Armazenamento de energia:

Tecnologias alternativas

Alberto Barbosa

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Flutuação da geração de electricidade das renováveis

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

• Variabilidade da geração de electricidade das renováveis

• Crescimento da geração a partir de fontes renováveis

• Constrangimentos de transmissão de energia na rede

• Intermitência do consumo de electricidade

• “Gap” de gestão entre geração e consumo

Armazenamento Energia

Armazenamento Energia:

Contextos de Aplicação

Geração eAplicações ao

Nível do Sistema Produtor

AplicaçõesTransmissão eDistribuição

[T&D]

AplicaçõesConsumidor

Final

Produção Electricidade Grande capacidade para suportar serviços de sistema

Serviços de Rede T&D

Suporte operação T&D; diferimento investimentos

Sistema transportáveis: múltiplos locais vs necessidade

Sistemas modulares: aumento fiabilidade fornecimento

ESCOs / Virtual Power Plants Sistemas agregados: fiabilidade/valorização

Comercial / IndustrialGestão de Energia: optimização do consumo e diagramas de carga

Qualidade de Energia: aumento fiabilidade e qualidade energia

Integração Renováveis Grande capacidade/potência: compensar variabilidade recurso

ResidencialGestão Energia: ajuste diagramas de carga e necessidades locais

“Backup”: Fiabilidade de abastecimento

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Renováveis: Variabilidade do Recurso

Variabilidade/Padrão: Vantagens da utilização do armazenamento de energia:

1 hora

1 mês

1 ano

1 dia

Dia / Noite

Anual /Sazonal

Médio Prazo(Meteo)

Curto Prazo(Erros de Previsão)

PV

CSP

PV

Eólica

PV

Eólica

Eólica

Balancear Perfil de Consumos com Geração

Gerir injecção de renováveis vs. segurança de abastecimento

Cíclicas,Previsíveis

Erráticas,Pouco

Previsíveis

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Transmissão e

Distribuição

Consumidor

Final

Geração, incluindo

Renováveis

Nivelamento de Carga Garantia de Capacidade das Renováveis

• Gestão do perfil de carga comenergia armazenada em períodosde vazio

• Armazena produção renovável para satisfazer o pico decarga e a procura base

• Armazena energia para compensar a variabilidade dosrecursos

Controlo de Frequência

• Droop control

Equilíbrio Carga/Geração

• Controlo secundário

Reserva

• Controlo terciário

Black Start

• Reserva “parcial” após defeito

Controlo de Tensão

• Manter limites qualidade de onda de tensão

Nivelamento de Carga

• Diferimento de Investimentos• Evitar congestionamentos

Ajuste ao Perfil Consumo

• Armazenamento nas horas devazio e utilização nas horasde ponta ou de cheia, pararedução de custos

Gestão Activa Cargas

• Participação activa docliente na gestão dosistema eléctrico

Backup

• Disponibilização deenergia a nível local, facea eventuais incidentes derede

Armazenamento Energia:

Aplicações e Benefícios

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As tecnologias de armazenamento providenciam a flexibilidade exigida pelas utilities

estacionário | centralizado estacionário | distribuído móvel | distribuído

Hidro bombagem

mecânico

Ar comprimido Volante de inércia

Baterias NaS Baterias Vanadium-Redox Baterias Ião Lítio

químico

hidrogénio

Cavernas de

hidrogénio

Tanques

distribuídos

de hidrogénio

Tanques móveis de hidrogénio

térmico

Sal derretido Água quente

Armazenamento Energia:

Tecnologias

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Armazenamento Energia:

Tecnologias / Potência / Autonomia

Au

ton

om

iaH

ora

sM

inuto

sSegundos

1 kW 10 kW 100 kW

Potência do Sistema

1 MW 10 MW 100 MW 1 GW

UPSQualidade Energia

Suporte Rede T&DNivelamento Perfil Cargas

Grande CapacidadeServiços Sistema

CAES

Super Condensadores (Potência) SMES

“Flywheels”

Baterias Ião-Li

Baterias Fluxo

Baterias Chumbo/Ácidas

Baterias NiCd

Super Condensadores(Energia)

Baterias NaS

Baterias Nickel Metal Hydrid - NIMH

Hídrica /Bombagem

8

Armazenamento Energia

Tecnologias e maturidade

Inve

sti

me

nto

In

icia

l x

Ris

co

Te

cn

oló

gic

o

Nível Maturidade TecnologiaFonte:2014, IEA,Energy Storage Technology Roadmap

I&D Demonstração Comercial / Madura

Hidro-Bombagem

Pit Storage

Armaz. GeoTérmico

Armazenamento

Termoquímico

Armaz. Água Fria

Água Quente Residencial

CAESHidrogénio

CAES-Adiabático

SMES Baterias NaS

Armazenamento de Gelo

Flywheel (Baixa Velocidade)Supercondensador

Baterias LítioFlywheel (Alta Velocidade)

Sal Derretido

produção térmica

produção electricidadeBaterias Fluxo

Comercial / Optimização

Gás Natural Sintético

Alisamento da Produção Fotovoltaica

-200

0

200

400

600

800

1.000

1.200

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Armazenamento de energia:

+ Previsibilidade de produção

+ Reserva de energia

Po

tên

cia

[kW

]

13.0011.009.00 15.00 19.007.00

ProduçãoFotovoltaica

Com sistema Armazenamento de Energia

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

800.000

900.000

Ajuste da Produção Eólica à Carga

Armazenamento de energia:

+ Adequar ao consumo

+ Flexibilidade na gestão rede

Armazenamento

Utilização: Horas de Consumo

Po

tên

cia

[W

]

ProduçãoEólica

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Outras Aplicações: Metros Ligeiros…

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Metros Ligeiros:

Sistema Recuperação Energia da Frenagem

Energia resultante da frenagem:

EnergiaTracção

EnergiaFrenagem

- utilizada no arranque de outra composição;

- caso não exista consumo há elevação de

tensão no troço (implica dissipação

reostática);

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Metros Ligeiros:

Sistema Instalado no Metro do Porto

Sistema de recuperação energia de frenagem

EnergiaTracção

Recuperação Energia Frenagem

Carg

aD

escarg

a

Arranque

Injecção Energia

Frenagem

Armazena Energia

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Electrónica de potência

Sistemas de Apoio à Rede

Efacec:Centro de Competências em Storage

Inversor de Potência Transformador Aparelhagem MT Sistema de ControloIntegração de Baterias

Automação de sistemas de energia

Equipamentos de energia

Integração e soluções de engenharia

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Sistemas de Apoio à Rede

Efacec:Centro de Competências em Storage

Gestão da Rede