A procura de electricidade está a entrar num novo período de crescimento.
Grandes data centers, veículos elétricos, carregamento-de alta potência e eletrificação industrial estão adicionando novas cargas substanciais aos sistemas de energia. O desafio não é apenas quanta eletricidade será necessária, mas tambémonde e quando essa demanda aparecerá.
Um novo centro de dados, uma linha de produção industrial ou um centro de carregamento podem criar uma grande carga num único local. As subestações locais, os transformadores e as redes de distribuição podem não ter sido concebidos para este nível de procura.
A expansão tradicional da rede continua a ser essencial, mas novas linhas de transmissão, subestações e atualizações de ligação podem exigir investimentos, planeamento, licenciamento e tempo de construção significativos. A energia distribuída não pode substituir a rede, mas pode ajudar as empresas e as redes locais a gerir a procura, ao mesmo tempo que as infra-estruturas maiores se atualizam.
O aumento da demanda local por energia está ultrapassando a expansão da rede
Os grandes centros de dados, os veículos eléctricos e a electrificação industrial estão a criar uma procura de energia local cada vez mais concentrada. Estações-de carregamento rápido, expansões de fábricas e data centers podem levar rapidamente os transformadores e as conexões à rede até seus limites. No entanto, novas subestações, linhas de transmissão e atualizações de ligações requerem muitas vezes anos de planeamento, aprovação e construção. O desafio não é, portanto, apenas gerar mais electricidade, mas também adequar a procura, a capacidade da rede e o calendário. Os sistemas de energia distribuída podem ajudar a reduzir esta lacuna.
O que inclui um sistema de energia distribuída local?
A energia distribuída funciona melhor como um sistema integrado do que como um conjunto de dispositivos independentes.
Um sistema comercial ou industrial típico pode incluir os seguintes componentes.
1. Solar no telhado
Os sistemas fotovoltaicos em telhados geram eletricidade perto de onde é consumida.
Para fábricas, armazéns, edifícios comerciais e instalações de dados com espaço adequado no telhado, a energia solar-no local pode reduzir as importações de eletricidade durante o dia e diminuir a quantidade de energia que deve passar pela rede local.
No entanto, a produção solar depende do clima e da hora do dia. Pode não corresponder exatamente ao perfil de demanda do local, portanto, a energia solar por si só não pode resolver totalmente os problemas de-capacidade de conexão ou pico-de carga.
Seu valor aumenta quando é coordenado com armazenamento e cargas flexíveis.
2. Armazenamento de energia comercial e industrial
O armazenamento da bateria separa o tempo de geração do tempo de consumo.
Ele pode cobrar quando a produção solar é alta ou a demanda da rede é relativamente baixa e, em seguida, descarregar quando o local se aproxima do limite de energia ou os preços da eletricidade aumentam.
Para usuários comerciais e industriais, o armazenamento pode suportar:
Corte de pico
Mudança de energia
Autoconsumo solar-
Energia de reserva
Carregamento-compatível com carregamento
Gerenciamento-de qualidade de energia
Estresse de curta duração-reduzido em transformadores e alimentadores
Isto se conecta diretamente com a discussão anterior em"Por que o armazenamento de energia está se tornando uma infraestrutura essencial, e não um equipamento opcional."
O armazenamento está se tornando uma infraestrutura porque dá ao sistema energético local algo que a geração solar por si só não pode fornecer:controle sobre quando a eletricidade é usada.
3. Cargas controláveis
Nem toda carga elétrica deve operar com potência máxima em um horário fixo.
Alguns processos industriais, sistemas HVAC, aquecimento de água, equipamentos de refrigeração, bombas e cargas de carregamento podem ser ajustados dentro de limites operacionais aceitáveis.
Uma carga controlável não consome necessariamente menos energia. Em vez disso, parte do seu consumo é afastado dos períodos em que a rede ou o local estão sob pressão.
Os exemplos incluem:
Redução temporária de equipamentos não{0}}críticos
Escalonamento da partida-de motores grandes
Ajustando a demanda de resfriamento dentro de uma faixa de temperatura aceitável
Atrasando sessões de carregamento selecionadas
Programar a produção-com uso intensivo de energia durante períodos de-demanda mais baixa
Este tipo de flexibilidade da procura é muitas vezes menos dispendioso do que construir geração e capacidade de rede suficientes para cada pico possível.
4. Instalações de carregamento de veículos elétricos
A infraestrutura de carregamento deve ser tratada como parte do sistema energético do local e não como uma carga isolada.
O carregamento não controlado permite que cada veículo obtenha potência máxima sempre que estiver conectado. Isso pode produzir um pico muito acima da demanda normal do local.
Em vez disso, o carregamento inteligente pode alocar energia de acordo com:
Horário de saída do veículo
Estado de carga da bateria
Prioridade do carregador
Energia solar disponível
Capacidade de armazenamento da bateria
Limites de conexão do site
Preços da eletricidade
Para um depósito de frota ou estação de carregamento-de caminhões pesados, essa coordenação pode reduzir significativamente a energia máxima extraída da rede.
O carregamento bidirecional pode criar flexibilidade adicional em aplicações adequadas. O Departamento de Energia dos EUA observa que os veículos elétricos podem potencialmente fornecer energia para edifícios ou para a rede por meio de sistemas de veículo-para{2}}edifício e de veículo-para{4}}rede, complementando a energia solar e outros recursos distribuídos.
5. Gestão de energia EMS
O sistema de gestão de energia é o que transforma equipamentos separados em um sistema de energia local coordenado.
Um EMS monitoriza a geração, o consumo, os preços da eletricidade, o estado da bateria, a procura do carregador e os limites da rede. Em seguida, decide quando cada ativo controlável deve operar.
Um SGA prático pode coordenar:
Geração solar no telhado
Carregamento e descarregamento da bateria
Importações e exportações de grade
Cargas de produção
Cargas de construção
Carregadores de veículos elétricos
Backup-de reservas de energia
Tarifas de eletricidade-de{1}}tempo de uso
Sem controle coordenado, a energia solar, o armazenamento e os carregadores podem funcionar uns contra os outros. Por exemplo, a bateria pode ser carregada a partir da rede durante um período de pico, enquanto os veículos também estão a carregar.
Um SGA eficaz evita estes conflitos e gere o local de acordo com prioridades claras.
6. Interação de grade
Um sistema de energia distribuída normalmente permanece conectado à rede elétrica mais ampla.
O objetivo não é operar de forma independente em todos os momentos. O objetivo é interagir com a rede de forma mais inteligente.
Dependendo dos regulamentos locais e das condições técnicas, o sistema pode:
Limitar importações máximas de grade
Evite exportações excessivas de energia solar
Responder aos sinais de demanda da concessionária
Fornecer resposta à demanda
Mantenha a capacidade de backup
Participe de programas de suporte-de grade
Operar temporariamente como uma microrrede durante uma interrupção
O Departamento de Energia dos EUA descreve usinas de energia virtuais como grupos coordenados de recursos, como energia solar em telhados, baterias-atrás-do medidor, veículos elétricos, carregadores, edifícios inteligentes e cargas comerciais e industriais flexíveis. Quando agregados e controlados, estes recursos podem ajudar a equilibrar a oferta e a procura de electricidade e a fornecer serviços semelhantes aos activos energéticos convencionais.
Como a energia distribuída reduz a pressão
O maior benefício da energia distribuída não é a criação de nova eletricidade ilimitada. É que permite que a geração existente e a capacidade da rede sejam utilizadas de forma mais eficaz.
Um sistema coordenado pode reduzir a pressão de diversas maneiras:
- Gere localmente:A energia solar no telhado reduz parte da demanda diurna da rede local.
- Mova a energia ao longo do tempo:Cobranças de armazenamento durante períodos de menor-demanda e descargas durante picos.
- Controle quando as cargas operam:Equipamentos flexíveis e carregamento inteligente evitam demanda simultânea desnecessária.
- Limitar os picos do site:O controle EMS mantém a instalação dentro de um limite de{0}importação de grade acordado.
- Reduza o estresse de exportação:O armazenamento e o controle de carga absorvem mais-a geração solar no local.
- Resiliência de apoio:As baterias podem manter cargas críticas durante curtas interrupções.
- Coordenar com a grade:Os sites podem responder a sinais externos em vez de operar como consumidores passivos.
Estas medidas podem ajudar a adiar algumas atualizações locais, melhorar a economia do projeto ou permitir a ligação de novas cargas dentro dos limites existentes.
No entanto, o resultado depende muito do design do sistema. Uma bateria subdimensionada, um calendário de carregamento mal planeado ou uma estratégia de controlo fraca podem proporcionar poucos benefícios práticos.
Um exemplo simples
Considere uma instalação industrial com uma ligação à rede máxima de 2 MW.
Sua carga normal de produção é de 1,4 MW. A empresa então instala vários carregadores rápidos que podem adicionar mais 1 MW se operarem simultaneamente.
Sem controle, a demanda total poderia chegar a 2,4 MW, ultrapassando o limite de ligação.
Um sistema energético local poderia responder:
Fornecendo parte da carga diurna a partir de energia solar no telhado
Usando o armazenamento da bateria durante o pico de carga
Reduzindo temporariamente a energia do carregador
Carregamento de veículo escalonado
Mudança de cargas não{0}críticas selecionadas
Manter as importações totais da rede abaixo de 2 MW através do controle EMS
O sistema não eliminou a necessidade de eletricidade. Evitou que toda a demanda chegasse à rede ao mesmo tempo.
Conclusão
O aumento da procura de electricidade não está apenas a aumentar a quantidade de energia de que o mundo necessita. Está também a criar nova pressão em locais específicos e em regiões específicas.
Os data centers exigem fontes de alimentação grandes e estáveis. A eletrificação industrial adiciona novas cargas de produção. Veículos elétricos e carregadores-de alta potência criam picos concentrados. Entretanto, a expansão tradicional da rede pode demorar mais tempo do que muitos projectos comerciais estão dispostos ou são capazes de esperar.
Um sistema de energia local construído em torno de armazenamento solar, comercial e industrial no telhado, cargas controláveis, carregamento inteligente, controlo EMS e interação com a rede pode ajudar a colmatar parte desta lacuna.
O seu objectivo não é substituir a rede eléctrica. É tornar o site mais flexível, previsível e mais fácil de ser atendido pela rede.
Como discutido em"Por que o armazenamento de energia está se tornando uma infraestrutura essencial, e não um equipamento opcional,"o armazenamento é fundamental para essa transição. Mas o armazenamento proporciona o seu maior valor quando é combinado com geração local, controle inteligente de carga e interação coordenada com a rede.
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