL-0420.pdf
http://energy.gov/sites/prod/files/2016/06/f32/3_Storage%20Panel%20-%20Praveen%20Kathpal,%20AES%20Energy%20Storage.pdf
http://www.nrel.gov/docs/fy16osti/65061.pdf
http://aesenergystorage.com/

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