A rede de alimentação centralizada pode falhar, mas o sistema de alimentação de emergência não deve. Com o clima em mudança e uma rede de alimentação centralizada obsoleta, a importância dos sistemas de energia de emergência continua a crescer. Isso, por sua vez, aumentou a necessidade de uma solução de sistemas de energia para emergências altamente confiáveis.

Junte-se ao da Cummins Power Generation o próximo webcast com o engenheiro especificando consultoria no dia 17 de fevereiro para obter uma visão geral abrangente dos recursos de controle fundamentais necessários para conjuntos geradores paralelos juntos e com a rede elétrica. A ligação em paralelo da engrenagem tradicional é revisada e comparada aos controles de ligação em paralelo que usam arquitetura de lógica distribuída para ajudá-lo a especificar um sistema de ligação em paralelo confiável. Este curso pode ser atribuído a créditos de aprendizagem contínua, pois os participantes se qualificam para um certificado de conclusão.

Este seminário informativo será conduzido pelo nosso assessor técnico global, Hassan Obeid. Hassan está na Cummins desde 2007 em uma variedade de funções abrangendo engenharia de projeto de sistemas de energia, engenharia de projeto e engenharia de aplicações. Sua paixão por resolver uma ampla gama de problemas técnicos complexos o levou a projetar vários componentes cruciais de sistemas de energia, como switchgears, controles, ligação em paralelo, chaves de transferência, grupos geradores e soluções digitais para uma variedade de aplicações de sistema de alimentação elétrica.

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O hidrogênio pode ser o elemento mais abundante do universo, mas não existe por conta própria. Em vez disso, é produzido por meio de vários processos que geram diferentes tipos de energia, que vêm com seus próprios conjuntos de benefícios, subprodutos e usos. O método de produção é o que dá a cada tipo de hidrogênio seu apelido colorido-embora não exista nenhuma convenção de nomenclatura universal, assim as definições podem mudar ao longo do tempo e variar entre os países.

Vamos quebrar o atual código de cor de hidrogênio e dar uma olhada em como um matiz de hidrogênio, em particular, está levando os cientistas e os fabricantes ao pote de ouro – um futuro de emissões zero – no final do arco-íris de hidrogênio.

Hidrogênio cinzento

O hidrogênio cinza é criado a partir de gás natural, mais comumente metano, por meio de um processo chamado de reforma do metano a vapor. Embora seja atualmente a forma mais comum de produção de hidrogênio, os gases de efeito estufa feitos no processo não são capturados.

Hidrogênio azul

O hidrogênio azul confia no processo convencional de reforma do metano a vapor, mas o dióxido de carbono produzido como subproduto é capturado e seqüestrado no subsolo. É uma fonte de hidrogênio limpo com baixo teor de carbono.

Hidrogênio turquesa

Uma das cores mais recentes para se juntar ao espectro de hidrogênio, o hidrogênio turquesa é produzido por meio de um processo chamado de pirólise de metano. Suas saídas primárias são o hidrogênio e o carbono sólido. Enquanto o hidrogênio turquesa ainda não tem impacto comprovado em escala, ele tem potencial como uma solução de baixa emissão, se os cientistas encontrarem maneiras de alimentar o processo térmico com energia renovável e usar ou armazenar adequadamente o subproduto do carbono.

Hidrogênio rosa

As torneiras de hidrogênio rosa em energia nuclear para abastecer a eletrólise exigida para produzi-lo. As altas temperaturas dos reatores nucleares proporcionam um benefício adicional – o calor extremo produz vapor que pode ser usado para a eletrólise ou a reforma do metano a gás fóssil a vapor em outras formas de produção de hidrogênio.

Hidrogênio marrom/preto

Se o hidrogênio verde e azul segurar a chave para uma produção de hidrogênio mais limpa, o hidrogênio marrom ou preto é exatamente o oposto e o mais prejudicial ao meio ambiente. Confiando na gaseificação do carvão para produzir hidrogênio, este processo libera emissões de carbono prejudiciais que podem ter um impacto duradouro no em nosso clima .

Hidrogênio verde

Em meio ao arco-íris de hidrogênio, o hidrogênio verde é a única variedade produzida com emissões de gases prejudiciais ao efeito estufa zero. Ele é criado usando fontes de energia renovável como solar, eólica e hidrelétrica para eletristizar a água. A reação resultante produz apenas hidrogênio e oxigênio, o que significa que o dióxido de carbono zero é emitido no processo.

Embora os benefícios do hidrogênio verde sejam significativos, sua produção é mais cara hoje. Conseqüentemente, o hidrogênio verde compõe apenas uma pequena porcentagem da atual produção de hidrogênio. Mas, à medida que novos avanços e inovações em hidrogênio verde forem feitos, o preço virá abaixo, e esperamos que se torne comum em todo o mundo.

O futuro do hidrogênio é verde

O hidrogênio tem sido usado como combustível há mais de dois séculos. Hoje, milhares de veículos e máquinas em todo o mundo são alimentados por células de combustível de hidrogênio. A ênfase na redução das emissões de carbono e no trabalho em direção a um futuro mais verde e sustentável mudou o foco de muitos líderes de energia, inclusive a Cummins, para o investimento e a inovação na produção de hidrogênio verde. Pode vir a ser o ouro no final do arco-íris de hidrogênio.

O custo de produção diminuiu a adoção em larga escala da energia do hidrogênio. Muitos líderes no setor de energia estão agora colocando ênfase em tornar as células de combustível de hidrogênio mais prontamente disponíveis para os consumidores. A Cummins está construindo nossa de tecnologia de eletryzer líder do setor para reduzir o custo das células a combustível de hidrogênio e tornar mais fácil obter de soluções de energia verde nas mãos dos nossos clientes.

O hidrogênio verde não está apenas tomando o palco central no setor privado, tampouco. Os governos em todo o mundo estão colocando em prática estratégias de hidrogênio e aprovando legislação para incentivar a produção e o uso dessas tecnologias verdes.

As excitantes possibilidades do hidrogênio verde estão orientando a inovação para a Cummins e outros líderes de energia, mas a idéia de um futuro de emissões zero não pode ser apenas em hidrogênio verde. Estamos aproveitando todas as nossas tecnologias de energia alternativa para aumentar a descarbonização global e fornecer as soluções certas no momento certo para nossos clientes que buscam a sustentabilidade.

Os recursos de energia distribuída, ou DERs, têm se expandido rapidamente na última década. Sua expansão é uma das mudanças mais significativas que o setor de geração de energia experimentou nesse período.

Se DERs são novos para você, não se esqueça de conferir quais são os recursos de energia distribuída e como eles funcionam antes de ir em frente.

Proprietários de imóveis e empresas instalam DERs para reduzir suas faturas de energia e ter energia de reserva no caso de uma interrupção do serviço.

Serviços públicos e produtores de energia independentes (IPPs) instalam a DERs como ativos autônomos na rede para fornecer uma variedade de serviços de grade. Cada vez mais, a indústria está se concentrando em agregar DERs residenciais e comerciais para fornecer serviços à rede elétrica. Existem vários benefícios dos recursos de energia distribuída nesses casos de uso, inclusive o deferimento de transmissão e o balanceamento de geração.

Os DERs incluem várias categorias de tecnologias de geração de energia elétrica pequenas e modulares . Aqui estão os principais:

Pequena hidro como um recurso de energia distribuída

A hidroeletricidade continua sendo uma das formas mais amplamente utilizadas de de energia renovável.

Usinas hidrelétricas de todas as escalas existem, desde as enormes barragens da autoridade do Tennessee Valley até pequenas turbinas fluviais que fornecem alguns quilowatts de potência. A pequena Hydro é constituída de unidades menores que 5 MW, embora as definições variem. Pequenas unidades hidrelétricas geralmente não envolvem nenhuma represa, então elas têm menos impacto ambiental do que grandes projetos, e podem ser construídas com menos burocracia.

Pequenas unidades hidrelétricas são construídas onde quer que córregos, rios e outros recursos hídricos estejam disponíveis, o que naturalmente resulta em um modelo de desenvolvimento altamente distribuído.

Solar como fonte de energia distribuída

Os painéis solares são uma das tecnologias de geração de energia de mais rápido crescimento.

Nos setores residencial, comercial e industrial, o crescimento da energia solar foi promovido pela tarifa de alimentação e pelas políticas de medição líquidas, bem como pelos preços em queda rápida dos matrizes solares. Sob tarifas feed-in, as concessionárias são obrigadas a comprar eletricidade solar de proprietários e empresas, geralmente a uma taxa atrativa.

As políticas de medição líquida, entretanto, permitem que os produtores solares creditem a eletricidade que produziram, contra seu consumo, em sua conta de serviço público. Quando essas políticas estiverem em vigor, quantidades significativas de solar DERs, assim, se integraram à rede elétrica mais ampla.

Resposta à demanda como recurso de energia distribuída

Os esquemas de resposta à demanda também existem há muito tempo.

Tradicionalmente, eles consistiam em acordos entre serviços públicos e locais industriais com grandes cargas elétricas. Quando o utilitário chamado, a fábrica desligaria um conjunto de grandes máquinas ou aquecedores, aliviando assim a carga na grade.

Ultimamente, os esquemas de resposta à demanda foram trilidos em direção a uma forma ainda mais distribuída.

As mudanças no ambiente regulatório permitiram que proprietários de casas e pequenas empresas se tornem participantes nos agregados de resposta à demanda. A carga de uma única casa não é significativa em termos de balanceamento da grade. Quando agregado, no entanto, a carga de vários milhares de lares constitui um DER que os serviços públicos têm vindo a valorizar altamente.

Armazenamento de energia da bateria como recurso de energia distribuída

O armazenamento de energia da bateria tem crescido a um ritmo acelerado desde a sua aparição no setor de energia como uma tecnologia mainstream em 2016.

A maioria dos sistemas de bateria estacionária em serviço ou em construção usa atualmente baterias de íon-lítio – do mesmo tipo que telefones elétricos e veículos elétricos, mas outros tipos de tecnologias de armazenamento de energia estacionária são usadas algumas vezes em aplicações de energia. As baterias de fluxo, por exemplo, são uma categoria emergente de baterias de armazenamento de energia que usam um eletrólito líquido, e podem ser feitas para durar um tempo muito longo, superando muitos dos desafios tecnológicos das baterias de íon de lítio.

Existem sistemas de armazenamento de energia da bateria de todas as escalas, desde grandes sistemas centralizados com várias centenas de megawatts-hora de capacidade até pacotes de bateria domésticos com classificação de alguns quilowatts-hora. Esses últimos podem ser incluídos em agregações de centrais elétricas virtuais, juntamente com contratos de resposta à demanda. Agregações de armazenamento de energia residenciais são na verdade uma inovação que só recentemente foi implantada em escala.

Geradores de energia como recursos de energia distribuída

Geradores de energia autônomos são uma escolha popular para muitas empresas e proprietários de imóveis. Os geradores comerciais residenciais e normalmente são usados para fornecer energia de reserva.

Para data centers, hospitais, centros de controle de tráfego aéreo e muitos outros tipos de atividades, uma queda de energia pode levar a consequências negativas significativas, de modo que os geradores de reserva sejam mantidos no local no caso de uma interrupção da rede.

Algumas instalações também usam geradores no local durante os tempos normais para otimizar seu perfil de energia. Na maioria das vezes, esses geradores atendem às necessidades próprias da instalação e não estão interligados à grade de forma que lhes permita exportar energia.

Cada vez mais, no entanto, os gerentes de instalações podem entrar em acordos de compra de energia (PPAs) com a concessionária ou com compradores privados para quem fornecem energia por meio da rede elétrica. Do ponto de vista econômico, isso faz muito sentido. Por que deixar geradores de reserva fazendo nada mais que 99% do tempo em que eles poderiam ser usados para ganhar dinheiro?

Não são apenas grandes geradores industriais que podem ser usados para exportar energia para a grade. Os geradores comerciais e residenciais de pequena escala também podem ser potencialmente agregados em usinas de energia virtuais da mesma forma que os esquemas de resposta à demanda e os sistemas de bateria.

Próximas tecnologias de recursos de energia distribuída

Os recursos de energia distribuída pertencem a um campo que está evoluindo rapidamente.

Várias tecnologias futuras provavelmente conseguirão um amplo apelo na próxima década ou duas. as células de combustível , por exemplo, contam com tecnologias que são bem compreendidas. Embora seu custo permaneça proibitivamente alto para aplicações mainstream, muitas empresas e instituições de pesquisa estão desenvolvendo células de combustível mais acessíveis. Em uma casa, uma célula de combustível pode funcionar em gás natural ou hidrogênio e pode fornecer eletricidade, calor e água quente, tudo no mesmo pacote. As células de combustível podem, como os geradores, também estar interligadas à grade e servir como DERs.

Alguns veem a utilização de veículos elétricos para fornecer armazenamento de energia na grade como uma espécie de Santo Graal da tecnologia DER. Os veículos elétricos contêm pilhas de bateria de íon-lítio que são muito semelhantes às células da bateria usadas em baterias caseiras e em aplicações de armazenamento de energia em grande escala. Quando eles estiverem conectados, suas baterias terão o potencial de servir como ativos de armazenamento de energia distribuída para a grade. Há vários obstáculos técnicos e práticos a serem superados antes que isso possa ser o caso, mas esta é uma área de pesquisa e desenvolvimento ativo.

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Os recursos de energia distribuída, ou DERs, são cada vez mais populares entre os serviços públicos e os participantes do mercado de eletricidade atacadista.

Os DERs são uma categoria de de geração de energia recursos definidos por seu tamanho e sua localização. As definições variam, mas poucas DERs físicas seriam maiores que um par de megawatts. Geradores a diesel ou a gás natural, microturbinas, unidades hidroelétricas Run-of-the-River, matrizes solares, turbinas eólicas e unidades de armazenamento de energia da bateria são DERs comuns de submegawatt. Para saber mais sobre isso, confira quais são os recursos de energia distribuída e como eles funcionam .

DERs, sendo menores em tamanho do que as usinas de energia tradicionais, têm requisitos de licenciamento mais baixos, usam menos terra e não envolvem atualizações extensas de infraestrutura.

Crucialmente, muitos DERs já estão lá. Os DERs podem ser encontrados em de microgrids, redes de geração central e além. Muitas casas e empresas estão agora equipadas com unidades de armazenamento de energia da bateria ou geradores de energia de reserva projetados para seu próprio uso. Cada vez mais, os agregadores de serviços públicos e DER incorporam esses ativos em usinas de energia virtuais que suportam a rede elétrica mais ampla. Do ponto de vista de uma concessionária, a instalação das atualizações de comunicações e da plataforma de software necessária para controlar eficazmente esses ativos existentes como uma usina de energia virtual é mais fácil, menos dispendiosa e mais rápida do que construir um recurso gerador equivalente a partir do zero.

Os DERs também podem estar localizados perto dos centros de carga. A maioria das pessoas não quer viver ao lado de uma usina de energia, então, historicamente, as usinas de energia foram construídas fora das cidades. Na maioria das partes do mundo, isso levou a um modelo de desenvolvimento de rede elétrica em que grandes usinas remotas estão conectadas aos clientes por meio de linhas de transmissão de longa distância. Essas linhas de transmissão têm capacidade limitada, criando uma variedade de restrições que os operadores de serviços públicos e de rede devem gerenciar cuidadosamente. Não é suficiente para gerar eletricidade -a eletricidade também precisa ser entregue aos consumidores.

Os DERs, em contrapartida, podem ser implantados e localizados em áreas densamente povoadas. Unidades de armazenamento de energia residenciais, por exemplo, são encontradas em centros populacionais. Da mesma forma, as DERs de demanda-resposta são geralmente fornecidas por fábricas localizadas em áreas industriais e, cada vez mais, por residências localizadas em bairros residenciais.

Diferentes tipos de de recursos de energia distribuída estão disponíveis para esses vários cenários de aplicação.

Seus atributos exclusivos significam que os DERs estrategicamente posicionados podem oferecer benefícios atraentes em troca de um investimento relativamente pequeno. Esses benefícios podem ser categorizados da seguinte forma:

Benefícios do DERs: diferimento de transmissão e distribuição

As DERs localizadas dentro ou perto das cidades não estão sujeitas a restrições de transmissão da mesma forma que as usinas remotas.

Pelo contrário, aliviar as restrições de transmissão e distribuição é uma das principais razões pelas quais os serviços públicos implantam a DERs. Isso é conhecido como diferimento de transmissão ou diferimento de distribuição. Quando, por exemplo, uma pequena cidade cresce, chega um momento em que as linhas de transmissão existentes não são mais suficientes para transportar toda a eletricidade necessária. Tradicionalmente, uma nova linha de transmissão seria construída.

A implantação de DERs dentro dos limites da cidade fornece uma alternativa. Um investimento comparativamente pequeno em DERs pode resultar em capacidade suficiente localmente disponível para sustentar o crescimento incremental da cidade por alguns anos.

A capacidade adicional permite que a concessionária adie a construção de novas linhas de alimentação por vários anos sem comprometer a confiabilidade do suprimento de energia da cidade. Do ponto de vista financeiro, o adiamento de um investimento tão importante pode salvar a utilidade e, por sua vez, os pagadores de rateadores, muito dinheiro.

Benefícios do DERs: capacidade de geração e balanceamento

Em alguns casos, pode ser possível evitar totalmente a construção de uma nova linha de transmissão. Se forem implementados DERs suficientes em uma cidade, os DERs podem potencialmente raspar os picos na demanda elétrica proveniente da cidade. As unidades de armazenamento de energia da Battery , geradores de backup e recursos de resposta à demanda, especificamente, são ótimas maneiras de reduzir a demanda de pico.

O resultado é que o conjunto da cidade tem um perfil de carga mais plana, o que é mais fácil de suportar, reduzindo o nível de investimento necessário na infraestrutura da rede elétrica regional. Por exemplo, isso pode atrasar ou remover a necessidade de construir uma nova usina de energia de Peaker, atualizar uma subestação ou construir novas linhas de transmissão.

Os ativos de corte de pico estão em demanda especialmente alta em áreas onde o potencial para energias renováveis , como energia solar ou eólica, é bom. Em algumas dessas áreas, o rápido crescimento da energia solar e eólica-em modelos distribuídos e centralizados-tornou muito difícil o equilíbrio da rede elétrica. Os recursos de energia solar e eólica são inerentemente intermitentes, de modo que outros recursos são necessários para equilibrando-os.

Para simplificar, para cada megawatt de capacidade solar da rede, outro megawatt de capacidade não intermitente precisa estar disponível para dias nublados e para as noites-é isso que os recursos de corte de pico fazem.

Benefícios do DERs: serviços auxiliares

Serviços auxiliares compõem a terceira categoria de benefícios de DER.

Garantir que os consumidores recebam a corrente CA livre de distorções, com uma frequência de exatamente 50 Hz e uma tensão de exatamente 120V não é uma tarefa simples. O utilitário ou o operador de rede dependem de um conjunto de recursos de serviço especiais para alcançar a qualidade de serviço exigida.

Por exemplo, se um desvio de frequência for detectado na grade, o operador do sistema poderá solicitar a intervenção dos recursos de controle de frequência. Os recursos de controle de frequência podem ser recursos de geração de energia ou demanda-resposta. Ao adicionar ou remover uma pequena quantidade de energia da grade, eles retornam a frequência da grade ao seu valor nominal.

Os serviços auxiliares têm sido tradicionalmente fornecidos por grandes unidades de produção, como usinas de energia a carvão. Nos últimos anos, no entanto, os DERs surgiram como alternativas válidas para certas categorias de serviços auxiliares.

Algumas categorias de DERs, por exemplo, são ótimas para fornecer serviços de resposta rápida, como controle de frequência rápida. Na melhor das hipóteses, as grandes usinas térmicas demoram vários minutos para iniciar ou aumentar a rampa ao responder às chamadas de controle de frequência. As unidades de armazenamento de energia da bateria, em contrapartida, podem responder em milissegundos.

Da mesma forma, os recursos residenciais demanda-resposta podem fornecer reduções de carga em segundos ou menos.

Em algumas áreas, os DERs têm sido tão bem-sucedidos que deslocaram quase que totalmente as unidades tradicionais de geração de energia para certas categorias de serviços auxiliares. No Reino Unido, por exemplo, mais de 90% dos contratos de capacidade de serviço acessórias concedidos pelo operador de rede nos últimos anos foram para recursos agregados de demanda-resposta, unidades de armazenamento de energia ou usinas hidroelétricas. Assim, a DERs pode ter contribuído de forma indireta para a aposentadoria de usinas de energia movidas a gás e carvão, que anteriormente subsiste oferecendo serviços auxiliares à rede.

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