O sistema de energia eléctrica da América está a passar por mudanças radicais à medida que transita dos combustíveis fósseis para as energias renováveis.Embora a primeira década da década de 2000 tenha registado um enorme crescimento na produção de gás natural e a década de 2010 tenha sido a década da energia eólica e solar, os primeiros sinais sugerem que a inovação da década de 2020 poderá ser um boom em centrais eléctricas “híbridas”.
Uma típica usina híbrida combina geração de eletricidade com armazenamento de bateria no mesmo local.Isso geralmente significa um parque solar ou eólico combinado com baterias de grande escala.Trabalhando juntos, os painéis solares e o armazenamento de baterias podem gerar energia renovável quando a energia solar está no seu pico durante o dia e depois liberá-la conforme necessário após o pôr do sol.
Uma olhada nos projetos de energia e armazenamento em desenvolvimento oferece uma visão do futuro da energia híbrida.
Nosso timeno Laboratório Nacional Lawrence Berkeley descobriu que um número surpreendente1.400 gigawattsdos projectos propostos de geração e armazenamento foram aplicados para ligação à rede – mais do que todas as centrais eléctricas existentes nos EUA juntas.O maior grupo é agora composto por projetos solares, e mais de um terço desses projetos envolve energia solar híbrida mais armazenamento de bateria.
Embora estas centrais eléctricas do futuro ofereçam muitos benefícios, elas tambémLevantar questõessobre como a rede elétrica deve ser melhor operada.
Por que os híbridos são populares
À medida que a energia eólica e solar crescem, começam a ter grandes impactos na rede.
A energia solar jáexcede 25%da geração anual de energia na Califórnia e está se espalhando rapidamente em outros estados, como Texas, Flórida e Geórgia.Os estados do “cinturão de vento”, das Dakotas ao Texas, viramimplantação massiva de turbinas eólicas, com Iowa agora obtendo a maior parte de sua energia do vento.
Esta elevada percentagem de energia renovável levanta uma questão: como integramos fontes renováveis que produzem grandes mas variáveis quantidades de energia ao longo do dia?
É aí que entra o armazenamento. Os preços das baterias de íons de lítio aumentaramcaiu rapidamenteà medida que a produção aumentou para o mercado de veículos elétricos nos últimos anos.Embora existam preocupações sobre o futurodesafios da cadeia de abastecimento, o design da bateria também deverá evoluir.
A combinação de energia solar e baterias permite que os operadores de centrais híbridas forneçam energia durante as horas mais valiosas, quando a procura é mais forte, como as tardes de verão e as noites, quando os aparelhos de ar condicionado estão a funcionar no máximo.As baterias também ajudam a suavizar a produção de energia eólica e solar, armazenam o excesso de energia que de outra forma seria reduzido e reduzem o congestionamento na rede.
Híbridos dominam o pipeline do projeto
No final de 2020, havia 73 projetos híbridos solares e 16 eólicos em operação nos EUA, totalizando 2,5 gigawatts de geração e 0,45 gigawatts de armazenamento.
Hoje, a energia solar e os híbridos dominam o pipeline de desenvolvimento.Até o final de 2021, mais de675 gigawatts de energia solar propostaas fábricas solicitaram aprovação de conexão à rede, com mais de um terço delas associadas ao armazenamento.Outros 247 gigawatts de parques eólicos estavam alinhados, sendo 19 gigawatts, ou cerca de 8% deles, como híbridos.
É claro que solicitar uma conexão é apenas um passo no desenvolvimento de uma usina de energia.Um promotor também precisa de acordos fundiários e comunitários, um contrato de venda, financiamento e licenças.Apenas cerca de uma em cada quatro novas centrais propostas entre 2010 e 2016 entrou em operação comercial.Mas o profundo interesse pelas plantas híbridas pressagia um forte crescimento.
Em mercados como a Califórnia, as baterias são essencialmente obrigatórias para novos desenvolvedores de energia solar.Dado que a energia solar é muitas vezes responsável pelamaioria do poderno mercado diurno, construir mais agrega pouco valor.Atualmente, 95% de toda a capacidade solar proposta em grande escala na fila da Califórnia vem com baterias.
5 lições sobre híbridos e questões para o futuro
A oportunidade de crescimento em híbridos renováveis é claramente grande, mas levanta algumas questões quenosso grupono Berkeley Lab tem investigado.
Aqui estão alguns dos nossosprincipais descobertas:
O investimento compensa em muitas regiões.Descobrimos que, embora adicionar baterias a uma central de energia solar aumente o preço, também aumenta o valor da energia.Colocar a geração e o armazenamento no mesmo local pode obter benefícios de créditos fiscais, economia de custos de construção e flexibilidade operacional.Olhando para o potencial de receitas nos últimos anos, e com a ajuda de créditos fiscais federais, o valor acrescentado parece justificar o preço mais elevado.
A co-localização também significa compensações.A energia eólica e solar têm melhor desempenho onde os recursos eólicos e solares são mais fortes, mas as baterias fornecem o maior valor onde podem proporcionar os maiores benefícios da rede, como aliviar o congestionamento.Isso significa que há compensações ao determinar a melhor localização com o valor mais alto.Os créditos fiscais federais que só podem ser obtidos quando as baterias são co-localizadas com a energia solar podem encorajar decisões abaixo do ideal em alguns casos.
Não existe uma combinação melhor.O valor de uma planta híbrida é determinado em parte pela configuração do equipamento.Por exemplo, o tamanho da bateria em relação a um gerador solar pode determinar até que horas da noite a usina pode fornecer energia.Mas o valor da energia noturna depende das condições do mercado local, que mudam ao longo do ano.
As regras do mercado de energia precisam evoluir.Os híbridos podem participar do mercado de energia como uma unidade única ou como entidades separadas, com a energia solar e o armazenamento licitando de forma independente.Os híbridos também podem ser vendedores ou compradores de energia, ou ambos.Isso pode ficar complicado.As regras de participação no mercado para os híbridos ainda estão em evolução, deixando os operadores das centrais experimentarem a forma como vendem os seus serviços.
Pequenos híbridos criam novas oportunidades:As usinas híbridas também podem ser pequenas, como energia solar e baterias em uma casa ou empresa.Talhíbridos se tornaram padrão no Havaíà medida que a energia solar satura a rede.Na Califórnia, os clientes que estão sujeitos a cortes de energia para evitar incêndios florestais estão cada vez mais a adicionar armazenamento aos seus sistemas solares.EssesHíbridos “atrás do medidor”levantam questões sobre como devem ser valorizados e como podem contribuir para as operações da rede.
Os híbridos estão apenas começando, mas muitos mais estão a caminho.É necessária mais investigação sobre as tecnologias, conceções de mercado e regulamentos para garantir que a rede e os preços da rede evoluem com eles.
Embora ainda restem dúvidas, está claro que os híbridos estão redefinindo as usinas de energia.E poderão refazer o sistema energético dos EUA no processo.
Horário da postagem: 23 de junho de 2022