Os sistemas ópticos de armazenamento e carregamento são um novo tipo de infraestrutura energética que combina geração de energia solar,armazenamento de energiae carregamento de veículos elétricos. Podem fornecer serviços de energia limpa e conveniente para zonas urbanas e rurais, especialmente para regiões com abastecimento de energia insuficiente ou preços elevados da electricidade. No entanto, os sistemas ópticos de armazenamento e carregamento também enfrentam desafios como a intermitência e a incerteza da energia solar, o elevado custo e a baixa eficiência do armazenamento de energia, e a coordenação e gestão de múltiplas fontes e cargas de energia.
Como o armazenamento de energia pode ajudar
O armazenamento de energia é um componente chave dos sistemas ópticos de armazenamento e carregamento, pois pode ajudar a equilibrar a oferta e a procura de electricidade, melhorar a fiabilidade e estabilidade do sistema e reduzir o custo de operação e a pegada de carbono do sistema.
Existem diferentes tipos de tecnologias de armazenamento de energia que podem ser utilizadas em sistemas ópticos de armazenamento e carregamento, tais como:
Baterias: Esses dispositivos convertem a energia química armazenada em energia elétrica. Podem ser utilizados em diferentes escalas, desde o nível doméstico até ao nível da rede, e tornaram-se mais baratos e mais eficientes nos últimos anos. Eles podem fornecer resposta rápida e alta potência para aplicações de curto prazo, como redução de pico, regulação de frequência e controle de tensão.
Hidro bombeada: Este método envolve bombear água morro acima em momentos de baixa demanda de energia e liberá-la através de turbinas para gerar eletricidade em momentos de alta demanda. É a forma mais utilizada de armazenamento de energia, especialmente para aplicações em larga escala. Ele pode fornecer armazenamento de baixo custo e longo prazo para aplicações de energia em massa, como nivelamento de carga, reserva giratória e black start.
Armazenamento de energia térmica: Esta técnica envolve armazenar calor ou frio em materiais como água, sal fundido, gelo ou materiais de mudança de fase. Pode ser usado para fornecer aquecimento ou resfriamento para edifícios ou processos industriais, ou para produzir eletricidade usando turbinas a vapor ou motores térmicos. Pode melhorar a utilização da energia solar térmica e reduzir a dependência de combustíveis fósseis.
Armazenamento de energia mecânica: Esta abordagem aproveita o movimento ou a gravidade para armazenar eletricidade. Os exemplos incluem volantes, ar comprimido e sistemas baseados em gravidade. Estas tecnologias podem fornecer uma resposta rápida e flexível às flutuações da rede e aos problemas de qualidade de energia.
Quais são os desafios dearmazenamento de energia
Embora o armazenamento de energia possa oferecer muitos benefícios para sistemas ópticos de armazenamento e carregamento, ele também enfrenta muitos desafios. Alguns deles incluem:
Custo: As tecnologias de armazenamento de energia ainda são caras em comparação com as centrais eléctricas convencionais baseadas em combustíveis fósseis. O custo do armazenamento de energia depende de vários fatores, como tipo, tamanho, localização e aplicação da tecnologia. O custo nivelado de armazenamento (LCOS), que mede o custo médio por unidade de eletricidade fornecida por um sistema de armazenamento ao longo da sua vida útil, varia amplamente entre diferentes tecnologias e regiões.
Desempenho: As tecnologias de armazenamento de energia têm características diferentes em termos de capacidade energética, capacidade energética, eficiência, vida útil e impacto ambiental. Isso afeta sua adequação para diferentes finalidades e cenários. Por exemplo, as baterias têm elevadas taxas de autodescarga e ciclo de vida limitado, enquanto as hidroeléctricas bombeadas têm elevados requisitos de terreno e impactos ambientais.
Confiabilidade: As tecnologias de armazenamento de energia têm de ser suficientemente fiáveis para satisfazer a procura de eletricidade em sistemas ópticos de armazenamento e carregamento, onde os cortes de energia podem ter consequências graves para clientes e empresas. Contudo, a fiabilidade do armazenamento de energia depende da disponibilidade e qualidade do recurso solar, bem como da concepção e operação do sistema. Por exemplo, um estudo de Wang et al. descobriram que o ajuste dinâmico de absorvedores ópticos em materiais de mudança de fase poderia melhorar a taxa de carregamento térmico solar em mais de 270% e triplicar a quantidade de energia térmica total armazenada.
Conclusão
O armazenamento de energia desempenha um papel importante nos sistemas ópticos de armazenamento e carregamento, pois pode ajudar a melhorar o desempenho e a economia da geração de energia solar e do carregamento de veículos elétricos. No entanto, o armazenamento de energia também enfrenta muitos desafios técnicos, económicos e sociais que precisam de ser abordados. Portanto, é necessária uma abordagem abrangente e integrada que considere não apenas as tecnologias de armazenamento de energia, mas também outros factores, como a avaliação dos recursos solares, a concepção e optimização do sistema, a integração e regulação da rede, o comportamento e a satisfação do cliente. Além disso, o desenvolvimento do armazenamento de energia deve estar alinhado com os objectivos e valores do desenvolvimento sustentável.