Armazenamento de energia: os projetos da Plenitude, a tecnologia e a história
Das baterias residenciais ao armazenamento à escala utility: a capacidade de armazenamento e o seu papel na transição energética.
Os sistemas de armazenamento permitem armazenar a energia produzida a partir de fontes renováveis e disponibilizá-la exatamente quando é necessária. A Plenitude contribui ativamente para esta evolução através de duas linhas estratégicas: por um lado, oferece soluções avançadasde armazenamento integradas com sistemas fotovoltaicos para maximizar o autoconsumo de famílias e empresas; por outro, desenvolve e gere grandes instalações de armazenamento à escala utility. Estas grandes infraestruturas, diretamente ligadas à rede elétrica, foram concebidas para funcionar em perfeita sinergia com os parques eólicos e fotovoltaicos aos quais estão associadas ou para operar de forma independente. Prestam serviços de regulação e estabilização, proporcionando flexibilidade na gestão do despacho e equilibrando continuamente a rede para responder à procura de energia em tempo real. Compreender o funcionamento destas tecnologias significa acompanhar a evolução de todo o setor, desde as baterias domésticas aos grandes sistemas internacionais de armazenamento.
O compromisso da Plenitude com o armazenamento em grande escala
Na Sardenha, a Plenitude desenvolveu a sua primeira instalação de armazenamento à escala utility em Itália. Localizada em Assemini, perto de Cagliari, está operacional desde junho de 2023, na mesma área industrial onde também se encontra uma central fotovoltaica de 23 MW, com a qual partilha algumas infraestruturas de ligação.
A instalação de Assemini foi construída com módulos de baterias baseados na tecnologia de fosfato de ferro-lítio (LFP) e representa um dos primeiros sistemas de armazenamento à escala utility ligados à Rede Nacional de Transporte italiana. A instalação presta o serviço de “fast reserve” de regulação ultrarrápida da frequência, com o objetivo de melhorar a estabilidade da frequência da rede, em coordenação com os serviços existentes. Além de contribuir para a segurança do sistema elétrico graças aos seus tempos de ativação muito rápidos, constitui um elemento fundamental para promover uma penetração cada vez maior das energias renováveis no mix energético italiano.
A presença da Plenitude no setor do armazenamento não se limita à Itália: esta instalação junta-se ao sistema de armazenamento de Guajillo, no Texas. A instalação está localizada junto a um dos maiores parques solares da Plenitude em operação, Corazon Solar Farm, para maximizar as sinergias operacionais. Irá prestar serviços de estabilização da rede elétrica local, contribuindo assim para a eficiência do sistema energético de toda a região.
Armazenamento: como funciona
Quer se trate de uma bateria doméstica ou de uma grande instalação à escala utility, o princípio subjacente aos sistemas de armazenamento de iões de lítio é o mesmo e é de natureza eletroquímica. Uma bateria é composta por dois elétrodos, um ânodo e um cátodo, imersos num meio condutor denominado eletrólito.
Durante o carregamento, os iões de lítio migram do cátodo para o ânodo, onde são armazenados sob a forma de energia química. Durante a descarga, o processo inverte-se: os iões regressam ao cátodo no interior da bateria, enquanto os eletrões fluem pelo circuito externo, gerando uma corrente elétrica contínua.
Esta continua a ser a tecnologia dominante no setor do armazenamento graças à sua capacidade de suportar um número muito elevado de ciclos de carga e descarga. Na última década, também foram desenvolvidas soluções alternativas, como as baterias de fluxo, que utilizam eletrólitos líquidos para armazenar energia e se caracterizam por uma longa vida útil e uma boa escalabilidade, especialmente em aplicações à escala utility.
Antes de poder alimentar as cargas domésticas ou ser injetada na rede, a corrente contínua armazenada nas baterias tem de ser convertida em corrente alternada através de um inversor. Trata-se de uma etapa indispensável tanto nos sistemas residenciais como nas instalações de grande dimensão, onde os inversores podem atingir potências da ordem dos megawatts.
O armazenamento residencial e o autoconsumo
O armazenamento desempenha também um papel fundamental na otimização do autoconsumo a nível residencial. As baterias estão geralmente ligadas ao sistema fotovoltaico e são dimensionadas de acordo com a sua capacidade de produção. Permitem armazenar o excesso de energia produzido durante as horas de exposição solar, disponibilizando-o durante os períodos sem produção direta, como as horas da tarde e da noite.
A integração entre o sistema fotovoltaico, a bateria e o inversor é essencial para maximizar o autoconsumo. O inversor não só converte a corrente contínua produzida pelos painéis em corrente alternada utilizável em casa, como também pode gerir o fluxo de energia para o sistema de armazenamento e para a rede elétrica, em função da produção, do consumo e do estado de carga da bateria.
O armazenamento para a estabilidade e flexibilidade da rede
A expansão das fontes renováveis, como a solar e a eólica, que são por natureza intermitentes e não programáveis, torna o armazenamento um elemento essencial para garantir a estabilidade da rede e a fiabilidade do abastecimento. As instalações de armazenamento, especialmente as de tipo utility, contribuem para equilibrar possíveis desequilíbrios entre a oferta e a procura, através de serviços de regulação da frequência e da tensão.
Através do mecanismo de time-shifting, estes sistemas otimizam a utilização da energia: absorvem o excesso de produção durante os períodos de baixa procura (overgeneration) para disponibilizar essa energia durante os períodos de pico.
O armazenamento desempenha também um papel estratégico na absorção da procura adicional de eletricidade. Neste contexto, a flexibilidade energética corresponde à capacidade de adaptar a produção e o consumo aos sinais do sistema. Graças à integração de sistemas de armazenamento, o utilizador evolui de prosumer para prosumager, um perfil capaz de gerir os seus próprios fluxos de energia para apoiar a rede quando necessário.
Num ecossistema integrado, os sistemas de armazenamento distribuídos podem ser agrupados para funcionar em sinergia como uma Central Elétrica Virtual (VPP). Esta configuração permite oferecer serviços de flexibilidade com tempos de ativação muito rápidos, contribuindo para a segurança do sistema elétrico. O resultado é um modelo de consumo mais eficiente, no qual o armazenamento em grande escala e as baterias domésticas cooperam para tornar cidadãos e empresas protagonistas do sistema energético.
Target raggiunti e prospettive future
A história: da pilha ao armazenamento
O desejo de conservar energia para a disponibilizar exatamente no momento em que é necessária acompanhou durante muito tempo a evolução humana. Durante milénios, as pessoas foram obrigadas a consumir os recursos no momento em que eram produzidos. A verdadeira viragem ocorreu com os estudos sobre eletricidade. Entre os séculos XVIII e XIX, a ideia de utilizar reações eletroquímicas para gerar e armazenar um fluxo de corrente mudou para sempre a nossa relação com a energia, desencadeando uma evolução tecnológica que chega até aos atuais sistemas de armazenamento.
1799
Invenção da pilha voltaica por Alessandro Volta.
Este dispositivo, composto por discos de cobre e zinco separados por tecidos embebidos numa solução salina, foi o primeiro a gerar um fluxo constante de eletricidade. Desde então, a investigação no domínio do armazenamento de energia deu grandes passos, conduzindo ao desenvolvimento de várias tecnologias, entre as quais as baterias de chumbo-ácido, ainda hoje utilizadas para o arranque de motores de combustão, e as baterias de níquel-cádmio.
1970 – 1980
Desenvolvimento das baterias de iões de lítio.
Graças à sua elevada densidade energética, baixo peso e longa vida útil, estas baterias conquistaram rapidamente o mercado da eletrónica de consumo, alimentando dispositivos como computadores portáteis, smartphones e tablets. Ainda hoje são a tecnologia dominante no setor do armazenamento graças à sua capacidade de suportar um número muito elevado de ciclos de carga e descarga.
2019
Prémio Nobel da Química atribuído a John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino. São considerados os principais responsáveis pelo desenvolvimento desta tecnologia.
2024
Utilização de baterias de fluxo no sistema de armazenamento ligado ao parque fotovoltaico da Plenitude em Ponticelle, Ravenna.
A integração cada vez mais profunda dos sistemas de armazenamento confirma que o desenvolvimento das fontes renováveis avança lado a lado com a capacidade de armazenar a sua energia. Graças à utilização de tecnologias avançadas e de modelos de agregação como as Centrais Elétricas Virtuais, o armazenamento ajuda a colmatar a diferença entre a natureza intermitente destes recursos e a necessidade de flexibilidade e programabilidade da rede. Por isso, apoiar o crescimento da capacidade de armazenamento significa investir num modelo de progresso capaz de gerar valor a longo prazo para todo o ecossistema elétrico.
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