Descarbonização com soluções de armazenamento de energia
A transição para energia renovável é reconhecida como um passo vital na descarbonização. No entanto, as energias renováveis nos oferecem um fornecimento intermitente, bastante diferente da natureza ininterrupta do fornecimento de fontes fósseis. Portanto, para fazer a transição com sucesso, devemos superar os desafios de equilibrar a oferta e a demanda. Quando obtemos energia de fontes renováveis, os picos e depressões na geração de energia diferem muito do padrão de consumo.
Soluções de armazenamento de energia – apoio à energia renovável
Precisamos de armazenamento de energia para preencher a lacuna entre níveis dispares de fornecimento e demanda de energia em momentos específicos do dia. Por exemplo, ao meio-dia, a produção de energia solar fotovoltaica está em seu pico e, à noite, não há produção. A curva de consumo de energia pode ser diametralmente oposta: o pico de demanda ocorre à noite e no início da manhã, enquanto a demanda é baixa ao meio-dia.
Quando entendemos que o armazenamento de energia é a chave para permitir que o fornecimento corresponda ao consumo, então é um pequeno passo para perceber sua importância para atingir nossas metas climáticas. Para descarbonizar adequadamente, é vital que a sociedade dê o imenso passo de implementar o armazenamento de energia na escala de multigigawatts. Só este volume de armazenamento é capaz de permitir que uma rede baseada em energias renováveis forneça um abastecimento suficientemente fiável para igualar a estabilidade de uma rede tradicional baseada em combustíveis fósseis.
Como garantir um fornecimento estável e fiável da rede ao integrar fontes de energia renováveis
Na Danfoss Drives, assumimos o compromisso de auxiliar na transição ecológica. Um dos principais desafios para nossos clientes é gerenciar a integração de diferentes geradores de energia e sistemas de armazenamento em uma única rede. Isso pode levar a problemas de qualidade da energia e instabilidade da rede. É por isso que nós, da Danfoss Drives, oferecemos conversores de potência eficientes para eliminar inconsistências e garantir um fornecimento de rede estável e confiável.
A tecnologia da Danfoss é um fator possibilitador comprovado em soluções consistentes de fontes de alimentação e amigáveis à rede de energia. Fornecemos uma ampla gama de produtos para apoiar sua oferta de armazenamento de energia. A Danfoss oferece soluções de conversão de potência compatíveis com a rede elétrica, com impressionante eficiência energética, projetadas especificamente para soluções de armazenamento de energia.
Com baixa distorção de harmônicas, fator de potência ajustável e outros recursos compatíveis com a rede, o suporte oferecido pelas soluções Danfoss garante que a fonte de alimentação seja competitiva e compatível com a rede. A longeva experiência em conversão de potência para soluções de armazenamento de energia, combinada com uma posição de liderança no mundo, faz da Danfoss seu parceiro ideal ao investir em tecnologia de armazenamento de energia.
Quer saber mais sobre como as soluções de conversão de potência da Danfoss podem ajudar a garantir a estabilidade e a conformidade da rede, reduzindo o CAPEX?
- Por que a sociedade precisa de armazenamento de energia?
- Como o armazenamento de energia contribui para melhorar a competitividade dos setores de eletricidade?
- Que fluxos de receita o armazenamento de energia pode ajudar a gerar?
- Quais são as formas do armazenamento de energia?
- Armazenamento de energia na prática
Suporte à rede
Atrás do medidor e na frente do medidor
Em um mercado de energia tradicional, a rede elétrica compreende dois atores. O primeiro ator é o único proprietário e gerente da fábrica de geração de energia e da rede de transmissão.
O segundo ator é o consumidor, uma fábrica ou proprietário de um imóvel que tem uma microrrede local em suas próprias instalações.
A divisão entre os dois ocorre no medidor de energia. Na frente do medidor (FTM), ficam o gerador e o transmissor. Atrás do medidor (BTM), há o consumidor.
No entanto, o mercado de energia evoluiu rapidamente desde a década de 1990 e, hoje, muitos países operam um mercado de energia liberalizado.
Em um mercado liberalizado, empresas separadas são proprietárias da rede de produção e transmissão de energia, respectivamente. A FTM é dividida em dois grupos de atores: o operador de rede, que detém monopólio sobre a infraestrutura de transmissão e os geradores de energia que operam em um mercado livre.
Como o armazenamento de energia apoia a prosperidade e a segurança energética
Explicamos por que o armazenamento de energia é essencial para estabelecer as renováveis como a fonte de alimentação dominante: O armazenamento de energia supera a disparidade entre a oferta e a demanda de energia em momentos variáveis ao longo do dia.
Mas o armazenamento de energia não só suporta uma fonte de alimentação sustentável para a descarbonização. O armazenamento de energia também facilita um estilo de vida moderno próspero com a conveniência da mobilidade na forma de caminhões elétricos, embarcações elétricas, acessórios como laptops alimentados a bateria e meios de transporte pessoal como veículos e bicicletas elétricos. A sociedade não consegue imaginar-se sem estas comodidades e não se sentirá motivada para descarbonizar, se elas deixarem de estar disponíveis.
Sem armazenamento, não é possível manter a prosperidade e a segurança energética na sociedade. Sem armazenamento, nossa única alternativa é energia baseada em combustíveis fósseis, como geração a gás e transporte a gasolina. A sociedade já sabe por longa experiência que uma fonte de alimentação baseada em combustíveis fósseis requer importação transfronteiriça, deixando as nações vulneráveis aos riscos de segurança energética. Nem o fornecimento baseado em combustíveis fósseis suporta a descarbonização de que precisamos para combater a mudança climática, mantendo, ao mesmo tempo, um estilo de vida próspero e conveniente.
Como o armazenamento de energia mantém a qualidade, quantidade e confiabilidade da energia
Ao garantir soluções de energia flexíveis, confiáveis e limpas, o armazenamento de energia desempenha um papel crucial na transição para um sistema de energia mais sustentável, resiliente e eficiente. O armazenamento de energia melhora a flexibilidade, confiabilidade e qualidade de energia:
Lembre-se da qualidade da tensão para uma rede estável
Usamos o armazenamento de energia para preencher a lacuna entre a produção e o consumo intermitentes de energia. No entanto, ao implementar o armazenamento de energia, não é suficiente estabelecer uma quantidade adequada de energia. A elevada qualidade da energia é também essencial para garantir que a rede distribuída se mantém estável e eficiente, tanto para o seguimento como para a formação da rede. Para garantir uma qualidade de tensão aceitável, todas as partes de uma rede renovável devem compartilhar a carga. Este encargo é normalmente partilhado com a utilização do código de rede num grande sistema de energia, ou nas chamadas redes nacionais. A Danfoss apoia a estabilidade e a flexibilidade da rede, oferecendo tanto o controle de seguimento da rede com códigos de rede como os modos de controle de formação da rede.
Para redes menores, ou redes insulares intencionais, devem ser aplicados os mesmos princípios básicos. A rede deve ter uma qualidade de tensão aceitável, corrente de curto-circuito suficiente, níveis aceitáveis de componentes harmônicos e supra harmônicos. Além disso, os controladores da rede não devem criar instabilidade. Alguns dos fatores que contribuem para uma boa qualidade de energia são:
Como o armazenamento de energia em bateria gera fluxos de receita
As redes inteligentes com armazenamento de energia integrado facilitam a mudança do tempo de fornecimento de energia para superar a natureza intermitente da geração de eletricidade a partir de muitas fontes de energia renovável. O sistema de armazenamento de energia pode fornecer energia de reserva em caso de escassez de energia do fornecimento, por exemplo, devido a perda de carga ou queda de energia não planejada.
Os sistemas de armazenamento de energia em bateria introduzem fontes de energia alternativas à rede distribuída, ou uma rede CC industrial ou marítima. Em situações de excesso de oferta, o sistema pode direcionar a energia para o armazenamento. Quando os níveis de demanda são altos, o meio de armazenamento pode ser acessado para fornecer uma fonte adicional de energia para
- Reduzir despesas operacionais (OPEX)
- Aumentar a eficiência do sistema
- Aumentar a disponibilidade do sistema
Ativador de rede inteligente
As redes inteligentes com armazenamento de energia integrado facilitam a mudança do tempo de fornecimento de energia para superar a natureza intermitente de muitas fontes de energia renovável.
Veja como isso ocorre nesta animação
Saiba mais sobre a redução de picos de consumo, a mudança de horário e a energia de reserva: Conversão inteligente de energia para redes inteligentes | Danfoss
Soluções:
Soluções de armazenamento de energia (ESS)
Os sistemas de armazenamento de energia capturam o excedente de energia gerada durante períodos de baixa demanda ou alta disponibilidade de energia solar e eólica — ou outra fonte de energia renovável — e armazenam-na para uso futuro. O armazenamento de energia é um fator chave na segurança energética das redes distribuídas, pois garante o acesso a fontes de energia de forma oportuna, sustentável e acessível.
A energia pode ser armazenada de diferentes maneiras, incluindo energia elétrica em sistemas de armazenamento de energia em baterias ou capacitores, energia mecânica em volantes ou armazenamento hidráulico bombeado, baterias de íons de lítio, armazenamento térmico, bateria de fluxo ou armazenamento de energia de ar comprimido.
A energia armazenada pode ser colocada em funcionamento quando a demanda de eletricidade frequentemente excede a oferta ou durante períodos de pico, fornecendo energia ou serviços adicionais à rede ou aplicações específicas.
Ativador de rede inteligente
As redes inteligentes com armazenamento de energia integrado facilitam a mudança do tempo de fornecimento de energia para superar a natureza intermitente de muitas fontes de energia renovável. O sistema de armazenamento de energia pode fornecer energia de reserva em caso de escassez de energia do fornecimento, por exemplo, devido a perda de carga ou queda de energia não planejada. Durante o desligamento, o suporte do armazenamento de energia permite que os consumidores mantenham a operação por um período.
Backup de CC industrial
Use o armazenamento de energia para estabilizar a fonte de alimentação durante irregularidades inesperadas. Podemos solucionar o problema em diferentes níveis de aplicação de BTM. Neste exemplo, o backup CC industrial serve para garantir uma fonte de alimentação constante para aplicação crítica específica em uma fábrica.
Os sistemas de armazenamento de energia em bateria podem
- Aumentar a flexibilidade e a resiliência da rede, permitindo uma melhor gestão das flutuações da oferta e da procura, a redução dos picos de consumo e a transferência de carga
- Melhorar a eficiência geral do sistema capturando e utilizando o excesso de energia que, de outro modo, seria desperdiçado
- Aumentar a fiabilidade e a estabilidade do fornecimento de eletricidade sob a forma de energia de reserva, o que reduz o risco de apagões e melhora o desempenho da rede
O armazenamento de energia, portanto, oferece às empresas e serviços públicos oportunidades competitivas:
- Minimizar ou atrasar despesas de capital (CAPEX)
- Otimizar o dimensionamento do sistema para evitar excesso de capacidade
- Adiar investimentos em infraestrutura
- Suporte à geração de energia descentralizada
- Mitigar flutuações de energia, por exemplo, em energia solar e eólica
- Facilitar a integração de fontes de energia renováveis no sistema de rede
Aplicações
As redes inteligentes dependem do armazenamento de energia: Energia solar e eólica
Ao integrar a tecnologia de armazenamento de energia e diversas fontes de energia à rede distribuída, as soluções inteligentes de conversão de energia da Danfoss melhoram o desempenho da rede e reduzem os requisitos de investimento de capital, graças à conformidade pré-certificada com rigorosos códigos de rede.
Essa rota de ferry norueguesa utiliza uma gestão inteligente dos sistemas de armazenamento de energia e de baterias para otimizar o carregamento rápido e reduzir a pegada de carbono.
Eletrificação do transporte
A descarbonização significa que vamos consumir muito mais energia eléctrica no futuro, em todos os setores. No total, precisamos de 200-300% mais energia para circular nas infra-estruturas de energia eléctrica, e o sector dos transportes contribui significativamente para essa demanda.
Apesar de nossas ambições de descarbonização, precisamos entender que a infraestrutura de rede que temos hoje ainda não está dimensionada para a necessidade de futuros carregadores de veículos e caminhões elétricos. Com o aumento da demanda em períodos de pico, a estabilidade do carregamento do veículo é limitada pela capacidade do transformador local. Para garantir a estabilidade, utilize um sistema de armazenamento de energia para apoiar a rede durante os picos de procura. Para o proprietário da rede, o armazenamento de energia é uma escolha melhor do que a solução alternativa de atenuação: aumentar a capacidade das linhas de transporte.
Quais são os benefícios de dominar a estabilidade da rede para um carregamento rápido confiável?
- Reduza ou adie despesas de capital (CAPEX). Ao controlar, monitorar e auxiliar a rede ativamente a partir de baterias locais, você pode alcançar a alta potência de pico crucial para o carregamento rápido sem investir em infraestrutura de rede. Isso é feito com o uso de baterias locais com funcionalidade de redução de pico. A redução de picos otimiza o fluxo de energia entre a alimentação de entrada e o armazenamento local para atender aos picos de demanda sem interromper a rede de alimentação. O excesso de energia pode ser armazenado quando a procura e os custos são baixos.
- Reduza despesas operacionais (OPEX). Use a eletricidade ecológica para carregar um sistema de armazenamento de energia a bateria (BESS) que alimenta o sistema de carregamento. Quando essa energia ecológica é produzida e consumida localmente, o OPEX é minimizado.
Suporte de ESS para redes CC
As redes CC oferecem vários benefícios em relação à rede CA tradicional. Elas são mais eficientes e usam menos cobre. Além disso, as redes CC são mais fáceis de operar, reduzindo a necessidade de capacidade da UPS e permitindo o uso de diferentes tipos de baterias. Elas também minimizam o impacto de falhas, garantindo a operação estável de servidores e sistemas com proteção confiável. Além disso, as redes CC permitem a inicialização rápida de geradores de energia de reserva. Os sistemas de armazenamento de energia (ESS) que usam conversores de potência da Danfoss melhoram sua rede CC com os seguintes benefícios:
- Menor OPEX e CAPEX por haver menos componentes e menos cobre
- Eficiência energética aumentada
- Capacidades regenerativas e redundantes
- Capacidade de utilizar o excesso de calor de um sistema refrigerado a líquido
A modularidade das redes CC encurta o tempo de instalação e comissionamento, fornece flexibilidade para expansão de capacidade e economiza espaço. Além disso, elas harmonizam a integração de todos os drives no sistema CC, incluindo resfriadores, ventiladores e bombas, por meio da alimentação centralizada do AFE, resultando em uma distorção de harmônicas total (THDI) inferior a 5%.
Proteção contra curto circuito usando ferramentas de simulação
Quando um grande número de conversores de potência estão conectados a uma rede CC, é necessário conduzir estudos de curto circuito. O Danfoss DCGuard facilita a desconexão rápida e a seletividade total entre várias redes CC, oferecendo proteção por semicondutor que detecta e corta a corrente CC defeituosa em microssegundos. Isso garante a estabilidade da rede CC, protege o equipamento circundante e permite operação ininterrupta. O dispositivo também permite a seletividade correta do sistema, evita picos de sobretensão no corte de corrente e pode conectar duas redes CC diferentes com diferenças de tensão.
O DCGuard permite a simulação de curtos-circuitos e estudos de seletividade, com a capacidade de posicionar curtos-circuitos em diferentes pontos da rede CC e estudar o comportamento de conversores, barras de barramento e fusíveis. As simulações fornecem relatórios automatizados com informações sobre os esquemas de corrente de curto circuito.
O futuro da energia renovável: hidrogênio e outros combustíveis ecológicos
Em aplicações marítimas, o armazenamento de energia em bateria é ideal para alimentar a propulsão em distâncias mais curtas, enquanto os combustíveis ecológicos (metanol, hidrogênio comprimido, hidrogênio líquido ou células de combustível à base de amônia) são adequados para viagens mais longas. A combinação dessas tecnologias amplia o alcance do navio. As células de combustível podem impulsionar a propulsão, mas não podem armazenar excesso de energia, que pode ser armazenada em um sistema de armazenamento de energia em bateria, evitando o desperdício. Essa integração apresenta uma solução promissora para o futuro do setor de transporte marítimo.
Como os sistemas de armazenamento de energia beneficiam a indústria marítima? Leia o whitepaper para saber mais.
Armazenamento de energia para fornecimento em terra
Embora um sistema de armazenamento de energia seja importante a bordo de navios, também é altamente relevante para aplicações em terra, como energia em terra.
Energia em terra, também conhecida como engomagem a frio, é o processo de fornecer energia elétrica da terra a um navio enquanto atracado, permitindo assim que os motores auxiliares de um navio sejam desligados e a combustão de combustível diesel pare. Ele tem um propósito: trazer energia da rede nacional (ou uma rede local) para embarcações atracadas, tornando desnecessário o uso de gerador a diesel. As evidências a favor da energia em terra são esmagadoras. Por exemplo, quando uma embarcação está conectada à energia em terra, as emissões gerais de poluentes podem ser reduzidas em até 98% ao utilizar a energia da rede de eletricidade regional.
Para os portos, o fornecimento em terra não tem a ver apenas com a descarbonização, mas também com a eliminação da poluição do ar (NOx, SOx, material particulado) e ruído enquanto as embarcações estão atracadas.
Quais são as oportunidades para usar tecnologias de armazenamento de energia, incluindo armazenamento de energia em bateria, dentro do fornecimento em terra? Você pode encontrá-las no whitepaper: "“Descarbonização do setor de transporte marítimo".
Produtos em destaque
iC7-Hybrid
Abra caminho para a conversão inteligente de potência.
O iC7-Hybrid é otimizado para todas as aplicações de conversão de energia e tem uma densidade de potência inigualável com nova tecnologia de filtro.
Estudos de caso
Em breve...
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Notícias
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A Danfoss Drives está anunciando a aquisição do produto ACE300 e a aquisição da equipe de produtos da empresa finlandesa Ampner Oy, para ampliar o portfólio de eletrificação com um conversor de energia dedicado de 1500 VCC. O produto será integrado ao portfólio de soluções de eletrificação da Danfoss Drives, com foco principal em redes inteligentes e armazenamento de energia.
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Como o mercado marítimo crescerá rapidamente nos próximos anos, a Danfoss agora uniu o pessoal e a competência em uma única Danfoss Marine. A Danfoss Marine representará um amplo portfólio de acionamentos elétricos, máquinas elétricas e serviços que abrangem todas as aplicações marítimas e offshore, bem como todos os tipos e tamanhos de embarcações.
