BESS: Battery Energy Storage Systems

Convencionalmente, o nascimento da eletricidade remonta à pilha de Alessandro Volta, desenvolvida pelo grande inventor italiano entre 1799 e 1800. Tratava-se de um protótipo do dispositivo que hoje é chamado de bateria: pode-se dizer, portanto, que as baterias estão na origem da história da eletricidade. E, atualmente, elas ainda são um elemento essencial do sistema de energia mundial na forma de sistemas de armazenamento de energia em baterias: BESS (do inglês Battery Energy Storage System). BESS: no que consistem? BESS são sistemas nos quais as baterias, individualmente ou, mais frequentemente, em conjunto, são usadas para armazenar a eletricidade produzida pelas usinas geradoras e disponibilizá-la quando necessário. Em uma BESS, os componentes fundamentais são os blocos formados pelas baterias, mas outros elementos também estão presentes: um inversor, que converte a corrente contínua das baterias na corrente alternada da rede elétrica (e vice-versa); um transformador, para adaptar a tensão do sistema à da rede elétrica; por fim, os sistemas auxiliares (em particular, resfriamento e combate a incêndios). Como funcionam os sistemas de armazenamento? A tecnologia da BESS é baseada no uso de armazenamento eletroquímico, capaz de estocar a energia produzida por usinas renováveis. Uma espécie de banco de energia que pode retornar a energia armazenada, devolvendo-a quando solicitada. Estão entre os principais sistemas de armazenamento de energia. Às vezes, eles também são chamados de sistemas de energia eletroquímica para distingui-los de outros, como aqueles de energia gravitacional (incluindo usinas hidrelétricas de armazenamento bombeado), sistemas de energia mecânica (incluindo sistemas de ar comprimido ou volante de inércia) e sistemas de energia térmica (armazenamento de energia térmica, Thermal Energy Storage - TES). Como em todos os sistemas de armazenamento, na BESS a eletricidade produzida por uma central ou qualquer outra usina de geração - até mesmo por um único painel fotovoltaico - é armazenada e depois liberada nos momentos e horários desejados. A especificidade da BESS está na técnica usada para o armazenamento: como a corrente elétrica é um fluxo de cargas elétricas, uma bateria é carregada pelo acúmulo de cargas de materiais específicos (chamados eletrólitos) em um dos dois polos, de onde elas fluem para o outro polo na fase de descarga. Tipos de bateria As baterias se distinguem principalmente pelos elementos químicos utilizados: Baterias de íons de lítio: atualmente, essa é a tecnologia mais difundida, eficiente e cada vez mais econômica; normalmente, elas usam lítio em combinação com outros materiais, como ferro e fosfato usados em baterias LFP. As pesquisas mais avançadas também se concentram em baterias de lítio-enxofre; Entre as alternativas ao lítio, as baterias de chumbo-ácido e de sódio-enxofre já estão em uso, enquanto outras estão sendo estudadas, como as baterias de alumínio-enxofre; Uma tecnologia emergente é a das baterias de fluxo, em que a dinâmica interna muda: diferentemente das baterias convencionais, os eletrólitos são armazenados em reservatórios separados e, em seguida, fluem para uma célula central, onde reagem na fase de carga e descarga. As mais comuns são as baterias de vanádio, mas as pesquisas também estão se concentrando em modelos de zinco-bromo e zinco-ferro. Essa é uma solução promissora, especialmente por causa de sua vida útil mais longa; Baterias de estado sólido: enquanto as baterias convencionais e de fluxo normalmente usam eletrólitos em estado líquido, nesse caso elas se apresentam em estado sólido (por exemplo, materiais cerâmicos ou sintéticos). Têm bom desempenho, mas ainda custos elevados. Vantagens do armazenamento em bateria O armazenamento de energia é um dos elementos mais importantes da transição energética em andamento. De fato, seu papel é cada vez mais crucial à luz da implantação em larga escala de fontes renováveis intermitentes e imprevisíveis. Graças aos sistemas de armazenamento, a eletricidade produzida por usinas de energia eólica e solar pode ser armazenada e depois liberada nos momentos desejados: portanto, pode ser entregue aos clientes a qualquer momento, independentemente da hora do dia e das condições climáticas. Na prática, o armazenamento é indispensável para permitir a penetração de novas fontes de energia renovável no sistema de energia: é essencial para reduzir o uso de combustíveis fósseis e, assim, para reduzir as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. O outro grande benefício dos sistemas de armazenamento diz respeito à rede de transmissão. A eletricidade armazenada permite lidar com quaisquer desequilíbrios entre a oferta e a demanda no mercado: isso torna a rede mais estável e reduz muito o risco de interrupções ou apagões. De todos os sistemas de armazenamento, as BESS têm, antes de tudo, a vantagem da relação custo-benefício: graças ao progresso muito rápido da inovação tecnológica, especialmente no campo da ciência dos materiais e da disseminação da produção para o setor automotivo, os preços das baterias continuam a cair, enquanto sua eficiência aumenta. Além disso, as BESS, devido ao seu design modular, é caracterizada pela grande flexibilidade e escalabilidade: blocos de baterias adicionais podem ser facilmente adicionados a um sistema já em operação para aumentar sua capacidade. Quais são os principais aplicativos Os usuários mais naturais da BESS são as empresas de eletricidade com usinas de energia eólica e solar. Nesse caso, as BESS geralmente são grandes, construídas perto dos principais nós da rede de transmissão ou, muitas vezes, instaladas diretamente nas usinas de geração de energia. No entanto, há muitas outras aplicações possíveis e cada vez mais difundidas. Seu crescimento é constante e também está ligado ao fenômeno dos prosumidores (de produtor + consumidor), ou seja, autoprodutores de eletricidade: se, por exemplo, uma pessoa física tiver um painel solar em sua casa, uma pequena BESS permite que ela acumule o excesso de eletricidade produzida durante o dia para uso à noite. Isso também lhe dá certa autonomia no caso de um apagão e a possibilidade de se desconectar da rede. Para indústrias e empresas comerciais, uma BESS traz vantagens semelhantes, mas com uma articulação maior: uma empresa, sobretudo uma empresa com uso intensivo de energia, pode regular as quantidades de eletricidade extraídas da rede, por exemplo, para reduzi-las em momentos em que os preços são mais altos ou, em geral, para evitar picos de consumo. Ela também pode decidir antecipadamente reduzi-las nos momentos de pico de demanda: dessa forma, ela não apenas proporciona maior segurança energética, mas também pode contribuir para a estabilidade da rede e, ao mesmo tempo, garantir um retorno econômico por meio do mecanismo de Resposta à Demanda. As BESS também são elementos indispensáveis para as microrredes (ou microgrids): as pequenas redes de eletricidade que servem para produzir e distribuir energia localmente (por exemplo, grandes fábricas, distritos industriais ou conjuntos habitacionais). Por fim, as BESS são funcionais para as redes inteligentes, as redes inteligentes para distribuição de eletricidade, pois permitem que elas utilizem uma reserva em caso de necessidade imediata. Baterias para armazenamento fotovoltaico As instalações fotovoltaicas, desde painéis individuais de prosumidores até grandes parques solares de empresas de eletricidade, estão entre os usuários mais naturais de BESS. Portanto, muitas vezes os fornecedores de painéis solares oferecem pacotes comerciais nos quais as baterias para armazenamento já estão incluídas. Na grande maioria dos casos, são usadas baterias de íons de lítio: elas são econômicas em comparação com as alternativas (como as baterias de chumbo-ácido), principalmente devido a uma relação muito melhor entre custo, eficiência e vida útil. O tamanho da BESS depende, é claro, do tamanho da usina solar à qual está acoplada; geralmente, escolhe-se uma com uma potência 50 a 100% maior do que a potência máxima teórica que a instalação fotovoltaica é capaz de fornecer. Impacto econômico e social da BESS As BESS têm um impacto muito favorável no mercado de energia, pois são capazes de fornecer serviços de rede e energia em momentos de alta demanda a preços mais competitivos do que as usinas de geração tradicionais, além de favorecer a flexibilidade do sistema de eletricidade e a geração distribuída, características do novo paradigma. O antigo modelo unidirecional, com algumas grandes usinas de energia fornecendo eletricidade a usuários passivos, está sendo transformado em uma rede multidirecional com muitos produtores, participantes ativos no mercado: uma mudança que marcou época não apenas do ponto de vista tecnológico, mas também social. Do ponto de vista econômico, os beneficiários mais imediatos das BESS são seus usuários privados, que economizam em suas contas de eletricidade e desfrutam de maior segurança no fornecimento de eletricidade: vantagens significativas tanto para o conforto dos cidadãos quanto, com ainda mais razão, para a competitividade das empresas. Além disso, no caso de microrredes ou comunidades de energia, as BESS também se tornam um instrumento de coesão social. Por fim, as BESS têm um impacto benéfico para a humanidade do ponto de vista ambiental: ao promover a disseminação de fontes limpas, elas ajudam a mitigar as mudanças climáticas e a melhorar a qualidade do ar. O papel da BESS no sistema de energia é, portanto, cada vez mais crucial em termos de sustentabilidade social e ambiental: para que haja uma transição energética justa e segura, é importante que sua presença seja cada vez mais difundida. E as melhorias contínuas em termos de custo e desempenho justificam a previsão de que esse será o caso.

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BESS: sistema de armazenamento de energia por bateria (Battery Energy Storage System)

BESS: sistema de armazenamento de energia por bateria (Battery Energy Storage System)