Novas tecnologias de armazenamento de energia eléctrica / New

Novas tecnologias de
armazenamento
de energia
New technologies for
energy storage
Alberto Jorge Bernardo
www.efacec.com
Armazenamento de Energia | Energy Storage
Porquê? | Why?
Aumento da penetração
de renováveis (RES)
RES são intermitentes e
ajustam-se dificilmente
à procura energética
RES não são capazes de
responder rapidamente
a variações na procura
Increase of renewables
penetration (RES)
RES are intermittent & not
easily adjustable to power
demand
RES cannot provide
immediate response to
power demand
Esta combinação constrange a operação da rede, o que se traduz em
desafios de fiabilidade, qualidade de energia e eficiência
This combination constrains grid operation, leading to challenges, such
as reliability, power quality and operational efficiency
Solução: Sistemas de Armazenamento de Energia
Solution: Energy Storage Systems
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Porquê? | Why?
Centrais | Power plants
Transmissão (MAT)
| Transmission (VHV)
ESS
Reserva Girante
| Spinning Reserve
Nivelamento de Carga
| Load Levelling
Peak-shaving
Load-shifting
Regulação de Frequência
| Frequency Regulation
ESS
Distribuição (BT)
Cargas
| Loads
| Distribution (LV)
ESS
ESS
Nivelamento de Carga | Load Levelling
Regulação de Frequência | Freq. regulation
Regulação de Tensão
| Voltage regulation
ESS
ESS
Outras fontes renováveis
| Other renewable sources
ESS
Peak-shaving
Nivelamento de Carga
| Load Levelling
Diferimento Investimento
| Investment Deferral
Cargas
| Loads
Sub-transmissão (AT)
| Sub-transmission (HV)
Qualidade de Energia | Power Quality
Capacidade Firme | Capacity Firming
Suavização | Smoothing
Distribuição (MT)
| Distribution (MV)
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Perspetiva Tecnológica nos EUA | US Technology Outlook
5%
Fonte | Source: US Department of Energy, 2013, Report on Grid Energy Storage
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Panorama Global | Global View
Fonte | Source: US Department of Energy
http://www.energystorageexchange.org/
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Panorama Global | Global View
Flywheels
Fonte | Source: US Department of Energy
Electrochemical
http://www.energystorageexchange.org/
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Panorama Global | Global View
Fonte | Source: US Department of Energy
http://www.energystorageexchange.org/
Renováveis / Renewables
T&D
Geração / Generation
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Panorama Global | Global View
Fonte | Source: US Department of Energy
http://www.energystorageexchange.org/
T&D
Geração / Generation
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Gama de Aplicações | Range of Applications
energy
driven
applications
power
driven
applications
Rastler, D.; “Electricity Energy Storage Technology Options”, EPRI – Technical Update, Dez. 2010
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Alguns Exemplos de Aplicações | Some Application Examples
energy
driven
applications
power
driven
applications
Armazenamento Gravitacional | Pumped Hydro (EDP Produção, Portugal)
Armazenamento de Energia por Ar Comprimido | Compressed Air Energy Storage – CAES
Baterias de Fluxo Vanádio Redox | Vanadium Redox Flow Batteries (Sumitomo, Japan)
Baterias Sulfureto de Sódio | Sodium Sulphur Batteries (NGK, Japan)
Baterias Ião Lítio | Lithium Ion Batteries (A123/NEC, US/Japan )
Volantes de Inércia | Flywheels
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Investimento Inicial x Risco Tecnológico
Tecnologias e Maturidade | Technologies and Maturity
Baterias Fluxo
Flywheel (Alta Velocidade)
Supercondensador
Baterias Lítio
Sal Derretido
Flywheel (Baixa Velocidade)
Armazenamento de Gelo
Baterias NaS
SMES
CAES-Adiabático
Hidrogénio
CAES
Gás Natural Sintetizado/Sintético
Água Quente Residencial
Termoquímico
Armaz. GeoTérmico
Armaz. Água Fria
Pit Storage
produção térmica
Hidro-Bombagem
produção eletricidade
I&D
Fonte:2014, IEA, Energy Storage Technology Roadmap
Demonstração
Comercialização
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Tecnologias e Maturidade | Technologies and Maturity
I&D
Demonstração
Comercial
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Tecnologias e Maturidade | Technologies and Maturity
Destaques | Highlights
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Conclusão | Conclusion
Objetivo: Descarbonização da Economia
Goal: Economy de-carbonization
2050, possibilidade 80%: ΔT Global < 2ºC
Metas a curto prazo
Demonstrar sistemas AC
2050, 80% chance: ΔT Global < 2ºC
Near term targets
AC Systems demonstration
redox flow batteries
sodium-based batteries
lead-carbon batteries
lithium-ion batteries
outras tecnologias | other technologies
Custo
Eficiência
Ciclos
< 250 USD / kWh
< 1750 USD / KW
> 75%
> 4000
Fonte | Source: US Department of Energy, 2013, Report on Grid Energy Storage
Cost
Efficiency
Cycles
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Conclusão | Conclusion
Objetivo: Descarbonização da Economia
Goal: Economy de-carbonization
2050, possibilidade 80%: ΔT Global < 2ºC
2050, 80% chance: ΔT Global < 2ºC
Metas a Longo prazo
Long term targets
Custo
Cost
Demonstrar sistemas AC com
AC Systems demonstration with
materiais e químicas avançados advanced materials and chemicals
Eficiência
Ciclos
< 150 USD / kWh
< 1250 USD / KW
> 80%
> 5000
Fonte | Source: US Department of Energy, 2013, Report on Grid Energy Storage
Efficiency
Cycles
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Armazenamento de Energia | Energy Storage
Conclusão | Conclusion
Objetivo: Descarbonização da Economia
Goal: Economy de-carbonization
2050, possibilidade 80%: ΔT Global < 2ºC
Mas, não basta tecnologia…
Há barreiras regulatórias
e diferenças entre países
2050, 80% chance: ΔT Global < 2ºC
Yet, technology is not enough…
There are regulation barriers
and cross border differences
Definir, promover e implementar novos modelos de negócio
• Novos incumbentes – agregadores – e/ou
• Novo papel para os operadores do sistema elétrico
• Modelo de posse e uso dos ativos de armazenamento
• Providenciar normas de referência – espaços geográficos afins
Define, promote and implement new business models
• New incumbents – aggregators – and/or
• New role for the electric systems operators
• Ownership and use model for the storage assets
• Provide reference standards – related geographical areas
Fonte | Source: 2013, Sandia report
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Obrigado!
Thank you!
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