Tecnologias de armazenamento de energia
Diferentes tecnologias de armazenamento de energia contribuem para a estabilidade da electricidade, trabalhando em várias fases da rede, desde a geração até ao consumo final.
Armazenamento térmico
Armazenamento térmico é usado para a geração de electricidade usando a energia do sol, mesmo quando o sol não está a brilhar. A concentração das plantas solares pode capturar o calor do sol e armazenar a energia em água, sais fundidos ou outros fluidos. Esta energia armazenada é posteriormente utilizada para gerar eletricidade, permitindo o uso da energia solar mesmo após o pôr do sol.
Plantas como estas estão atualmente em operação ou propostas na Califórnia, Arizona, e Nevada . Por exemplo, o Projeto de Energia Solar de Arroz proposto em Blythe, Califórnia, usará um sistema de armazenamento de sal fundido com uma torre solar concentrada para fornecer energia para aproximadamente 68.000 casas a cada ano.
Tecnologias de armazenamento térmico também existem para o armazenamento de energia de uso final. Um método é congelar água durante a noite usando eletricidade fora de pico, depois liberar a energia fria armazenada do gelo para ajudar com o ar condicionado durante o dia .
Por exemplo, o sistema Ice Energy’s Ice Bear cria um bloco de gelo à noite, e depois usa o gelo durante o dia para condensar o refrigerante do sistema de ar condicionado . Desta forma, o sistema Ice Bear desloca o consumo de eletricidade do edifício do pico diurno para fora do pico quando a eletricidade é menos cara. Além disso, a Administração de Energia de Bonneville está conduzindo um programa piloto sobre o armazenamento do excesso de geração de vento em aquecedores de água residenciais .
Ar comprimido
Armazenamento de Energia de Ar Comprimido (CAES) também funciona como uma tecnologia de armazenamento de geração usando a energia elástica potencial do ar comprimido para melhorar a eficiência das turbinas a gás convencionais.
Sistemas CAES comprimem ar usando eletricidade durante os tempos de vazio, e então armazenam o ar em cavernas subterrâneas. Durante os períodos de pico de demanda, o ar é retirado do armazenamento e queimado com gás natural em uma turbina de combustão para gerar eletricidade . Este método utiliza apenas um terço do gás natural utilizado nos métodos convencionais . Como as instalações CAES requerem algum tipo de reservatório subterrâneo, elas são limitadas pela sua localização. Duas usinas CAES comerciais atualmente operam em Huntorf, Alemanha e MacIntosh, Alabama, embora tenham sido propostas plantas em outras partes dos Estados Unidos.
Hidrogênio
Hidrogênio pode ser usado como combustível de carbono zero para geração. O excesso de eletricidade pode ser usado para criar hidrogênio, que pode ser armazenado e usado posteriormente em células de combustível, motores ou turbinas a gás para gerar eletricidade sem produzir emissões nocivas . O NREL estudou o potencial de criação de hidrogênio a partir da energia eólica e seu armazenamento nas torres das turbinas eólicas para geração de eletricidade quando o vento não sopra .
Armazenamento Hidroelétrico Bombeado
Armazenamento Hidroelétrico Bombeado oferece uma maneira de armazenar energia na fase de transmissão da rede, armazenando o excesso de geração para uso posterior.
Muitas centrais hidroelétricas incluem dois reservatórios em diferentes elevações. Essas usinas armazenam energia bombeando água para o reservatório superior quando a oferta excede a demanda. Quando a demanda excede a oferta, a água é liberada no reservatório inferior através de turbinas para gerar eletricidade.
Com mais de 22 GW de capacidade instalada nos Estados Unidos, o armazenamento hidrelétrico bombeado é o maior sistema de armazenamento em operação atualmente. Contudo, o longo processo de licenciamento e o elevado custo do armazenamento por bombagem tornam improváveis outros projectos.
Flywheels
Flywheels pode proporcionar uma variedade de benefícios à rede, quer ao nível da transmissão, quer ao nível da distribuição, através do armazenamento de electricidade sob a forma de uma massa giratória.
O dispositivo tem a forma de um cilindro e contém um grande rotor dentro de um vácuo. Quando o volante retira energia da rede, o rotor acelera a velocidades muito elevadas, armazenando a electricidade como energia rotativa. Para descarregar a energia armazenada, o rotor passa para o modo de geração, abranda e funciona com energia inercial, devolvendo assim a electricidade à rede .
Os volantes volantes têm normalmente uma longa vida útil e requerem pouca manutenção. Os dispositivos também têm alta eficiência e tempos de resposta rápidos. Como podem ser colocados em quase qualquer lugar, os volantes podem ser colocados perto dos consumidores e armazenar eletricidade para distribuição.
Embora um único volante tenha uma capacidade típica na ordem de kilowatts, muitos volantes podem ser conectados em uma “fazenda de volantes” para criar uma instalação de armazenamento na ordem de megawatts . A usina de armazenamento de energia de volante de inércia Stephentown da Beacon Power em Nova York é a maior usina de volante de inércia dos Estados Unidos, com uma capacidade operacional de 20 MW .
Batteries
Batteries, como aquelas em uma lanterna ou telefone celular, também podem ser usadas para armazenar energia em grande escala.
Tal como volantes, as baterias podem ser localizadas em qualquer lugar, de modo que são muitas vezes vistas como armazenamento para distribuição, quando uma instalação de baterias está localizada perto dos consumidores para fornecer estabilidade de energia; ou uso final, como baterias em veículos elétricos.
Existem muitos tipos diferentes de baterias com potencial de armazenamento de energia em larga escala, incluindo baterias de enxofre de sódio, ar metálico, íon de lítio e chumbo-ácido. Existem várias instalações de baterias em parques eólicos; incluindo o Projeto de Demonstração de Armazenamento eólico Notrees no Texas, que utiliza uma instalação de baterias de 36 MW para ajudar a garantir a estabilidade do fornecimento de energia mesmo quando o vento não está soprando .
Avanços nas tecnologias de baterias têm sido feitos em grande parte devido à expansão da indústria de veículos elétricos (EV). À medida que mais desenvolvimentos são feitos com os VE, o custo da bateria deve continuar a diminuir . Os veículos eléctricos também podem ter um impacto no armazenamento de energia através de tecnologias veículo a rede, em que as suas baterias podem ser ligadas à rede e descarregar energia para que outros a utilizem.