O custo do armazenamento de energia será crítico para determinar quanta energia renovável pode contribuir para a descarbonização da eletricidade. Mas até onde devem cair os custos de armazenamento de energia? Em um estudo publicado em 7 de agosto na revista Joule , Os pesquisadores do MIT respondem a esta pergunta. Eles quantificam as metas de custo para tecnologias de armazenamento para permitir que a energia solar e eólica com armazenamento alcance a competitividade com outras fontes de energia sob demanda. Eles também examinam quais tipos de baterias e outras tecnologias podem atingir esses alvos.

"Uma das principais fontes de incerteza no debate sobre o quanto a energia renovável pode contribuir para a profunda descarbonização da eletricidade é a questão de quanto o armazenamento de energia pode ser melhorado", diz a autora sênior Jessika Trancik, um professor associado de estudos de energia no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. "Diferentes suposições sobre o custo do armazenamento de energia estão subjacentes a divergências significativas entre uma série de avaliações, mas pouco se sabia sobre quais custos seriam realmente competitivos e como esses custos se comparam às tecnologias de armazenamento em desenvolvimento. Então, decidimos abordar esse problema de frente. "

"Quantificar as metas de custo para armazenamento de energia exigiu um novo insight, "Trancik diz, 'sobre como os padrões de fornecimento de energia renovável, e flutuações neste fornecimento, comparar com os perfis de demanda de eletricidade. Grandes, mas infrequentes, eventos de escassez de energia solar e eólica são críticos para determinar quanto armazenamento é necessário para energias renováveis ​​para atender a demanda de forma confiável, e é importante entender as características desses eventos. "

No papel, Trancik e seus colegas estimaram os custos de uso do armazenamento junto com a energia eólica e solar para fornecer vários perfis de produção de maneira confiável ao longo de vinte anos. Eles então estimaram metas de custo para armazenamento de energia que permitiriam às usinas atingir competitividade de custo com fontes de eletricidade tradicionais. Eles também avaliaram as tecnologias atuais e futuras de armazenamento de energia em relação à meta de custo estimada.

O modelo dos pesquisadores otimiza os custos de armazenamento usando qualquer combinação de armazenamento e energia solar e eólica que forneça o menor custo de eletricidade. Isso muitas vezes significa superdimensionamento da capacidade solar e eólica em relação a uma saída pretendida, para diminuir a quantidade de armazenamento necessária.

A análise também explorou as características que distinguem várias opções de armazenamento. Algumas tecnologias são mais adequadas para armazenar de forma econômica grandes quantidades de energia, mas produzindo-as lentamente, em menor potência, enquanto outros podem armazenar de maneira econômica pequenas quantidades que podem ser rapidamente descarregadas em alta potência. Portanto, o modelo precisava capturar essas diferenças, Trancik diz.

A pesquisa descobriu que tecnologias com custos de capacidade de armazenamento de energia abaixo de US $ 20 / kWh podem permitir uma carga de base de custo competitivo que está disponível o tempo todo ao longo de um período de vinte anos, embora este alvo varie com o perfil de saída do alvo e localização. Eles descobriram que os custos da eletricidade respondem mais aos custos da capacidade de armazenamento de energia do que à capacidade de energia.

A pesquisa mostrou que "é fundamental reduzir os custos dos materiais e de fabricação que contribuem para o custo da capacidade de armazenamento de energia, "Trancik diz." A meta numérica que estimamos, que varia com a localização, pode significar uma queda de 90% nos custos de armazenamento em relação às tecnologias atuais. É uma grande queda, mas algumas tecnologias tendem a melhorar muito, como vimos no caso de painéis solares, por exemplo."

"Contudo, e mais importante, há outro fator que poderia aumentar esta meta consideravelmente e permitir que tecnologias mais caras armazenem energia renovável de maneira competitiva, que é usar tecnologias complementares por uma pequena porcentagem do tempo, "Trancik diz. Permitir que o sistema de energia renovável deixe de atender à demanda por apenas cinco por cento das horas em um período de vinte anos pode reduzir pela metade o custo da eletricidade renovável, relatam os pesquisadores.

“O truque é descobrir como fornecer eletricidade pelos 5% das horas restantes. É aí que precisamos concentrar nossos esforços. Isso poderia ser realizado com tecnologias de geração suplementares, ou talvez gerenciamento do lado da demanda, "Trancik diz. A expansão da rede de transmissão de eletricidade também pode ajudar a mitigar as flutuações do fornecimento de energia renovável, ela diz.

A equipe está explorando opções para tecnologias suplementares de baixo custo e baixo carbono. Eles também estão trabalhando para modelar como certas direções de pesquisa e economias de escala podem ajudar a reduzir os custos das tecnologias de bateria.