Armazenamento de Energia

Transcrição

1 Petrobras e P&D em Armazenamento de Energia Fernando Vieira Castelloes, D.Sc. CENPES Brasília, 31 de março de 2016

2 Conteúdo Alinhamento estratégico de tecnologia na Petrobras Armazenamento de energia: aspectos gerais Armazenamento de gás natural em cavernas Conclusões

3 Estratégia tecnológica

4 Pilares da tecnologia Pessoas Investimento Investments Tecnologia e inovação Infraestrutura Processos

5 Processos Gestão para a Inovação Academia e Instituições de P&D Patentes no Brasil Petrobras Enriquecimento de Ideias Pré-Projeto Projetos de P&D e Engenharia Básica Disponibilização de Tecnologia 334 patentes 703 solicitações no exterior 1140 patentes 674 solicitações Setor Produtivo

6 Investimentos Recursos para o desenvolvimento tecnológico Média: US$ MM X US$ MM Média: US$ 160 MM Dados de abril/2015

7 Cenário futuro da matriz energética Aumento da participação de renováveis Descasamento horo sazonal de oferta e demanda de energia Aumento da geração distribuída e de veículos elétricos

8 Armazenamento de energia Viabilidade e maturidade das tecnologias e aplicações dependem de: - Perfil de Energia armazenada x Potência demandada - Forma de energia armazenada - Eletroquímica - Elétrica - Química - Termodinâmica (temperatura e pressão) - Mecânica (cinética ou potencial)

9 Mapa de aplicações e tecnologias Espectro de Aplicações e Tecnologias de Armazenamento de Energia Elétrica Aplicações Qualidade de Energia Estabilidade de Transmissão Ride-through Substituição de Transmissão e Distribuição Nivelamento de Carga Potência de Backup Arbitragem de Mercado Alta Potência Alta Energia Tecnologias Supercondutores Armazenamento de Energia Magnética Capacitores Flywheels Avançados Baterias Recarregáveis Hidroelétrica com bombeamento Armazenamento de Energia por Ar Comprimido Baterias Avançadas Fonte: Cambridge Energy Research Associates

10 Armazenamento eletroquímico Li-íon de Alta Potência Fonte: Cambridge Energy Research Associates Chumbo espiral Li-ion intermediário Preço do Combustível ($ por galão) Faixa em 2011 Energia Específica Chumbo Chumbo-ácidas (submarinas) Li-ion de Alta Energia Faixa em 2011 BEVs¹ são competitivos PHEVs¹ são competitivos HEVs¹ são competitivos Potência Específica Polímero de Lítio M. Winter Advanced Battery Technologies for Automobiles Conference, Essen 2009 ICE¹ são competitivos Preço da Bateria 2 ($ por KWh) 1 BEV = Veículos elétricos à bateria; PHEVs = Veículos híbridos Plug-in; HEV = Veículos híbridos; ICE = Motor de Combustão Interna. 2 Assumindo consumo de energia de 240 Wh/mi, comparando-se com consumo atual de Wh/mi, devido a, por exemplo, redução de peso e condicionamento de ar eficiente; assumindo milhas percorridas por ano Fonte: US Energy Information Administration; McKinsey analysis

11 Armazenamento químico

12 Armazenamento termodinâmico Armazenamento de Energia por Ar Comprimido 1. Excesso de Potência para comprimir o ar 4. A eletricidade produzida é enviada para o Grid 2. O Ar é comprimido no subsolo, ficando armazenado para uso posterior 3. Quando é necessária a eletricidade, o ar armazenado é usado para acionar um gerador de turbina a gás Ar Comprimido Vantagens do sistema: Flexibilidade; Integração com fontes renováveis; Utilização como black-start.

13 Armazenamento químico e termodinâmico Estocagem de Gás Natural Vantagens para o Sistema Elétrico - Assegura o fornecimento em caso de interferência na produção ou transporte de gás - Assegura o fornecimento de energia durante a intermitência da geração de fontes renováveis (especialmente eólica e fotovoltaica) - Aumenta a segurança do abastecimento energético - Melhora o balanço no fornecimento em função de demandas sazonais. Vantagens da estocagem subterrânea - Volumes maiores com menor custo que estocagem em tanques terrestres - Maior segurança operacional

14 Estocagem subterrânea de gás natural Produção Processamento Liquefação Transporte/armazenagem Uso industrial Navio de GNL Distribuição Uso comercial/residencial Distribuição EE GNL Terminal de GNL Geração Distribuidoras GN Residencial Processamento Alta pressão Baixa pressão Gás Natural Transporte Distribuição Comercialização Industrial Comercial Armazenagem Medição Cobrança Petroquímica Fonte: Adaptado de TOTAL

15 Tipos de estocagem subterrânea de Gás Natural

16 Estocagem subterrânea de Gás Natural Instalações de Estocagem - Características Tipo Cushion ("Pulmão") Período de Injeção Período de Retirada (dias no ano) (dias no ano) Aquíferos 50% a 80% 200 a a 150 Campos Depletados 50% 200 a a 150 Cavernas de Sal 20% a 30% 20 a a 20 Fonte: Adaptado de "Analysis of FERC filings" Estados Unidos Tipo Proposta Número de instalações Volume útil (Bm³) Máxima retirada diária (MMm³/d) MMm³/d/site Fonte: Adaptado de "Aspen Compilation of EIA Data" Período de Injeção (dias no ano) Período de Retirada (dias no ano) Demanda Sazonal Pico Diário ,7 12,5 1. Poços de captação de água 5. Tanques(salmoura e água) 2. Caverna aberta pordissolução 6. Subestação de energia 3. Duto para captaçãode água e descarte da salmoura 7. Sala de Controle 4. Estação de bombeamento de água / salmoura

17 P&D em Estocagem de Gás Natural Projeto Inédito no País: Certificar através de um site experimental a viabilidade técnica para estocagem subterrânea de gás natural em cavernas abertas por dissolução em rocha salina para aumento da confiabilidadedageração termoelétrica. Projeto estrutural/dimensionamento da caverna; Projeto de Construção, Equipagem da Caverna Experimental; Perfuração/Completação do poço da caverna; Construção da caverna por dissolução de rocha salina; Certificação da Integridade.

18 Conclusões Cenário futuro da matriz energética demandará tecnologias de armazenamento para segurança de fornecimento, estabilidade e qualidade de energia As tecnologias e aplicações de armazenamento são diversas e possuem nichos específicos As principais oportunidades se desvendarão em sinergia à cadeia de valor de cada segmento do sistema elétrico Pesquisa, desenvolvimento e inovação são aspectos chave para aproveitar estas oportunidades da melhor forma possível