Armazenamento de energia: Tecnologias alternativas. Alberto Barbosa

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1 Armazenamento de energia: Tecnologias alternativas Alberto Barbosa

2 Crescimento da geração a partir de fontes renováveis Variabilidade da geração de electricidade das renováveis Constrangimentos de transmissão de energia na rede Intermitência Flutuação do consumo da geração de electricidade de 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 2

3 Armazenamento Energia: Contextos de Aplicação Geração e Aplicações ao Nível do Sistema Produtor Produção Electricidade Integração Renováveis Grande capacidade para suportar serviços de sistema Grande capacidade/potência: compensar variabilidade recurso Aplicações Transmissão e Distribuição [T&D] Serviços de Rede T&D Comercial / Industrial Suporte operação T&D; diferimento investimentos Sistema transportáveis: múltiplos locais vs necessidade Sistemas modulares: aumento fiabilidade fornecimento Gestão de Energia: optimização do consumo e diagramas de carga Qualidade de Energia: aumento fiabilidade e qualidade energia Aplicações Consumidor Final ESCOs / Virtual Power Plants Residencial Sistemas agregados: fiabilidade/valorização Gestão Energia: ajuste diagramas de carga e necessidades locais Backup : Fiabilidade de abastecimento

4 Renováveis: Variabilidade do Recurso Variabilidade/Padrão: Vantagens da utilização do armazenamento de energia: Dia / Noite Anual / Sazonal PV CSP PV Eólica 1 dia 1 ano Cíclicas, Previsíveis Balancear Perfil de Consumos com Geração Médio Prazo (Meteo) Curto Prazo (Erros de Previsão) PV Eólica Eólica 1 mês 1 hora Erráticas, Pouco Previsíveis Gerir injecção de renováveis vs. segurança de abastecimento 4

5 Armazenamento Energia: Aplicações e Benefícios Geração, incluindo Renováveis Nivelamento de Carga Gestão do perfil de carga com energia armazenada em períodos de vazio 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 Controlo de Frequência Equilíbrio Carga/Geração Reserva Droop control Controlo secundário Controlo terciário Transmissão e Distribuição Nivelamento de Carga Diferimento de Investimentos Evitar congestionamentos Black Start Reserva parcial após defeito Controlo de Tensão Manter limites qualidade de onda de tensão Ajuste ao Perfil Consumo Gestão Activa Cargas Backup Consumidor Final Armazenamento nas horas de vazio e utilização nas horas de ponta ou de cheia, para redução de custos Participação activa do cliente na gestão do sistema eléctrico Disponibilização de energia a nível local, face a eventuais incidentes de rede 5

6 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 térmico Tanques distribuídos de hidrogénio Tanques móveis de hidrogénio Sal derretido Água quente As tecnologias de armazenamento providenciam a flexibilidade exigida pelas utilities 6

7 Segundos Autonomia Minutos Horas Armazenamento Energia: Tecnologias / Potência / Autonomia UPS Qualidade Energia Suporte Rede T&D Nivelamento Perfil Cargas Grande Capacidade Serviços Sistema Hídrica / Bombagem Baterias Fluxo CAES Super Condensadores (Energia) Baterias Ião-Li Baterias NaS Baterias Chumbo/Ácidas Baterias NiCd Baterias Nickel Metal Hydrid - NIMH Flywheels Super Condensadores (Potência) SMES 1 kw 10 kw 100 kw 1 MW 10 MW 100 MW 1 GW Potência do Sistema 7

8 Investimento Inicial x Risco Tecnológico Armazenamento Energia Tecnologias e maturidade Baterias Fluxo Flywheel (Alta Velocidade) Supercondensador SMES Baterias Lítio Sal Derretido Flywheel (Baixa Velocidade) Armazenamento de Gelo Baterias NaS produção térmica produção electricidade Hidrogénio Armazenamento Termoquímico CAES-Adiabático Gás Natural Sintético CAES Água Quente Residencial Armaz. GeoTérmico Armaz. Água Fria Pit Storage Hidro-Bombagem I&D Demonstração Comercial / Optimização Comercial / Madura Fonte:2014, IEA,Energy Storage Technology Roadmap Nível Maturidade Tecnologia 8

9 Potência [kw] Alisamento da Produção Fotovoltaica Armazenamento de energia: + Previsibilidade de produção + Reserva de energia Com sistema Armazenamento de Energia Produção Fotovoltaica

10 Potência [W] Ajuste da Produção Eólica à Carga Armazenamento de energia: + Adequar ao consumo + Flexibilidade na gestão rede Armazenamento Produção Eólica Utilização: Horas de Consumo 0

11 Outras Aplicações: Metros Ligeiros 11

12 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 12

13 Descarga Carga Metros Ligeiros: Sistema Instalado no Metro do Porto Sistema de recuperação energia de frenagem Arranque Injecção Energia Frenagem Armazena Energia Energia Tracção Recuperação Energia Frenagem 13

14 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 14

15 Sistemas de Apoio à Rede Efacec:Centro de Competências em Storage Gestão da Rede 15

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