Aplicação de sistemas de armazenamento de energia por baterias nos serviços auxiliares de subestações do sistema interligado nacional - SIN

Resumo

Aplicação de sistemas de armazenamento de energia por baterias nos serviços auxiliares de subestações do sistema interligado nacional - SIN
 
Washington de Araujo Silva Junior, Universidade de Pernambuco (wasj3@poli.br)
Manoel Henrique da Nóbrega Marinho, Universidade de Pernambuco (marinho75@poli.br)
 
O presente projeto propõe uma investigação abrangente sobre a implementação de Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias (BESS) como fonte exclusiva para os serviços auxiliares em subestações de alta tensão no Sistema Interligado Nacional (SIN). Com o aumento da demanda por energia elétrica associado a necessidade de soluções renováveis e sustentáveis, esta pesquisa visa explorar os benefícios e desafios dessa abordagem inovadora. A metodologia proposta baseia-se em uma revisão abrangente da literatura relacionada às tecnologias de Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias (BESS) e sua aplicação em sistemas elétricos de alta tensão, selecionar a tecnologia de BESS mais adequada para as necessidades específicas de subestações de alta tensão no Sistema Interligado Nacional (SIN) e garantir que as conclusões e recomendações derivadas da metodologia sejam sólidas e aplicáveis a diferentes contextos do SIN. Em razão das diferentes aplicações e capacidades de armazenamento, o BESS apresenta grande potencial de utilização nas matrizes elétricas. Desse modo, buscou-se evidenciar esse tipo de tecnologia descrevendo suas características e suas principais aplicações. Foi constatado que um único BESS pode realizar diversas funções. Dentre essas, pode-se notar maior quantidade de projetos BESS envolvendo funções de suporte na integração de fontes renováveis, time-shift, regulação de frequência e em microrredes. Principais funções de um BESS nos serviços ancilares: regulação de frequência, reserva operacional, controle de tensão, arbitragem de energia e integração de fontes renováveis. As principais tecnologias de Baterias utilizadas para a aplicação em serviços ancilares: Íon de Lítio, mais utilizada atualmente em aplicações estacionárias e móveis, alta densidade energética e eficiência (acima de 90%), ciclo de vida longo e baixa manutenção, Ideal para respostas rápidas em serviços ancilares como regulação de frequência; chumbo-Ácido, boa para aplicações onde o espaço e o peso não são críticos, vida útil mais curta e necessidade de manutenção periódica; íon de Sódio, alternativa promissora ao lítio: abundante e com menor custo, ainda em fase de desenvolvimento comercial, mas atraente para o futuro; fluxo redox, armazenam energia em soluções líquidas externas à célula, ciclo de vida extremamente longo e alta segurança, ideais para aplicações de longa duração e grande escala; baterias de estado sólido, tecnologia emergente: substitui eletrólitos líquidos por sólidos, potencial para alta densidade energética e segurança, ainda em fase de desenvolvimento, mas pode revolucionar o setor.  As microrredes, sistemas inteligentes que integram recursos de geração distribuída, armazenadores de energia e cargas. Nelas é possível a operação conectada à rede elétrica e, em situações de contingência ou de eventos programados, operar de forma ilhada, provendo equilíbrio de tensão e frequência na rede isolada formada, estabelecendo suprimento e aumento de confiabilidade para as cargas. Nesse contexto, os resultados apresentam a contextualização do tema microrredes, tendo em vista que as microrredes podem atuar no suprimento contínuo de cargas críticas em situação de contingência, como por exemplo os serviços auxiliares de subestações. Esse sistema, composto por baterias garante rápida resposta quando comparados aos atuais back-up dessas SE’s, como os GMGs, que são conhecidos no setor elétrico por apresentarem dificuldades relacionadas a sua partida em tempo hábil para evitar a perda da subestação.
 
 
 
Palavras-chave: Armazenamento de Energia; Baterias; Subestações; SIN.
 
Referências
Referências Bibliográficas:  
Albino, V. et al. (2019). "Battery Energy Storage Systems for High Voltage Substations: A Review of Technologies and Applications." IEEE Transactions on Power Delivery, 34(2), 624-634. 
Chen, Z. et al. (2020). "Integration of Battery Energy Storage Systems in Power Systems: A Comprehensive Review." IEEE Transactions on Sustainable Energy, 11(3), 1351-1363. 
Zhang, F. et al. (2017). "A Review of Battery Technologies for Grid Applications and Trends in the Integration with Renewable Energy." Energies, 10(10), 1727. 
Eyer, J. et al. (2017). "Energy Storage for Grid Services and Support." IEEE Transactions on Industry Applications, 53(5), 4266-4273.  
Wu, D. et al. (2018). "Optimal Sizing and Siting of Battery Energy Storage System for Enhancing Grid Resilience." IEEE Transactions on Smart Grid, 9(2), 1057-1067.