CHAPTER 1 - SANDIA REPORT

O primeiro capítulo deste report apresenta alguns serviços e benefícios que o armazenamento de energia apresentam na rede. São abordados também serviços auxiliares (ancillary services) , serviços integrados a rede, serviços destinados aos clientes/usuários finais assim como a integração que o armazenamento de energias renováveis podem fornecer à rede no âmbito da geração, transmissão e distribuição.

   
Sem o armazenamento de energia, a geração dela deve ser igual ao seu consumo. O armazenamento de energia nada mais é que deslocar a energia no tempo, fazendo com que a energia gerada em um momento possa ser usado em outro momento.

       
Entre os anos 1920 e meados da década de 80, muitas instalações de hidro bombeamento foram construídas nos Estados Unidos com a finalidade de armazenar energia. Após esse período, o crescimento deste tipo de armazenamento foi estagnada devido a problemas ambientais e a mudança das necessidades da rede elétrica, movidas pela desregulação e reestruturação da indústria elétrica. Somente no final da década de 80 foram descobertas outras aplicações e serviços que possibilitaram suprir as necessidades da rede. Alguns destes serviços serão mencionados a seguir.

Tabela de serviços apresentada no Sandia Report

Bulk Energy Services (Serviços em Grande Escala)

Electric Energy Time-Shift: Consiste em comprar/gerar energia nos períodos em que ela se encontra em baixa para armazenar e ser usada ou vendida quando os preços estão estão em alta. Também é possível fazer a integração deste serviço com a geração de energias renováveis que são intermitentes (Painéis fotovoltaicos por exemplo).

Electric Supply Capacity: Dependendo das circunstâncias de um sistema de fornecimento de energia, o armazenamento pode ser usado para adiar o reduzir a necessidade de comprar energia em horários de pico.

Ancillary Services (Serviços Auxiliares)

Regulation: Regulação envolve gerenciar a troca de fluxos com outras áreas de controle para combinar perfeitamente com as variações da energia elétrica e manter a rede estável. A regulação é usada para conciliar diferenças momentâneas causadas por flutuações na geração e no uso, amortecendo essas diferenças.

Spinning, Non-Spinning and Supplemental Reserves: É uma reserva de energia que pode ser usada quando uma porção do fornecimento de energia se torna indisponível momentaneamente. Ao contrário da geração, a energia armazenada para reserva nunca descarrega completamente. Ela sempre deve estar pronta para ser usada quando necessário.

Voltage Support: Um dos requerimentos dos operadores da rede é a de manter a voltagem dentro de limites especificados. Na maioria dos casos, isso requer gerenciamento da reatância do sistema que é causada por indutores e capacitores em um circuito elétrico. Para gerenciar esta reatância, operadores necessitam de Suporte de Tensão para deslocar efeitos reativos e fazer com que o sistema de transmissão seja operado normalmente. O PCS (Power Conversion System) do sistema de armazenamento usado para suporte de tensão deve ser capaz de fornecer ou retirar esta energia reativa ou VAR (Volt-ampere reactive).

Black Start: Os sistemas de armazenamento devem ser capaz de prover uma reserva ativa de energia para ser capaz de trazerem redes elétricas de volta à ativa após uma falha importante. 

Transmission Infrastructure Services (Serviços de Infraestrutura de Transmissão)

Transmission Upgrade Deferral: Envolve um adiamento ou em alguns casos evitar gastos com investimento em sistemas de transmissão utilizando pequenos sistemas de armazenamento. Em um sistema de transmissão com picos de carga que se aproximam da capacidade total, a instalação de pequenos sistemas de armazenamento de energia próximos da transmissão podem adiar a necessidade de investimento deste em sistema de transmissão em alguns anos.

Transmission Congestion Relief: O congestionamento da transmissão ocorre quando a energia disponível não consegue chegar em algumas cargas devido problemas nas instalações. Então, o armazenamento de energia pode ser usada par evitar este tipo de congestionamento. Neste tipo de serviço, os sistemas de armazenamento seriam instalados em locais que são próximos a essa porção de congestionamento do sistema, A energia seria armazenada quando não existisse congestionamento e seria descarregada para reduzir picos da capacidade de transmissão.

Distribution Infrastructure Services (Serviços de Infraestrutura de Distribuição)

Distribution Upgrade Deferral: Assim como na transmissão, este serviço envolve utilizar o armazenamento para adiar ou evitar investimentos que em outra ocasião seriam necessários para manter a distribuição adequada para todas as cargas da rede. Quando um transformador é trocado por um novo, seu tamanho já é projetado para ser utilizado durante os próximos 15 ou 20 anos. Logo, uma grande porção do investimento é sub-utilizado.

Voltage Support: Assim como os serviços auxiliares, o suporte de tensão na área de distribuição  também deve manter os níveis de tensão dentro de um limite especificado para deslocar efeitos reativos e fazer com que o sistema seja operado normalmente.

Customer Energy Management Services (Serviços de Gerenciamento de Energia do Consumidor)

Power Quality: Este serviço envolve o sistema de armazenamento de energia para proteger cargas do cliente contra eventos que afetam a qualidade da energia elétrica enviada. Alguns sinais de baixa qualidade de energia são a variação na magnitude da tensão. variação na frequência, valor de potência baixo. harmônicos e interrupções do serviço em qualquer espaço de tempo.

Power Reliability: Este tipo de serviço tem o objetivo de suportar uma rede em ocasião de ilhamento. A capacidade do armazenamento de energia junto com o tamanho das cargas determinam o tempo que o sistema de armazenamento pode prover a rede nesta situação. Este tempo pode ser aumentado integrando um sistema de geração a diesel.

Retail Energy Time-Shift: Este serviço envolve o armazenamento de energia dos clientes para reduzir os custos totais de eletricidade. Assim como o serviço auxiliar, desta vez o clientes que armazenam energia durante períodos que a energia está barata e descarregam (vendem para a rede) quando a energia está mais valorizada.

Demand Charge Management: Este serviço tem o objetivo de reduzir custos gerais do serviço de energia elétrica reduzindo a demanda durante horários de pico. Para evitar alta demanda, o uso da carga deve ser reduzida durante o tempo de alta demanda (geralmente pré-estabelecido).