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Baterias incluídas: como o melhor armazenamento pode transformar a energia renovável

baterias - Elysia Energia Solar Porto Alegre Rio Grande do Sul

Artigo publicado no site do Fórum Econômico Mundial e que integra um recente relatório da Cúpula do Impacto sobre o Desenvolvimento Sustentável. A tradução foi realizada pela equipe da Elysia Energia Solar.

O armazenamento de energia é indiscutivelmente a próxima grande fronteira da indústria de tecnologia limpa, com o potencial de causar evoluções nos mercados de energia renovável e veículos elétricos. Hoje, armazenar eletricidade é um tanto caro, embora o custo de armazenamento esteja caindo rapidamente. O armazenamento de energia mais barato abre uma infinidade de oportunidades para acelerar a transição para sistemas de energia sustentáveis, inclusive em veículos elétricos, consumo de energia urbana, acesso à energia rural, distribuição de eletricidade, integração de redes e substituição completa de usinas a carvão.

Um belo exemplo disso está no transporte sustentável. O custo operacional por quilômetro para veículos elétricos já é mais barato do que o custo do combustível por quilômetro em carros a gasolina. No entanto, os carros elétricos são até 50% mais caros para comprar, em grande parte devido às baterias caras.

A geração variável, incerta e com restrição de localização também torna a integração de rede e o gerenciamento de carga mais oneroso para as empresas de distribuição. Em muitos países, a demanda por eletricidade tem dois picos distintos – um de manhã e outro depois do pôr do sol. No entanto, a eletricidade solar é produzida durante o dia, quando a demanda é tipicamente baixa. Esse problema também é conhecido como “curva de pato”.

Além disso, as usinas renováveis ​​de energia de redes renováveis, apoiadas por bateria, nas áreas rurais continuam a ter custo de eletricidade nivelada de 6 a 8 vezes maior do que nos sistemas solares conectados à rede. Isso torna o acesso universal a energia limpa um objetivo desafiador.

Interrupções construtivas estão em construção

Existem várias tecnologias de armazenamento de eletricidade em uso, variando de diferentes tipos de baterias, como íons de lítio e chumbo-ácido, a hidro-bombas e armazenamento térmico. Os avanços no armazenamento de energia são encorajadores, com as baterias ficando mais baratas e mais eficientes, e com vida útil mais longa. Entre 2011 e 2017, o custo das baterias de íon de lítio caiu 74%. As taxas de experiência sugerem que esse custo pode diminuir em mais 50% até 2025. Da mesma forma, o custo também está caindo para outras tecnologias de baterias. O armazenamento de eletricidade mais eficiente e eficiente tem o potencial de causar rupturas construtivas em quatro áreas distintas: consumo de energia urbana, acesso à energia rural, veículos elétricos e integração da rede com a completa eliminação usinas de carvão.

Consumo de energia urbana

E se um consumidor industrial ou residencial quiser atender até 100% de sua demanda de eletricidade por meio de energia renovável? Em geral, existem duas opções. Uma delas é atender à demanda total por meio de geração solar cativa no telhado (uma usina de propriedade privada) ou acesso aberto, com uma rede ou um gerador como backup para cenários extremos.

Uma segunda opção é obter energia limpa da rede, que na maioria dos países é amplamente baseada na geração movida a combustíveis fósseis, com uma pequena proporção de energia limpa. Para esta última opção, as empresas de distribuição, por sua vez, terão de adquirir eletricidade exclusivamente a partir de fontes de energia renováveis. Ambas as rotas exigiriam o armazenamento de eletricidade.

Acesso à energia rural

Globalmente, 1,2 bilhão de pessoas não têm acesso à eletricidade e dependem principalmente de querosene para iluminação. Para alcançar o acesso universal à energia até 2030, são necessários mais de US $ 1 trilhão de investimentos. Embora a expansão da rede nacional para áreas rurais esteja entre as opções mais econômicas para aumentar o acesso à energia, essa expansão é restrita por restrições financeiras e operacionais. Anos de eletricidade subsidiada transformaram a maioria dos serviços públicos em países em desenvolvimento, como a Índia, em entidades financeiramente sobrecarregadas, dificultando sua capacidade de estender serviços a áreas remotas.

Alternativamente, as mini-redes de energia renovável estão surgindo como a opção mais econômica para fornecer acesso à energia. No entanto, construir empresas financeiramente viáveis ​​é um desafio para as empresas de energia rurais. Mesmo com o apoio de capital brando na forma de subsídios de doações e dívidas de baixo custo, a maioria dessas empresas está lutando para gerar retornos positivos.

A bateria constitui cerca de 15% do custo de capital de uma mini-rede solar e também precisa de substituição a cada 5-7 anos. Com a queda dos preços das baterias (e módulos solares), as mini-redes solares poderão demonstrar viabilidade comercial em menos de três anos. Consequentemente, à medida que a viabilidade de negócios das mini-redes ganhar força, o segmento atrairá capital privado muito necessário.

Veículos elétricos

A transição para veículos elétricos (EV) ou e-mobilidade é um componente crítico da transição maior para sistemas de energia sustentável. Existem dois fatores principais que determinarão a adoção em massa de veículos elétricos. Primeiro, a infraestrutura de carregamento e, segundo, o custo do armazenamento da bateria. O governo precisa apoiar o primeiro, particularmente nos países em desenvolvimento, enquanto o mercado impulsionará o segundo. Tendo em conta o custo da electricidade e o custo da gasolina, o consumo de energia em estrada de um e-car é 70% mais barato do que o de um carro a gasolina. No entanto, o custo inicial de um e-carro é até 50% maior. Assim, a economia com o custo do combustível pode levar de dois a quatro anos para compensar o custo inicial mais alto.

Hoje, a bateria é responsável por aproximadamente 50% do custo de veículos elétricos. Com a queda dos custos da bateria, os carros elétricos podem ser mais baratos do que seus equivalentes de motores de combustão em menos de sete anos.

Integração da rede e a completa eliminação do carvão

O descompasso entre a geração de pico de eletricidade e a demanda aumenta quando a participação de fontes intermitentes, como energia solar e eólica, aumenta na capacidade instalada total. Isso levanta a questão: a energia renovável pode substituir completamente as usinas a carvão? A resposta é sim. Embora a gestão pelo lado da demanda e a diversificação geográfica da geração de energia renovável tenham um papel importante a desempenhar no combate ao descompasso entre demanda e suprimento, as baterias estão surgindo como alternativas aos “peakers” de gás – usinas que operam somente quando há alta demanda. fundamental para atender às cargas de pico.

Para as empresas de distribuição, a energia solar com baterias pode se tornar uma alternativa mais econômica para uma usina de carvão com picos de gás em menos de 10 anos. E isso pode eventualmente preparar o caminho para a completa eliminação das usinas de energia fóssil.

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