Energy IQ: o que é armazenamento de energia estacionária e como funciona o armazenamento de energia
No ano passado, as instalações solares em todo o mundo foram mais de 100 GW 1 e cobriram uma área equivalente a um décimo do tamanho de Porto Rico em apenas um ano. Da mesma forma, a instalação de turbinas eólicas on-shore e off-shore está acelerando.
Esta é uma ótima notícia, mas introduz um desafio inesperado. Em uma determinada área geográfica, a capacidade solar e eólica recém-instaladas provavelmente estará produzindo eletricidade ao mesmo tempo com a capacidade solar existente. Isso pode resultar em excesso de eletricidade a partir de fontes renováveis durante um determinado período do dia, e nenhuma energia sendo produzida quando o sol não brilha, e o vento não está soprando. Assim, o desafio torna-se como capturar e armazenar esse excesso de energia para uso futuro.
É aqui que as tecnologias de armazenamento de energia estacionária vem para jogar e se tornar um componente instrumental do futuro da infraestrutura de energia. Vamos responder a quatro perguntas comuns sobre tecnologias de armazenamento de energia para aumentar o seu QI de energia.
Não. #1: por que precisamos de tecnologias de armazenamento de energia estacionária?
O padrão diário de quando e quanta eletricidade que produzimos difere de quando e quanta eletricidade consumimos. Moreover, renewable energy sources aren't flexible, meaning they can't be dispatched when needed to meet the ever-changing requirements of energy consumers.
Embora as centrais elétricas e as interconexões tradicionais continuem a ser alavancas fundamentais para enfrentar esse desafio, os sistemas de armazenamento de energia são projetados para serem a estrela em ascensão na solução deste desafio de flexibilidade.
Os avanços nas tecnologias de bateria e os custos decrescentes são os capacitadores por trás do surgimento de tecnologias estacionárias de armazenamento de energia.
No. #2: o que é um sistema de armazenamento de energia estacionária?
Um sistema de armazenamento de energia estacionária pode armazenar energia e liberá-la sob a forma de eletricidade quando necessário.
Na maioria dos casos, um sistema de armazenamento de energia estacionária incluirá uma série de baterias, um sistema de controle eletrônico, inversor e sistema de gerenciamento térmico dentro de um compartimento.
Ao contrário de uma célula de combustível que gera eletricidade sem a necessidade de carga, os sistemas de armazenamento de energia precisam ser cobrados para fornecer eletricidade quando necessário.
No. #3: como funciona uma unidade de armazenamento de energia estacionária?
Baterias e um sistema de controle eletrônico estão no coração de como os sistemas de armazenamento de energia estacionária funcionam. As baterias são onde a energia é armazenada dentro do sistema sob a forma de energia química, e o lítio é o elemento mais popular usado para armazenar a energia química dentro das baterias.
Aqui está uma visão geral simplificada de como as baterias funcionam durante o descarregamento e o carregamento.
- descarregando a energia sob a forma de eletricidade: O lítio é armazenado em uma das extremidades da bateria com seus elétrons. Os elétrons são separados do lítio e passam por um circuito para fornecer eletricidade às cargas. Enquanto isso, os íons de lítio, agora carregados positivamente desde que perderam os elétrons carregados negativamente, se movem de um lado da bateria para o outro lado. Esse movimento continua até que todos os íons de lítio se movam para a outra extremidade; Isso ocorre quando a bateria é descarregada.
- carregando as baterias e armazenando a energia química: Uma fonte externa à bateria começa a fornecer eletricidade, fornecendo um influxo de elétrons à bateria. Esses elétrons carregados negativamente começam a se fundir com os íons de lítio carregados positivamente, e os elementos de lítio, agora carregados de forma neutra, se movem de um lado da bateria para o outro lado. Assim que todos os elementos de lítio se movem, a bateria está agora totalmente carregada.
Um sistema de controle eletrônico é o cérebro orquestrando a operação do sistema de armazenamento de energia. Ele controla quando as baterias precisam carregar, quando as cargas precisam da energia das baterias e da operação do sistema de gerenciamento térmico. Esse sistema de controle também interage com dispositivos fora do sistema de armazenamento de energia para coordenar a operação.
Um inversor é onde a eletricidade produzida pelas baterias é convertida de corrente direta (DC) a corrente alternada (CA). A maioria de nossas casas e escritórios estão com fio para CA, e a rede de serviços públicos transporta eletricidade no CA. Com a ajuda do inversor, a eletricidade fornecida pelas baterias pode ser usada para cargas de energia.
O sistema de gerenciamento térmico gerencia a temperatura do sistema geral e evita que o calor gerado por meio das reações químicas dentro das baterias seja prejudicial para as operações do sistema.
No. #4: onde vou ver soluções de armazenamento de energia estacionária?
A viabilidade econômica é um dos principais impulsionadores de onde as soluções de armazenamento estacionária serão adotadas mais rapidamente. Um alto preço local de eletricidade, baixa resiliência da infraestrutura de energia existente e a criticidade de operações de negócios desempenham um papel nisso, mas dois tipos de clientes provavelmente aproveitam as soluções de armazenamento de energia à frente dos outros.
- serviços públicos, produtores de energia e operadores de rede: Já uma área onde existe uma quantidade crescente de capacidade instalada. As soluções de armazenamento de energia atendem a uma variedade de desafios do cliente, incluindo renováveis intermitentes, pico de demanda e interrupções curtas.
- edifícios comerciais: Dentro deste grande grupo, as soluções de armazenamento de energia provavelmente se tornarão mais comuns para as empresas em que o custo da energia é significativo, ou a continuidade das operações é extremamente crítica.
Outro caso de uso para sistemas de solução de energia estacionária é fornecer um suprimento ininterrupto de energia no caso de uma interrupção, enquanto os geradores de energia de reserva estão iniciando. É aqui que entra em jogo a capacidade de envio imediato dessas soluções; ao reagir a cargas que têm flutuação significativa de tensão e frequência, para as quais alguns ativos geradores não são capazes de reagir sem causar interrupções.
Envolvimento da Cummins em sistemas de armazenamento de energia estacionária
A Cummins Inc. é uma fornecedora líder de geradores de energia a diesel e gás natural, soluções digitais e sistemas de controle; e desenvolveu recentemente sistemas táticos de armazenamento de energia (TESS ). O TESS fornece uma solução de potência integrada quando usado em uma Micrograde tática para aumentar a resiliência, melhorar a qualidade da energia e fornecer energia silenciosa.
Microgrids e células de combustível para dispositivos de armazenamento de energia, nosso futuro energético inclui um conjunto diversificado de tecnologias e combustíveis, e a Cummins está empenhada em inovar e fornecer uma variedade de soluções para atender a essas diversas necessidades dos clientes.
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Referências:
1 Agência Internacional de energia. (Nov 2019). World Energy Outlook 2019 [arquivo PDF]. Recuperado do https://www.iea.org/
Aytek Yuksel
Aytek Yuksel é líder em marketing de conteúdo da Cummins Inc., com foco em mercados de sistemas de energia. A aytek ingressou na empresa em 2008. Desde então, ele trabalhou em várias funções de marketing e agora traz os aprendizados de nossos principais mercados, desde os mercados industriais até os residenciais. Aytek vive em Minneapolis, Minnesota, com sua esposa e dois filhos.
