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Capítulo 1: Serviços e benefícios de armazenamento de energia

Este capítulo 1 do SANDIA REPORT chamado Electricity Storage Handbook in Collaboration with NRECA (2013) apresenta e analisa diversos serviços relacionados à armazenamento de energia e seus usos funcionais, incluindo armazenamento de energia para rede, serviços ancilares, integração de serviços funcionais com fontes renováveis para usuário final, serviços auxiliares, que o armazenamento de energia fornece à rede como geração, transmissão e distribuição (T&D) e recursos do cliente.

O capítulo também fornece uma breve revisão do uso simultâneo de armazenamento para várias aplicações (“empilhados”).

A reestruturação do setor de energia elétrica, bem como avanços da tecnologia de armazenamento, motivados por mudanças operacionais na rede, criaram uma oportunidade para os sistemas de armazenamento.

Embora os sistemas de armazenamento de eletricidade ofereçam serviços semelhantes aos de outros dispositivos de geração, seus benefícios variam e fornecerem serviços exclusivos para a nova configuração da rede.

Ainda, alterações regulatórias nas operações da rede de T&D, por exemplo, impactam a implementação do armazenamento na rede e em outros serviços esse armazenamento fornece.

O material traz uma base de conhecimento e inclui a descrição com detalhes técnicos de dezoito serviços relacionados a armazenamento aplicativos em cinco grupos chamados de "guarda-chuva", conforme listado na Tabela a seguir:

Para cada grupo contido na tabela acima será apresentado resumidamente um tipo de serviço:

1 - Bulk Energy Services

1.1 Electric Energy Time-shift (Arbitrage)

Este serviço envolve a compra de energia elétrica disponível em períodos em que os preços ou custos marginais do sistema são baixos, com objetivo de carregar do sistema de armazenamento. Dessa forma, a energia armazenada pode ser usada ou vendida posteriormente quando o preço ou os custos forem mais altos. Alternativamente, o armazenamento pode fornecer um serviço de "time shift" semelhante, armazenando excesso de produção de energia, o que caso contrário, fosse reduzido a partir de fontes renováveis, como eólica ou fotovoltaica.

2 - Ancillary Services

2.4 Black Start

Os sistemas de armazenamento fornecem uma reserva ativa de potência e energia ao longo da rede e podem ser usados energizar as linhas de transmissão e distribuição e fornecer energia da estação para trazer usinas on-line após uma falha catastrófica da rede.

Como exemplo, a Golden Valley Electric Association no Alasca usa o sistema de bateria em Fairbanks para este serviço quando há uma interrupção na transmissão para Anchorage. A operação desta bateria é mostrada na Figura a seguir, onde a descarga para fornecer corrente de carga para dois fluxos de transmissão, bem como a partida de duas usinas a diesel que atendem a Fairbanks até a restauração.

3 - Transmission Infrastructure Services

3.1 Transmission Congestion Relief

O congestionamento da transmissão ocorre quando a energia de menor custo não pode ser entregue a total ou parcialmente à cargas, mesmo estando disponível,  porque as instalações de transmissão não são adequadas para transportar essa energia. Quando a expansão da capacidade de transmissão não acompanha o crescimento do pico de demanda, a sistemas de transmissão ficam congestionados. Assim, durante períodos de pico de demanda, a necessidade e o custo para aumentar a capacidade de transmissão, juntamente com as tarifas de acesso á rede. Esse problema também pode levar ao aumento dos custos de congestionamento ou ao preço marginal local (LMP) para venda por atacado de energia em certos nós de transmissão.

4- Distribution Infrastructure Services

4.1 Distribution Upgrade Deferral

A postergação de reforços na rede de distribuição envolve o uso de armazenamento para atrasar ou evitar investimentos que caso contrário, seriam necessários para manter a capacidade de distribuição adequada para atender a todos os requisitos de carga.

Isto pode ser uma substituição de uma rede existente antiga ou sobrecarregada, transformador em uma subestação onde linhas de distribuição  recondutora com cabos mais pesados.

5 Customer Energy Management Services

5.2 Power Reliability 

Um sistema de armazenamento pode efetivamente suportar as cargas do cliente quando houver uma perda total de energia na origem. Esse suporte requer que o sistema de armazenamento e as cargas do cliente cheguem à ilha durante a interrupção do utilitário e ressincronize com o utilitário quando a energia for restaurada. 

A capacidade de energia do sistema de armazenamento é projetada em função do tamanho da carga que está protegendo determina a duração do tempo que o armazenamento pode atender a essa carga. Esse tempo pode ser estendido complementando o armazenamento do sistema com grupos geradores a diesel (neste caso) no local que podem continuar suportando a carga por longa duração interrupções que estão além da capacidade do sistema de armazenamento.

O sistema de armazenamento pode pertencer ao cliente e está sob controle deste o tempo todo. Já no caso do sistema pertencer à concessionária e ser tratado como um recurso despachável do lado da demanda que atende às necessidades do cliente, este pode  estar disponível para a concessionária como um recurso de redução da demanda.