O sistema de energia elétrica dos Estados Unidos está passando por mudanças radicais à medida que passa de combustíveis fósseis para energia renovável.Enquanto a primeira década dos anos 2000 viu um grande crescimento na geração de gás natural e os anos 2010 foram a década da energia eólica e solar, os primeiros sinais sugerem que a inovação da década de 2020 pode ser um boom em usinas de energia “híbridas”.
Uma usina híbrida típica combina geração de eletricidade com armazenamento de bateria no mesmo local.Isso geralmente significa um parque solar ou eólico emparelhado com baterias de grande escala.Trabalhando juntos, os painéis solares e o armazenamento de baterias podem gerar energia renovável quando a energia solar está no auge durante o dia e liberá-la conforme necessário após o pôr do sol.
Uma olhada nos projetos de energia e armazenamento em desenvolvimento oferece um vislumbre do futuro da energia híbrida.
Nosso timeno Lawrence Berkeley National Laboratory descobriu que um1.400 gigawattsdos projetos de geração e armazenamento propostos foram aplicados para conectar à rede – mais do que todas as usinas de energia existentes nos EUA combinadas.O maior grupo agora é de projetos solares, e mais de um terço desses projetos envolvem armazenamento híbrido de energia solar e bateria.
Embora essas usinas do futuro ofereçam muitos benefícios, elas tambémLevantar questõessobre como a rede elétrica deve ser melhor operada.
Por que os híbridos são quentes
À medida que a energia eólica e solar crescem, começam a ter grandes impactos na rede.
Energia solar jáexcede 25%de geração anual de energia na Califórnia e está se espalhando rapidamente em outros estados, como Texas, Flórida e Geórgia.Os estados do “cinturão de vento”, das Dakotas ao Texas, viramimplantação maciça de turbinas eólicas, com Iowa agora recebendo a maior parte de sua energia do vento.
Essa alta porcentagem de energia renovável levanta uma questão: como integramos fontes renováveis que produzem grandes, mas variadas quantidades de energia ao longo do dia?
É aí que entra o armazenamento. Os preços das baterias de íons de lítiocaiu rapidamenteà medida que a produção aumentou para o mercado de veículos elétricos nos últimos anos.Embora existam preocupações sobre o futurodesafios da cadeia de suprimentos, o design da bateria também deve evoluir.
A combinação de energia solar e baterias permite que os operadores de usinas híbridas forneçam energia durante as horas mais valiosas quando a demanda é mais forte, como tardes de verão e noites quando os condicionadores de ar estão funcionando em alta.As baterias também ajudam a suavizar a produção de energia eólica e solar, armazenar o excesso de energia que de outra forma seria reduzido e reduzir o congestionamento na rede.
Híbridos dominam o pipeline de projetos
No final de 2020, havia 73 projetos híbridos solares e 16 eólicos operando nos EUA, totalizando 2,5 gigawatts de geração e 0,45 gigawatts de armazenamento.
Hoje, a energia solar e os híbridos dominam o pipeline de desenvolvimento.Até o final de 2021, mais de675 gigawatts de energia solar propostaplantas solicitaram aprovação de conexão à rede, com mais de um terço deles emparelhados com armazenamento.Outros 247 gigawatts de parques eólicos estavam em linha, com 19 gigawatts, ou cerca de 8% deles, como híbridos.
Obviamente, solicitar uma conexão é apenas um passo no desenvolvimento de uma usina de energia.Um desenvolvedor também precisa de acordos de terra e comunidade, um contrato de venda, financiamento e licenças.Apenas cerca de uma em cada quatro novas usinas propostas entre 2010 e 2016 entraram em operação comercial.Mas a profundidade do interesse em plantas híbridas pressagia um forte crescimento.
Em mercados como a Califórnia, as baterias são essencialmente obrigatórias para novos desenvolvedores de energia solar.Uma vez que a energia solar é muitas vezes responsável pelamaioria do poderno mercado diurno, construir mais agrega pouco valor.Atualmente, 95% de toda a capacidade solar de grande escala proposta na fila da Califórnia vem com baterias.
5 lições sobre híbridos e questões para o futuro
A oportunidade de crescimento em híbridos renováveis é claramente grande, mas levanta algumas questões quenosso grupono Berkeley Lab vem investigando.
Aqui estão alguns dos nossosprincipais descobertas:
O investimento compensa em muitas regiões.Descobrimos que, embora a adição de baterias a uma usina de energia solar aumente o preço, também aumenta o valor da energia.Colocar geração e armazenamento no mesmo local pode capturar benefícios de créditos fiscais, economia de custos de construção e flexibilidade operacional.Olhando para o potencial de receita nos últimos anos, e com a ajuda de créditos fiscais federais, o valor agregado parece justificar o preço mais alto.
A co-localização também significa compensações.A energia eólica e solar têm melhor desempenho onde os recursos eólicos e solares são mais fortes, mas as baterias fornecem mais valor onde podem oferecer os maiores benefícios da rede, como aliviar o congestionamento.Isso significa que há compensações ao determinar a melhor localização com o valor mais alto.Créditos fiscais federais que podem ser obtidos apenas quando as baterias são colocadas junto com a energia solar podem encorajar decisões abaixo do ideal em alguns casos.
Não existe uma combinação melhor.O valor de uma planta híbrida é determinado em parte pela configuração do equipamento.Por exemplo, o tamanho da bateria em relação a um gerador solar pode determinar a que horas da noite a usina pode fornecer energia.Mas o valor da energia noturna depende das condições do mercado local, que mudam ao longo do ano.
As regras do mercado de energia precisam evoluir.Os híbridos podem participar do mercado de energia como uma única unidade ou como entidades separadas, com a oferta de energia solar e de armazenamento de forma independente.Os híbridos também podem ser vendedores ou compradores de energia, ou ambos.Isso pode ficar complicado.As regras de participação de mercado para híbridos ainda estão evoluindo, deixando os operadores de usinas para experimentar como eles vendem seus serviços.
Pequenos híbridos criam novas oportunidades:As usinas híbridas também podem ser pequenas, como energia solar e baterias em uma casa ou empresa.Talhíbridos se tornaram padrão no Havaíà medida que a energia solar satura a rede.Na Califórnia, os clientes que estão sujeitos a cortes de energia para evitar incêndios florestais estão cada vez mais adicionando armazenamento a seus sistemas solares.Esseshíbridos “atrás do metro”levantam questões sobre como devem ser valorizadas e como podem contribuir para as operações da rede.
Os híbridos estão apenas começando, mas muito mais estão a caminho.Mais pesquisas são necessárias sobre as tecnologias, projetos de mercado e regulamentos para garantir que a rede e os preços da rede evoluam com eles.
Enquanto as perguntas permanecem, está claro que os híbridos estão redefinindo as usinas de energia.E eles podem refazer o sistema de energia dos EUA no processo.
Hora da postagem: 23 de junho de 2022