O armazenamento de energia fotovoltaica não é o mesmo que a geração de energia conectada à rede. Para aumentar o tamanho das baterias, bem como os dispositivos de carga e descarga, embora o custo inicial aumente de 20 a 40%, o escopo de aplicação é muito mais amplo. De acordo com as diferentes aplicações, os sistemas de armazenamento e geração de energia fotovoltaica são divididos em quatro tipos: sistemas de geração de energia isolados da rede, sistemas de armazenamento de energia isolados da rede, sistemas de armazenamento de energia conectados à rede e diversos sistemas híbridos de microrredes.
Sistema de geração de energia fotovoltaica fora da rede
Sistema de geração de energia fotovoltaica fora da rede (Off-Grid Photovoltaic Power Generation), com células solares integradas em calculadoras e relógios eletrônicos, que por sua vez são simples, com um painel solar, um carregador simples e uma bateria, constituindo o sistema de geração de energia fotovoltaica mais básico. Esse tipo de dispositivo é frequentemente usado por pastores para fornecer energia para rádios e iluminação noturna. Atualmente, também existem sistemas portáteis de energia solar.
Sistemas de armazenamento de energia conectados à rede e isolados da rede
Os sistemas fotovoltaicos, de acordo com a aplicação prática, apresentam uma variedade de características, incluindo sistemas de armazenamento de energia fora da rede, que se caracterizam tanto pela geração de energia conectada à rede quanto pelo armazenamento de energia e pela operação individual fora da rede. Em algumas áreas comerciais, devido à capacidade limitada dos transformadores, a geração de energia para sistemas fotovoltaicos não é permitida, assim como a instabilidade das redes elétricas regionais. Além disso, existem áreas onde o preço da energia na internet é muito baixo, com altas tarifas para uso individual e grande diferença de preço entre picos e vales de demanda. Nesses casos, a instalação de usinas fotovoltaicas é adequada para o uso de sistemas de armazenamento de energia conectados à rede ou fora da rede.
Os sistemas fotovoltaicos e de armazenamento de energia fora da rede têm quatro principais formas de gerar lucro:
1. Ao utilizar energia fotovoltaica para alimentar a carga, é possível definir o preço da eletricidade de acordo com o pico de produção, reduzindo os custos de energia.
2. Cobrar em horários de menor consumo e descarregar em horários de pico, utilizando a diferença de preço entre os períodos de pico e de menor consumo para obter lucro.
3. Não pode estar online, pode ser instalado para evitar o refluxo. O sistema fotovoltaico tem potência superior à potência da carga, e a energia não pode ser utilizada até ser armazenada na bateria.
4. Em caso de queda de energia na rede elétrica, o sistema passa a operar em modo isolado (off-grid). O sistema fotovoltaico continua a gerar eletricidade e a funcionar como fonte de energia de reserva, fornecendo energia fotovoltaica e da bateria para a carga através do inversor.
Em comparação com um sistema de geração de energia conectado à rede, um sistema isolado (off-grid) aumenta o custo do controlador de carga/descarga e das baterias em cerca de 30%, mas amplia seu escopo de aplicação. Primeiramente, pode ser configurado para gerar potência nominal durante o pico da tarifa de energia elétrica, reduzindo a conta de luz; em segundo lugar, pode ser carregado durante a baixa tarifa e descarregado durante o pico, gerando receita com a diferença entre os preços de pico e de baixa; em terceiro lugar, quando a rede elétrica falha, o sistema fotovoltaico continua funcionando como fonte de energia de reserva, e o inversor pode ser configurado para o modo isolado, permitindo que a energia gerada pelos painéis fotovoltaicos e pelas baterias alimente a carga.
Sistema de armazenamento de energia fotovoltaica conectado à rede
Sistemas de geração de energia fotovoltaica com armazenamento de energia conectado à rede podem armazenar o excesso de energia gerada, aumentando a proporção de autogeração e autoconsumo. Esses sistemas são utilizados em situações em que a autogeração e o autoconsumo fotovoltaico não podem ser injetados na rede, as tarifas de pico são muito mais caras do que as tarifas de frequência e as tarifas de autoconsumo são significativamente mais caras do que as tarifas de injeção na rede. O sistema é composto por um conjunto fotovoltaico quadrado formado por módulos de células solares, um controlador solar, um banco de baterias, um inversor conectado à rede, um dispositivo de detecção de corrente, uma carga e outros componentes. O controlador armazena parte da energia solar e fornece parte dela à carga quando a energia solar é maior do que a potência da carga. O sistema é alimentado por uma combinação de energia da rede e energia solar quando a energia solar não é suficiente para alimentar a carga. Após a retirada dos subsídios para energia fotovoltaica, sistemas de armazenamento de energia conectados à rede podem ser instalados antes da instalação de sistemas solares em alguns países e localidades, permitindo que a energia fotovoltaica seja totalmente autogerada e autoconsumida. O dispositivo de armazenamento de energia conectado à rede pode ser utilizado com inversores de diversos fabricantes, mantendo a configuração original. Quando o sensor de corrente detecta um fluxo de corrente para a rede, o dispositivo de armazenamento de energia é ativado, armazenando o excesso de eletricidade na bateria e, se a bateria estiver cheia, acionando o aquecedor elétrico de água. A bateria pode ser configurada para enviar eletricidade para a carga através do inversor quando o consumo da residência aumentar durante a noite.
Sistema de microrrede para armazenamento de energia
Um conjunto de células solares fotovoltaicas, um inversor conectado à rede, um conversor bidirecional PCS, uma chave de comutação inteligente, um banco de baterias e um gerador compõem o sistema de microrrede. Quando há luz, o conjunto fotovoltaico converte a energia solar em eletricidade. Em seguida, utiliza o inversor para alimentar a carga e o conversor bidirecional PCS para carregar o banco de baterias. Quando não há luz, a bateria utiliza o conversor bidirecional PCS para alimentar a carga. A microrrede é a solução mais eficiente para garantir a segurança da rede elétrica, pois pode aproveitar plenamente e de forma eficiente o potencial da energia limpa distribuída, minimizando as desvantagens da baixa capacidade, da geração de energia imprevisível e da baixa confiabilidade do fornecimento de energia independente. A operação segura do sistema serve como um complemento benéfico para a extensa rede elétrica. As microrredes podem ajudar consideravelmente as empresas tradicionais a se modernizarem, tanto em termos econômicos quanto de proteção ambiental. Especialistas afirmam que as aplicações de microrredes são diversas e podem variar em tamanho, de alguns quilowatts a dezenas de megawatts. As microrredes podem ser projetadas para necessidades que variam desde um único edifício até grandes instalações como indústrias, minas, empresas, hospitais e escolas.
No final de outubro de 2020, a Administração Nacional de Energia aprovou a implementação do “Código de Eficiência do Sistema de Energia Fotovoltaica”, que liberaliza totalmente a taxa de capacidade das usinas fotovoltaicas, com uma taxa de capacidade recomendada de até 1.
Oportunidade:As remessas de módulos fotovoltaicos para o mercado interno continuarão a aumentar significativamente a longo prazo, assim como as remessas de inversores. Uma alocação excessiva e racional pode resultar no menor LCOE (custo nivelado de energia), melhorar a TIR (taxa interna de retorno) do projeto e acelerar a promoção da paridade.
Desafio:Abandono de iluminação e a volatilidade da capacidade de sobreajuste e sobrecarga do inversor de geração de energia fotovoltaica.
O estabelecimento de um sistema padrão sólido para a indústria de armazenamento de energia envolve muitos elos de equipamentos, o desempenho dos equipamentos na cadeia industrial varia e incêndios e outros acidentes são um gargalo crucial que afeta o desenvolvimento do armazenamento de energia.
Esclarecer o status de mercado independente do armazenamento de energia: as instalações de armazenamento de energia podem ser combinadas com energia fotovoltaica, térmica e outras fontes de energia como um todo, para participar dos serviços de deslocamento de pico e de frequência do sistema elétrico e obter receita, mas também como uma entidade de mercado independente.
É necessário um apoio político diversificado e estável, bem como um apoio político industrial para o armazenamento de energia, que deve estar sincronizado com a liberalização do mercado, implementando simultaneamente políticas industriais diversificadas para diferentes cenários de aplicação.
O desenvolvimento energético futuro da China passará por um processo de alta emissão de carbono para baixa emissão de carbono e, finalmente, para emissão zero de carbono. No setor elétrico, a nova energia, partindo da substituição incremental de fontes de energia convencionais, começará gradualmente a substituir as fontes existentes, visando alcançar a paridade entre armazenamento de energia e novas fontes de energia no lado do consumidor e entre armazenamento de energia e novas fontes de energia na geração de energia. Espera-se que, até 2035, novas fontes de energia, como a fotovoltaica, representem mais de 30% da matriz energética, sustentando a tendência de crescimento do consumo de energia sem aumentar as emissões de carbono.
Seja a instalação de armazenamento de energia em sistemas de transmissão ou distribuição, seja em redes de compartilhamento de energia renovável ou em sistemas independentes de armazenamento de energia conectados à rede, o principal benefício reside na diversificação de modelos de operação para o mercado de energia.
A nova direção do desenvolvimento de energia limpa e renovável, com foco no armazenamento de energia conectado à rede, está gradualmente se consolidando em todo o mundo, com demonstrações em sistemas de armazenamento de energia eólica e solar. O armazenamento de energia, que dá suporte à energia fotovoltaica e eólica, contribui para a estabilização contínua e a regulação do uso da energia eólica e solar, entre outros benefícios econômicos, resultando em melhorias significativas.
