Aplicação de sistemas de armazenamento de energia por baterias para a suavização de potência em usinas eólicas

Abstract

Com o crescimento acelerado da inserção de fontes renováveis de energia novos desafios estão surgindo. As fontes intermitentes, em função da dependência da energia na sua forma primária (que no caso das fontes do tipo eólica é o vento), intrinsecamente apresentam perfil de geração com elevada variabilidade e imprevisibilidade. As variações não controladas das fontes eólicas podem provocar efeitos indesejáveis nos sistemas elétricos, tal como a degradação dos indicadores de qualidade e confiabilidade, comprometimento da segurança sistêmica, com a possibilidade de ocorrência de instabilidades e flutuações de tensão não permitidas, aumento da complexidade da operação e a necessidade de acréscimos dos montantes de reservas operativas. Para que sejam mitigados esses impactos, uma das soluções em potencial é a instalação de Sistemas de Armazenamento de Energia (Energy Storage System – ESS), elemento com a capacidade de absorção local das variações de potência e energia da fonte renovável evitando a propagação dos efeitos de rampas rápidas para a rede. Nesse sentido, as este trabalho aborda a caracterização dos Sistema de Armazenamento de Energia por meio de Baterias eletroquímicas (Battery Energy Storage System – BESS) e o emprego visando a suavização de potência elétrica em usina híbrida (do tipo eólica com baterias). São descritos os principais métodos para suavização apresentados na literatura científica, com ênfase na estratégia de maior viabilidade técnico econômica. Por fim, é realizado um estudo de caso para uma instalação real em um parque eólico, localizado no Nordeste brasileiro, mais precisamente no Rio Grande do Norte, analisando-se no ambiente de simulação, assim como avaliando os dados em campo. O BESS em estudo tem uma potência de 1 MW e energia útil de 1,29 MWh. Os resultados obtidos mostram que o índice de suavização de potência na saída da geração eólica exibe ganhos de até 4% para ambas as situações, tanto nos dados simulado quanto nos reais, demonstrando que o BESS contribui significativamente para o cenário de fontes variáveis que possam causar impactos. Adicionalmente, a partir da análise de dados simulados, observa-se que o BESS pode trazer também benefícios na qualidade de energia se aplicado para um serviço remunerado (tal como no modo de operação visando arbitragem de energia), ou seja, há um ganho espontâneo associado, ainda que a funcionalidade de suavização de potência não seja diretamente aplicada exclusivamente para o sistema.