O valor do armazenamento de energia de longa duração num futuro de emissões líquidas zero: porque a Europa precisa de mais do que apenas baterias

Em toda a Europa, o debate sobre energias renováveis mudou do foco na capacidade de geração para a disponibilidade de energia. As centrais solares podem produzir eletricidade em abundância ao meio-dia. Os parques eólicos podem gerar excedentes de energia durante a noite. No entanto, a procura de eletricidade raramente segue o mesmo padrão.

Para promotores de projetos, empreiteiros EPC, engenheiros de armazenamento e operadores de serviços públicos, o desafio já não é apenas gerar eletricidade limpa. O desafio é armazená-la de forma eficiente e fornecê-la quando a rede mais precisa.

É aqui que o armazenamento de energia de longa duração (LDES) se torna cada vez mais importante.

Enquanto os sistemas convencionais de armazenamento de energia em baterias (BESS) normalmente oferecem durações de descarga de 2 ou 4 horas, as tecnologias de armazenamento de longa duração são concebidas para fornecer energia durante 6, 8, 10, 12 horas e até mais de 24 horas. O seu valor aumenta à medida que cresce a penetração das energias renováveis e a Europa avança para sistemas elétricos de emissões líquidas zero.

Por que razão a infraestrutura elétrica tradicional enfrenta novos desafios

Historicamente, as redes elétricas europeias dependiam de fontes de geração previsíveis, como carvão, gás, energia hidroelétrica e nuclear. Os operadores podiam aumentar ou reduzir a produção de acordo com a procura.

As fontes de energia renovável comportam-se de forma diferente:

• A geração solar atinge o pico durante as horas de luz do dia.
• A produção eólica depende das condições meteorológicas.
• Os picos de procura ocorrem frequentemente após o pôr do sol.
• Os padrões sazonais de geração variam significativamente.
• O congestionamento da rede provoca cortes na produção renovável.

À medida que a integração de energias renováveis ultrapassa 40%, 50% ou até 70% em algumas regiões, manter a estabilidade de frequência, o controlo de tensão e a potência despachável torna-se cada vez mais complexo.

Isto cria uma necessidade crescente de soluções flexíveis de armazenamento de eletricidade capazes de cobrir longos períodos entre a geração e o consumo.

Compreender o armazenamento de energia de longa duração

O armazenamento de energia de longa duração refere-se a sistemas capazes de descarregar eletricidade continuamente durante períodos prolongados, normalmente superiores a 6 horas.

As tecnologias que suportam LDES incluem:

• Sistemas de baterias LiFePO4 em grande escala
• Baterias de fluxo
• Armazenamento de energia por ar comprimido
• Armazenamento hidroelétrico por bombagem
• Armazenamento de energia térmica
• Sistemas de armazenamento baseados em hidrogénio

Para a maioria dos projetos comerciais e de grande escala atualmente implementados na Europa, os sistemas de armazenamento com baterias de lítio continuam a ser a opção mais madura e comercialmente disponível.

O valor do LDES em diferentes condições de rede

Cenário 1: Redes com elevada penetração de energias renováveis

Países como Alemanha, Espanha, Dinamarca e Países Baixos estão a aumentar rapidamente a instalação de energia solar e eólica.

Durante períodos de forte radiação solar ou velocidades de vento elevadas, a produção de eletricidade excede frequentemente a procura imediata. Sem armazenamento, é necessário limitar valiosa produção renovável.

Um sistema de armazenamento em baterias de 8 MW/32 MWh ou 10 MW/40 MWh pode absorver o excedente solar do meio-dia e descarregar eletricidade durante o pico de procura ao fim do dia, reduzindo a dependência de centrais de ponta a combustíveis fósseis.

Cenário 2: Regiões com redes fracas e comunidades remotas

Muitas instalações industriais, ilhas, operações mineiras e comunidades remotas funcionam em áreas com infraestrutura de rede limitada.

Estas localizações enfrentam frequentemente:

• Instabilidade de tensão
• Interrupções de energia
• Capacidade de transmissão limitada
• Custos elevados de combustível diesel

O armazenamento de longa duração combinado com sistemas solares fotovoltaicos e inversores híbridos permite uma operação estável de microrredes, reduzindo simultaneamente o consumo de combustível.

As configurações típicas podem incluir:

• Conjunto solar de 500 kW + bateria de 1 MWh
• Sistema solar de 1 MW + armazenamento de 4 MWh
• Microrrede renovável de 5 MW + armazenamento de 20 MWh

Isto melhora a segurança energética, reduzindo ao mesmo tempo os custos operacionais e as emissões de carbono.

Cenário 3: Instalações industriais e comerciais

As fábricas enfrentam cada vez mais preços voláteis de eletricidade em toda a Europa.

Os utilizadores industriais que operam:

• Máquinas CNC
• Instalações de armazenamento a frio
• Centros de dados
• Linhas de produção automatizadas
• Centros de carregamento de veículos elétricos

necessitam frequentemente de eletricidade estável 24 horas por dia.

O armazenamento de longa duração permite:

• Redução dos picos de procura
• Arbitragem energética por horário de utilização
• Suporte de energia de reserva
• Maiores taxas de autoconsumo solar
• Menor dependência da rede

Por exemplo, uma instalação equipada com um sistema de inversores híbridos de 500 kW e um banco de armazenamento de 1 MWh, 2 MWh ou 5 MWh pode melhorar significativamente a flexibilidade operacional durante as flutuações dos preços da eletricidade.

A economia do armazenamento de longa duração

Um equívoco comum é pensar que um armazenamento de maior duração é simplesmente mais caro.

Na prática, a economia depende da aplicação.

À medida que os custos das células de bateria continuam a diminuir e os sistemas de gestão de energia se tornam mais inteligentes, o custo por quilowatt-hora fornecido ao longo da vida útil de um projeto melhora de forma constante.

Para muitos projetos comerciais e de grande escala, os benefícios económicos já vão além da simples poupança de eletricidade e incluem:

• Participação no mercado de capacidade
• Serviços auxiliares da rede
• Redução de encargos de potência
• Incentivos à redução de carbono
• Independência energética

Como o armazenamento híbrido de energia melhora o desempenho

Muitos projetos modernos combinam várias tecnologias numa arquitetura híbrida de armazenamento de energia.

Um sistema híbrido típico de armazenamento de energia pode integrar:

• Módulos solares fotovoltaicos (430 W, 550 W, 600 W, 700 W)
• Inversores híbridos (5 kW, 8 kW, 10 kW, 15 kW, 50 kW, 100 kW)
• Bancos de baterias LiFePO4 (51,2 V, 102,4 V, 512 V, 768 V)
• Sistemas de Gestão de Energia (EMS)
• Geradores de reserva

Esta arquitetura em camadas permite otimizar o sistema energético, equilibrando eficiência, velocidade de resposta, fiabilidade e custos operacionais.

O futuro da descarbonização da rede depende do armazenamento

Alcançar um sistema elétrico de emissões zero exige mais do que instalar painéis solares e turbinas eólicas adicionais.

A geração renovável deve ser apoiada por infraestrutura de armazenamento capaz de deslocar eletricidade entre horas, dias e potencialmente estações do ano.

armazenamento de energia de longa duração proporciona a flexibilidade necessária para manter a fiabilidade da rede e, ao mesmo tempo, maximizar a utilização de energia renovável. Para empresas de serviços públicos, operadores industriais, empreiteiros EPC e integradores de armazenamento, está a tornar-se um componente essencial do desenho dos futuros sistemas energéticos.

Perguntas frequentes

1. O que é considerado armazenamento de energia de longa duração?

A maioria das definições do setor classifica como armazenamento de longa duração os sistemas com tempos de descarga superiores a 6 horas.

2. O LiFePO4 é adequado para projetos de armazenamento de longa duração?

Sim. Os sistemas de baterias LiFePO4 oferecem elevada vida útil em ciclos, forte desempenho de segurança e são amplamente utilizados em projetos comerciais e de grande escala.

3. Que duração de armazenamento é recomendada para deslocar energia solar?

Normalmente, 4 a 8 horas de armazenamento permitem deslocar eficazmente a geração solar do meio-dia para os períodos de procura ao fim do dia.

4. O armazenamento de longa duração pode substituir geradores a diesel?

Em muitas aplicações, o armazenamento em baterias de longa duração combinado com geração solar pode reduzir significativamente ou até eliminar o tempo de funcionamento dos geradores a diesel.

5. Por que razão o armazenamento de longa duração é importante para a integração de energias renováveis?

Ajuda a absorver o excedente de geração renovável e a fornecer eletricidade quando a produção renovável diminui, melhorando a estabilidade da rede e a utilização das energias renováveis.

6. Que papel desempenha o EMS em projetos de armazenamento de longa duração?

Um Sistema de Gestão de Energia otimiza estratégias de carga, descarga, resposta da procura e negociação de energia para maximizar o valor do sistema.

7. Que plataformas de tensão de bateria são normalmente utilizadas em grandes sistemas de armazenamento?

As arquiteturas de bateria comuns incluem sistemas CC de 51,2 V, 102,4 V, 512 V, 614 V, 768 V e 1500 V, dependendo da escala do projeto.