O que exatamente é o novo sistema de armazenamento de energia? Como desenvolvê-lo?
Quando o consumo de energia for baixo, utilize a energia elétrica para comprimir o ar na caverna de sal;
Quando o consumo de energia atinge o pico, o ar é liberado para acionar a turbina a ar e gerar eletricidade.
No projeto de armazenamento de energia por ar comprimido em caverna de sal em Jintan, Jiangsu, a caverna subterrânea de sal com mil metros de extensão foi transformada em um "banco de energia" de grande escala. Um ciclo de armazenamento de energia pode armazenar 300.000 kWh de eletricidade, o equivalente ao consumo de eletricidade de 60.000 moradores por dia.
Este sistema de armazenamento de energia por ar comprimido faz parte de uma nova família de sistemas de armazenamento de energia. Recentemente, meu país publicou o “14º Plano Quinquenal” de Implementação do Desenvolvimento de Novos Sistemas de Armazenamento de Energia, que propôs que, até 2025, os novos sistemas de armazenamento de energia passem da fase inicial de comercialização para a fase de desenvolvimento em larga escala, atendendo às condições para sua aplicação comercial em larga escala.
Então, o que exatamente é o novo armazenamento de energia? Como desenvolvê-lo durante o período do “14º Plano Quinquenal”?
De um modo geral, o novo armazenamento de energia refere-se a novas tecnologias de armazenamento de energia que não sejam o armazenamento por bombeamento, incluindo novas baterias de íon-lítio, baterias de fluxo, volantes de inércia, ar comprimido, armazenamento de energia de hidrogênio (amônia), armazenamento de energia térmica (fria), etc.
É claro que o armazenamento por bombeamento tradicional não é uma tecnologia ultrapassada. Atualmente, o armazenamento por bombeamento continua sendo a tecnologia de armazenamento de energia mais madura e econômica. Possui um modelo de negócios bem definido e é adequado para desenvolvimento e construção em larga escala.
É preciso saber que a energia eólica e a fotovoltaica "se alimentam do céu", e sua geração de energia é volátil e intermitente, ocorrendo em períodos de "calor extremo e sem vento" e "frio extremo e nublado". Com a aplicação em larga escala e em grande escala no futuro, aliada à transformação da energia a carvão e à desaceleração da nova capacidade instalada, se não houver vento, luz ou clima extremamente frio e congelante, a produção de energia eólica e fotovoltaica será drasticamente reduzida. E quem garantirá o fornecimento de energia?
O papel do armazenamento de energia pode ser entendido como o de um "banco de energia", carregando quando a energia eólica e fotovoltaica estão em alta ou quando o consumo de energia é baixo, e descarregando quando a produção de energia eólica é baixa ou o consumo de energia está em pico. Ele não só pode suavizar a geração instável de energia fotovoltaica e eólica, aumentando a proporção de energia renovável, como também cooperar com a energia térmica convencional, a energia nuclear e outras fontes de energia para fornecer serviços auxiliares, como regulação de pico e regulação de frequência para a operação do sistema elétrico, e melhorar a flexibilidade do sistema.
O ciclo de construção de sistemas de armazenamento de energia renovável é curto, a seleção do local é simples e flexível, a capacidade de adaptação é alta e a compatibilidade com o desenvolvimento e o consumo de novas energias é melhor. Essas vantagens são cada vez mais evidentes. É imprescindível acelerar a aplicação em larga escala de tecnologias avançadas de armazenamento de energia.
Por exemplo, o período de construção: o período de construção de uma central hidroelétrica de bombeamento é geralmente de 6 a 8 anos, o período de construção de um projeto de armazenamento de energia eletroquímica em novas instalações de armazenamento de energia é de 3 a 6 meses, e o período de construção de um novo projeto de armazenamento de energia por ar comprimido é geralmente de 1,5 a 2 anos.
Outro exemplo é a seleção do local e os cenários de aplicação: a seleção do local para usinas hidrelétricas de bombeamento geralmente requer um local com grande declive no terreno, mas com fortes benefícios de capacidade e grande escala de usina individual, sendo adequada para aplicações em larga escala e em nível de sistema no lado da rede elétrica; o volume da nova usina de armazenamento de energia individual pode ser grande ou pequeno, com forte adaptabilidade ambiental, e pode ser implantada de forma flexível em vários cenários de aplicação, como fornecimento de energia, rede elétrica e lado do consumidor, podendo ser usada como um complemento incremental para o armazenamento por bombeamento.
Considerando a capacidade de ajuste, a velocidade de resposta do novo sistema de armazenamento de energia eletroquímica é rápida, podendo responder em milissegundos a segundos.
Atualmente, o armazenamento de novas energias no meu país concluiu a transição da fase de pesquisa e desenvolvimento para a fase inicial de comercialização, tendo alcançado progressos substanciais. As baterias de íon-lítio, o armazenamento de energia por ar comprimido e outras tecnologias atingiram um nível de liderança mundial.
CATL
Por exemplo, na tecnologia de armazenamento de energia eletroquímica, nos últimos cinco anos, a densidade de energia das baterias de lítio representadas pela CATL mais que dobrou, a vida útil aumentou de duas a três vezes e o custo de aplicação caiu mais de 60%.
No passado, o armazenamento de novas energias era mais utilizado como parte auxiliar de usinas termelétricas para participar da regulação de frequência. Após a definição de sua posição independente no mercado, combinada com a futura implementação de políticas de preços de eletricidade, o armazenamento de novas energias poderá participar de forma independente do despacho conectado à rede, da liquidação de transações, etc., o que é favorável para acelerar o desenvolvimento do armazenamento de novas energias e o ritmo de sua comercialização.
No entanto, há um fenômeno que merece atenção: mais de 80% dos novos projetos de armazenamento de energia atualmente em construção utilizam baterias de íon-lítio, representando a maior proporção. Em 2021, entre os novos projetos de armazenamento de energia recém-colocados em operação na China, os dez principais fornecedores de tecnologia de armazenamento de energia com capacidade instalada são: Ningde Times, China National Energy Storage, EVE Power, Penghui Energy, Narada Power, Haiji Xin Energy, Lishen, Envision Power, China Innovation Aviation e Zhongtian Technology. Em 2021, entre os novos projetos de armazenamento de energia recém-colocados em operação na China, os dez principais fornecedores de sistemas de armazenamento de energia com capacidade instalada são: Shangneng Electric, Kehua Shuneng, Soying Electric, NARI Jibao, Sunshine Power, Shenghong Shares, Huazi Technology, Zhiguang Energy Storage, Inovance Technology e XJ.
Outros tipos, como baterias de fluxo, baterias de chumbo-ácido, armazenamento de calor e armazenamento de frio, representam uma proporção relativamente pequena. O desempenho geral do armazenamento de energia em baterias de lítio é bom, mas questões de segurança e recuperação de recursos ainda precisam ser resolvidas; as baterias de fluxo líquido são seguras e fáceis de reciclar e regenerar, mas o custo do sistema é relativamente alto.
Armazenamento de energia inovador: bateria de fluxo redox totalmente de vanádio
Diferentemente dos recursos de lítio, a China é um grande país em recursos de vanádio, com reservas que ocupam o primeiro lugar no mundo, e o poder de precificação também está em nossas próprias mãos, o que nos torna mais proativos.
A bateria de fluxo de vanádio puro é um tipo de bateria de fluxo que utiliza a mudança do estado de valência dos íons de vanádio para armazenar e liberar energia elétrica. Ela opera em temperatura e pressão normais. O eletrólito é uma solução aquosa. O processo de reação envolve apenas a mudança do estado de valência dos íons de vanádio. O eletrólito pode ser reciclado. Comparadas às baterias de íon-lítio, as baterias de fluxo redox de vanádio puro são mais seguras. A bateria de fluxo redox de vanádio puro possui um alto número de ciclos, chegando a mais de 15.000 vezes, e sua vida útil pode chegar a 20 anos.
Segundo relatos, a State Grid, a State Power Investment Corporation, o National Energy Group, o Huadian Group, o Datang Group e a Shanghai Electric, entre outras, estiveram envolvidas em projetos de baterias de fluxo redox de vanádio. Os primeiros sistemas de baterias de fluxo redox de vanádio a entrarem em operação na China foram o antigo projeto de armazenamento de energia eólica Guodian Longyuan Woniushi e o projeto de demonstração nacional da usina de armazenamento de energia com baterias de fluxo líquido de Dalian. Ambos os projetos utilizam a tecnologia de baterias de fluxo desenvolvida pelo Instituto de Física Química de Dalian da Academia Chinesa de Ciências. O relatório semestral de 2021 da Shanghai Electric mostra que a usina de armazenamento de energia com baterias de fluxo redox de vanádio de 1 MW/1 MWh, desenvolvida e fabricada pela própria empresa, passou com sucesso pela inspeção de aceitação no Parque Industrial de Energia Eólica no distrito de Haojiang, cidade de Shantou, província de Guangdong.
Segundo relatos, os líderes dos setores upstream, midstream e downstream da cadeia produtiva das baterias de fluxo redox de vanádio, representados pela Vanadium Titanium Co., Ltd., líder em produtos de vanádio com valor de mercado superior a 47 bilhões de yuans, e pela Dalian Rongke Energy Storage, estão trabalhando em conjunto com Panzhihua, a capital do vanádio e do titânio, para criar a “Capital Energética do Vanádio da China”.
Em outubro de 2022, a Vanadium Titanium Co., Ltd. e a Dalian Rongke assinaram um "Acordo de Joint Venture" para investir conjuntamente 31,61 milhões de yuans na criação da Sichuan Vanadium Energy Storage Technology Co., Ltd., na qual a Vanadium Titanium Co., Ltd. detinha 51% do capital social e a Dalian Rongke, os 49% restantes.
Em todo caso, o novo armazenamento de energia tornou-se imparável.
Ao mesmo tempo, o armazenamento de novas energias também é um importante suporte para atingir a meta de neutralidade de carbono no pico das emissões de dióxido de carbono, além de ser um canal importante para participar da competição internacional.
Atualmente, está se consolidando um sistema de inovação em tecnologia de armazenamento de energia verde que tem as empresas como principal agente, é orientado para o mercado e combina produção, educação, pesquisa e aplicação.
O armazenamento de energia em novas tecnologias é uma possibilidade para o futuro.
Data da publicação: 23/09/2023