O mercado de armazenamento de energia na rede elétrica está crescendo rapidamente, impulsionada por preços em queda e políticas governamentais de apoio.

Com base em nossa pesquisa sobre a operação e custos de redes de eletricidade, especialmente os benefícios das novas tecnologias, estamos confiantes de que o armazenamento de energia pode transformar a maneira como os proprietários americanos, empresas e serviços públicos produzem e usam energia.

Atos de equilíbrio

Armazenamento de energia neste contexto significa simplesmente economizar eletricidade para uso posterior. É como ter um monte de baterias recarregáveis, mas muito maiores do que os do seu celular e provavelmente conectados à rede.

Após um crescimento médio anual de cerca de 50 por cento por cinco anos, a indústria de eletricidade dos EUA instalou um total de 1 gigawatt-hora de nova capacidade de armazenamento entre 2013 e 2017, de acordo com a firma GTM Research. Isso é o suficiente para alimentar 16 milhões de laptops por várias horas. Embora essa quantidade de armazenamento seja inferior a 0,2 por cento da quantidade média de eletricidade que os EUA consomem, os analistas preveem que as instalações dobrarão entre 2017 e 2018 e, em seguida, continuarão se expandindo rapidamente nos EUA e em todo o mundo.

Para ver por que essa tendência é tão importante, considere como a eletricidade funciona.

É necessário um mundo oculto de complexidade e uma série de atos de equilíbrio delicados para fornecer energia a residências e locais de trabalho, pois a rede elétrica historicamente tem pouca capacidade de armazenamento. Depois de ser gerado em usinas de energia, a eletricidade geralmente viaja pelas linhas de força à velocidade da luz e a maior parte dela é consumida imediatamente.

Sem meios para armazenar eletricidade, as concessionárias precisam produzir apenas o suficiente para atender à demanda 24 horas por dia, incluindo os horários de pico.

Isso torna a eletricidade diferente da maioria das indústrias. Imagine o que aconteceria se as montadoras tivessem que fazer isso. No momento em que você comprou um carro, um trabalhador teria que expulsá-lo do portão da fábrica. As linhas de montagem aumentariam e desacelerariam constantemente com base nos caprichos do consumidor.

Parece enlouquecedor e ridículo, direito? Mas os operadores da rede elétrica basicamente conseguem isso, equilibrar oferta e demanda a cada poucos segundos, ligando e desligando as usinas de energia.

É por isso que um boom de armazenamento faria uma grande diferença. O armazenamento cria o equivalente a um armazém para armazenar eletricidade quando é abundante para outras vezes quando é necessário.

Força de alongamento

O armazenamento de energia pode ajudar de várias maneiras, servindo essencialmente como um canivete suíço para redes elétricas. Pode ajudar a equilibrar as flutuações de energia de curto prazo, gerencie a demanda de pico ou atue como um backup para prevenir ou se recuperar de quedas de energia.

E pode ser implantado em qualquer escala e em qualquer ponto da rede, de um pequeno sistema de armazenamento doméstico a um reservatório hidrelétrico bombeado grande o suficiente para abastecer uma pequena cidade. Embora o armazenamento consuma um pouco de eletricidade em vez de produzir, torna o negócio de eletricidade mais eficiente economicamente. Conforme o volume de armazenamento aumenta, esperamos que as grades se tornem mais estáveis ​​e flexíveis.

O armazenamento também pode fazer uma grande diferença com a eletricidade gerada por meio da energia solar ou eólica - que só pode ser aproveitada quando o sol está brilhando e o vento está soprando.

Mas, em geral, ainda não é necessário para esse propósito. Embora essas indústrias estejam crescendo rapidamente, a energia eólica gera apenas cerca de 6% da eletricidade dos EUA e a energia solar, menos de 2%. Atualmente, as redes de eletricidade podem usar quase toda essa energia à medida que é produzida.

Operadores de rede, acostumados a gerenciar a oferta e demanda variável de energia, podem gerenciar a imprevisibilidade extra que obtêm da energia eólica e solar agora. Mas como utilitários, empresas e consumidores trazem mais energia renovável online, a grade pode se tornar mais difícil de equilibrar sem armazenamento adicional.

Para ter certeza, os operadores de usinas hidrelétricas já armazenam energia há muito tempo. Os EUA têm capacidade para armazenar cerca de 22 gigawatts em hidrelétricas bombeadas, cerca de 2 por cento da capacidade de geração dos EUA. No entanto, sua dependência de grandes reservatórios de água, que não pode ser facilmente construído perto de mercados de energia, limita o potencial de crescimento desta opção energética.

Competindo com o gás natural

Assim que o armazenamento de energia aumentar, as concessionárias atenderão à demanda de pico mais facilmente com menos capacidade total e menos usinas de energia. Se eles podem contar com armazenamento para fornecer energia durante as horas de alta demanda, em vez de construir novas usinas de energia, ele pode economizar dinheiro ao redor.

Mas o armazenamento não é o único jogo da cidade - outras tecnologias oferecem benefícios semelhantes. As concessionárias podem instalar novas linhas de transmissão ou contar com gás natural flexível, que é essencialmente o maior concorrente para armazenamento de energia.

A geração de gás natural produz cerca de um terço da eletricidade do país hoje e oferece muitos dos mesmos benefícios do armazenamento, uma vez que essas usinas são fáceis de ligar e desligar. Os preços relativamente baixos do gás natural, menos da metade do que eram há uma década devido ao hydrofracking generalizado, provavelmente diminuíram o crescimento do armazenamento de energia até agora.

O gás natural se tornou cada vez mais popular para geração de energia, deslocando a demanda por carvão desde 2000. Mas se o armazenamento ficar barato o suficiente, esta equação pode mudar e o armazenamento pode ameaçar a economia da geração de gás natural.

Ajuda do governo e baterias melhores

Um dos motivos pelos quais essa indústria está crescendo é que está recebendo um impulso do governo.

Califórnia, Maryland, Nova Jersey e Nevada estão subsidiando o armazenamento, obrigando sua adoção ou ambos. Uma medida semelhante está pendente na legislatura do Havaí.

E apesar dos esforços da administração Trump para maximizar a extração de combustível fóssil, o governo federal está agora estabelecendo as bases regulatórias para a indústria de armazenamento competir diretamente em mercados abertos de energia no atacado pela primeira vez.

As melhorias na tecnologia fizeram a diferença, também. Tecnologia de bateria, liderado pelo mesmo design de íon de lítio que alimenta os telefones celulares, está fazendo grandes avanços e ficando muito mais barato.

As baterias de íon-lítio são responsáveis ​​pela maior parte dessa nova onda de armazenamento de energia conectado à rede e pelo componente crítico dentro do número cada vez maior de veículos elétricos americanos. Por exemplo, a bateria de íon-lítio usada no Tesla Powerwall, um sistema de bateria doméstica, é o mesmo que a empresa utiliza em seus veículos.

As baterias de lítio em escala de rede costumam ser diferentes das usadas nos carros, mas usam a mesma tecnologia básica. O preço dos sistemas de bateria de íon-lítio em escala de utilidade caiu 40 por cento em apenas cinco anos, para cerca de US $ 1, 200 por quilowatt-hora em 2015 de cerca de US $ 2, 100 em 2010 e devem continuar caindo.

O futuro

A grade atualmente tem relativamente pouco armazenamento pela mesma razão que apenas cerca de 200, Mil dos 17,2 milhões de veículos que os americanos compraram em 2017 eram elétricos:hoje é caro.

Os veículos elétricos ainda não economizam dinheiro para a maioria dos motoristas dos EUA. Mas especialistas de mercado projetam que a propriedade de veículos elétricos custará menos do que veículos convencionais movidos a gasolina dentro de uma década e continuará a ficar mais barata depois disso.

Da mesma forma, para a rede elétrica, se o armazenamento ficar barato o suficiente, seu mercado potencial pode se expandir de 1 gigawatt-hora para dezenas ou até centenas de gigawatts-hora.

Se ou quando isso acontecer, energia eólica e solar se tornariam mais competitivas, Cada vez mais substituindo carvão e gás natural - agora as duas principais fontes de energia elétrica do país. E esse armazenamento mais barato também tornaria os veículos elétricos mais acessíveis, reduzindo a quantidade de gasolina e diesel que os americanos consomem. As indústrias elétrica e automotiva operam quase da mesma maneira que faziam há 50 anos. Mas um mundo de baterias de baixo custo os mudaria de maneiras empolgantes e sem precedentes.

Não importa o que aconteça, acreditamos que o armazenamento é "à prova de futuro" porque funciona bem na grade atual e com uma ampla variedade de outras tecnologias. Se as indústrias eólica e solar mantiverem seu ritmo atual (e provavelmente o farão), o armazenamento se tornará ainda mais valioso. Mas se a rede for em outra direção - contando mais com grandes e caras usinas de geração, por exemplo - o armazenamento tornaria mais fácil gerenciar a demanda de pico sem capacidade excedente. Mesmo que não possamos dizer exatamente como será a grade do futuro, estamos bastante confiantes de que o armazenamento o manterá funcionando de novas maneiras.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.