Perguntas e Respostas Editorial - Mensagens-Chave para o Mercado de Armazenamento de Energia

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Atribuído a ANDY LYCETT, Gerente de País, Reino Unido e Irlanda, Sungrow

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O principal fornecedor mundial de inversores e sistemas de armazenamento de energia, a Sungrow já estabeleceu uma posição de liderança no mercado global de sistemas de armazenamento de energia de bateria (BESS). Andy Lycett é o Gerente de País da Sungrow para o Reino Unido e Irlanda, liderando a equipe de inversores fotovoltaicos e BESS da empresa.

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O armazenamento de energia cresceu enormemente como indústria nos últimos anos, e esse crescimento é amplamente antecipado para acelerar. Como o mercado de armazenamento de energia está se desenvolvendo e mudando à medida que cresce?

Resposta:

Até a última década, o armazenamento de energia era empregado principalmente para fornecer suporte a infraestrutura crítica e energia de backup UPS para empresas e organizações, como hospitais, centros governamentais e data centers, etc. Era um mercado especializado de nicho que competia ou complementava o gerador a diesel. Essa situação continuou até cerca de 10 anos atrás, quando a National Grid começou a realizar estudos e fornecer incentivos para serviços de rede. A proliferação de renováveis intermitentes é o principal motor.

Mais tarde, o Reino Unido implantou seu primeiro armazenamento de bateria em larga escala em Leighton Buzzard, demonstrando a adequação das baterias de íons de lítio nesta aplicação. O Reino Unido então aceitou que não poderíamos apenas usar baterias como backup, mas mais importante, elas poderiam fornecer valor para as redes nacionais e locais de distribuição atuando como oferta ou demanda para fornecer estabilidade na rede. Projetos adicionais de pesquisa e desenvolvimento solidificaram ainda mais a posição do ESS como uma tecnologia viável. Desde então, a indústria evoluiu enormemente.

Na visão da Sungrow, a indústria de ESS do Reino Unido realmente começou a acelerar uma vez que a National Grid introduziu o esquema EFR de 200MW alguns anos depois, e então percebeu-se que havia não apenas oportunidades de adiamento de atualizações, mas também uma oportunidade de serviços auxiliares. O armazenamento de bateria então permitiu que os investidores ganhassem retornos mais rápidos, tipicamente dentro de um período de 5 a 10 anos. Mais e mais empresas começaram a explorar o uso de BESS para preencher a lacuna entre armazenamento de longo prazo, diesel e gás, mas a maioria dos grandes players ainda estava bastante hesitante em relação à tecnologia devido ao alto CAPEX, risco percebido e falta de financiamento para concretizar projetos.

Uma vez que os grandes players começaram a apoiar projetos BESS no Reino Unido ao investir solidamente em projetos reais, isso acelerou ainda mais a mudança. Cada vez mais, mais investidores começaram a avaliar os riscos e recompensas, à medida que os preços das baterias continuavam a cair e a cadeia de suprimentos amadurecia. Eles estavam prontos para aproveitar a oportunidade inicial de construir sistemas de armazenamento de bateria em larga escala com base em modelos financeiros sólidos com pagamentos FFR e TRIADs como base. As utilities logo seguiram, implantando grandes BESS em alguns de seus próprios sites, e a partir daí, a indústria estava rapidamente avançando em direção a incentivos de rede mais maduros. Os preços das células de bateria continuaram caindo e bancos, fundadores institucionais e investidores de capital tornaram-se cada vez mais confortáveis com o armazenamento de energia em baterias.

Assim, ao longo dos últimos 10 anos, a indústria enfrentou uma variedade de desafios. No início, tentava encontrar fontes de receita não apenas de serviços de backup, mas também como provedor de serviços de rede; mais tarde, era uma questão de estabilidade de receita acumulada e criar um caso de negócio sólido combinando esses diferentes serviços auxiliares. Mais recentemente, o desafio tem sido usar a rota correta para o serviço de mercado por meio de provedores e agregadores para demonstrar aos investidores que a tecnologia BESS é realmente financiável a longo prazo. Isso tem sido auxiliado por otimizadores de bateria especializados que usam sua experiência em mercados e modelagem para prever as estratégias de receita corretas para proprietários e operadores.

Hoje em dia, há um foco adicional nos elementos de confiabilidade e risco do setor, assim como no uso da última iteração de produtos para satisfazer as necessidades das seguradoras para operação segura do sistema. A indústria também está passando por desafios completamente novos na forma de disrupção da cadeia de suprimentos, principalmente devido à volatilidade induzida pela Covid, resultando em preços mais altos, prazos de entrega mais longos e menos segurança de oferta. Embora esta situação não continue para sempre, está causando e continuará a infligir desconforto a curto prazo, muito provavelmente até o final de 2022. No entanto, a Sungrow acredita que, à medida que a cadeia de suprimentos se torna cada vez mais madura, a competição se consolidará, e o foco principal para os fabricantes de produtos será melhorias contínuas do sistema, por exemplo, para se tornar cada vez mais confiável, seguro e mais econômico.

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Quais são alguns dos desafios que a indústria deve superar para se tornar e permanecer uma parte fundamental da transição global para fontes de energia de baixo carbono?

Resposta:

A Sungrow acredita que todas as partes do setor precisarão se envolver para se tornar e permanecer um pilar fundamental da transição energética. No entanto, os participantes do mercado são principalmente empresas e operadores de rede, e, em última análise, investidores, que são orientados pelo mercado. Portanto, como parte do caminho para a descarbonização global, os regulamentos governamentais em todo o mundo desempenharão um papel importante. Este será um dos principais desafios, incentivando os reguladores a implementar uma política onde anteriormente não havia nenhuma, em um esforço para dirigir e estimular o mercado na direção certa. Isso criará então uma base sólida para a indústria florescer, como vimos com o PV. Por exemplo, a National Grid introduziu uma variedade de serviços auxiliares diferentes para bateria, como EFR, FFR, TRIADS, Mecanismo de Equilíbrio, etc., e o regulador do Reino Unido removeu barreiras como o limite de 50MW para planejamento nacional, a cobrança dupla e taxas como geradores embutidos, etc.

Para a Sungrow, como fabricante de equipamentos e fornecedora de sistemas de armazenamento de energia, o foco está no desenvolvimento de PCS, Controlo e BMS mais eficientes para soluções técnicas ainda mais robustas e eficientes, que são escaláveis para permitir uma implementação rápida, ao mesmo tempo que são mais competitivas do que a geração anterior.

Para os parceiros EPC, o desafio é entender os produtos futuros no mercado e como fazer o melhor uso deles dentro das restrições de planejamento, rede, custo de construção, etc. Eles também procurarão os fabricantes para aumentar a eficiência de custos. Os parceiros EPC e desenvolvedores também têm que fazer a escolha certa ao selecionar um fabricante para trabalhar. Eles precisam encontrar um parceiro confiável que possa oferecer um relacionamento de longo prazo. A Sungrow tem um histórico de 25 anos fornecendo sistemas e serviços, e tem operado no Reino Unido desde 2014, e trabalha com os principais desenvolvedores e EPCs de primeira linha, entregando alguns sistemas recordes, como o perfilado 100MW/100MWh ESS em Minety, Wiltshire.

Obviamente, outras organizações no setor terão seus próprios desafios também, como empresas de utilidade e geração de eletricidade. Seu principal desafio será como equilibrar seus interesses comerciais com os clientes e a rede. Agregadores terão que utilizar algoritmos cada vez mais complexos para otimizar fluxos de receita. Provedores de sistemas de controle terão que minimizar o atraso e aumentar a confiabilidade das soluções. Seguradoras, solicitadores e financiadores terão que adaptar projetos e contratos a um perfil de risco cada vez maior, para corresponder às flexibilidades aprimoradas das células. Quanto aos fornecedores de células de bateria, seu desafio é desenvolver células de bateria mais inovadoras para se adaptar a serviços de rede cada vez mais exigentes e requisitos de desempenho de arbitragem.

À medida que mais Sistemas de Armazenamento de Energia são implantados, os serviços de reciclagem eventualmente se tornarão uma parte fundamental do ciclo de vida do sistema. Em resumo, a indústria precisará de mais instalações de reciclagem. A capacidade atual de reciclagem é lamentavelmente inadequada para o que está por vir, então este é outro obstáculo que a indústria enfrenta. No entanto, isso não é um problema insuperável, e com o tempo, a capacidade será estabelecida conforme o mercado cresce. Ainda estamos nos estágios iniciais. Até 2025-2027, os primeiros locais de armazenamento de baterias atingirão o fim de sua vida útil de 10 anos, e a indústria precisa garantir que haja instalações adequadas até então. Isso não é apenas para fins regulatórios e ambientais, mas também para reutilizar baterias secundárias, especialmente LFP, pois estas têm uma vida útil de quase 20-25 anos, bem como os minerais e materiais preciosos contidos nas células, prontos para serem reutilizados novamente.

É claro que existem desafios em todos os setores da indústria, mas com alguma regulação e política clara do governo, deveríamos ter vendido a base para operar. O setor fotovoltaico mostrou como a indústria de renováveis pode ser resiliente, e como mesmo quando há enormes desafios, encontramos uma maneira de navegar por eles ou contorná-los. Com todos os stakeholders trabalhando juntos, podemos fazer da indústria ESS um sucesso próspero por muitos anos, e ajudar a facilitar uma transição rápida e suave para um futuro de baixo carbono.

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Quais são algumas das principais tendências tecnológicas que você acha que moldarão a implantação de armazenamento de energia a) durante 2022 e b) entre agora e 2030?

Resposta:

Durante 2022

O termo Armazenamento de Energia abrange uma variedade de tecnologias, incluindo armazenamento mecânico, armazenamento eletroquímico e assim por diante. Nosso foco está nas tecnologias-chave que impactam o armazenamento eletroquímico, o que é pertinente às químicas de bateria que estão sendo implantadas comercialmente em 2022.

Gestão Térmica das células de bateria é de vital importância para o desempenho e longevidade de qualquer sistema ESS. Com exceção do número de ciclos de trabalho e da idade das baterias, tem o maior impacto no desempenho.

PV+ESS Acoplado em CCcomeçará a desempenhar um papel mais importante à medida que os ativos de geração existentes buscam otimizar o desempenho. A energia fotovoltaica e o BESS estão desempenhando um papel importante no progresso para o zero líquido. A combinação dessas duas tecnologias tem sido explorada e aplicada em muitos projetos. Mas a maioria deles é acoplada em CA. O sistema acoplado em CC pode economizar o CAPEX dos equipamentos primários (sistema inversor/transformador, etc.), reduzir a pegada física, melhorar a eficiência de conversão e diminuir a redução da produção fotovoltaica no cenário de altas relações CC/CA, o que pode ser benéfico comercialmente. Esses sistemas híbridos tornarão a saída fotovoltaica mais controlável e despachável, aumentando o valor da eletricidade gerada. Além disso, o sistema ESS será capaz de absorver energia em momentos baratos, quando a conexão seria redundante, maximizando assim o ativo de conexão à rede.

Sistemas de armazenamento de energia de duração mais longaTambém começará a proliferar em 2022. 2021 foi certamente o ano do surgimento de PV em escala de utilidade no Reino Unido. Os cenários que se adequam ao armazenamento de energia de longa duração incluem nivelamento de pico, mercado de capacidade; melhoria da taxa de utilização da rede para reduzir custos de transmissão; alívio das demandas de carga de pico para reduzir investimentos em atualização de capacidade e, finalmente, redução dos custos de eletricidade e intensidade de carbono. O mercado está clamando por armazenamento de energia de longo prazo. Acreditamos que 2022 marcará o início da era dessa tecnologia.

BESS Residencial Híbrido desempenhará um papel importante na revolução da produção/consumo de energia verde no nível doméstico. BESS residencial híbrido, econômico e seguro, que combina o PV do telhado, a bateria e um inversor bidirecional plug-and-play para alcançar uma micro-rede doméstica. Com o aumento dos custos de energia afetando e a tecnologia pronta para ajudar a fazer a mudança, esperamos uma rápida adoção nesta área.

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Entre agora e 2030

Existem vários fatores que afetarão a implantação do sistema de armazenamento de energia entre 2022 e 2030.

O desenvolvimento de novas tecnologias de células de bateriaque podem ser aplicados em usos comerciais irão avançar ainda mais a implantação de sistemas de armazenamento de energia. Nos últimos meses, vimos um grande aumento nos custos das matérias-primas do lítio, o que leva a um aumento no preço dos sistemas de armazenamento de energia. Isso pode não ser economicamente sustentável. Esperamos que na próxima década, haja muita inovação no desenvolvimento de baterias de fluxo e na transição de estado líquido para estado sólido. Quais tecnologias se tornarão viáveis dependerá do custo das matérias-primas e da rapidez com que novos conceitos podem ser trazidos ao mercado.

Com a velocidade aumentada de implantação de sistemas de armazenamento de energia de bateria desde 2020,reciclagem de bateriasdeve ser levado em consideração nos próximos anos ao alcançar o 'Fim da Vida'. Isso é muito importante para manter um ambiente sustentável. Já existem muitas instituições de pesquisa trabalhando na pesquisa de reciclagem de baterias. Elas estão focando em temas como 'Utilização em Cascata' e 'Desmontagem Direta'. O sistema de armazenamento de energia deve ser projetado para permitir facilidade de reciclagem.

A estrutura da rede elétrica também afetará a implantação de sistemas de armazenamento de energia. No final da década de 1880, houve uma batalha pela dominância da rede elétrica entre sistemas AC e DC. Sabemos agora que o sistema AC venceu e é agora a base da rede elétrica, mesmo no século XXI. No entanto, esta situação está mudando, com a alta penetração de sistemas eletrônicos de potência desde a última década. Podemos ver o rápido desenvolvimento de sistemas de potência DC desde alta tensão (320kV, 500kV, 800kV, 1100kV) até Sistemas de Distribuição DC. O armazenamento de energia por bateria pode seguir essa mudança de rede na próxima década mais ou menos.

Hidrogénio. Este é um tópico muito quente em relação ao desenvolvimento de futuros sistemas de armazenamento de energia. Não há dúvida de que o hidrogénio desempenhará um papel importante no domínio do armazenamento de energia. Mas durante a jornada de desenvolvimento do hidrogénio, as tecnologias renováveis existentes também contribuirão massivamente. Já existem alguns projetos experimentais usando PV + ESS para fornecer energia à Eletrólise para produção de hidrogénio. O ESS garantirá um fornecimento de energia verde/ininterrupto durante o processo de produção, que é a verdadeira 'Energia limpa para todos'.

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Onde a indústria e seus clientes podem encontrar as maiores oportunidades paracustos mais baixosemaximizar o valorde soluções e serviços de armazenamento de energia?

Resposta:

Instalar sistemas de duração mais longa

A única certeza dos fluxos de receita futuros derivados dos sistemas ESS é que eles são incertos! Os Sistemas de Armazenamento de Energia devem ser projetados para serem à prova de futuro, a fim de se adaptarem às necessidades em mudança de uma rede cada vez mais descarbonizada e volátil e dos mecanismos de mercado que suportam a entrega de energia aos usuários finais. O que é verdade durante a pandemia é que surgiram oportunidades inesperadas para a operação lucrativa dos sistemas, pois a volatilidade nos preços da energia foi impactada não apenas pela destruição da demanda, mas também pelas restrições de oferta impulsionadas pela escassez de gás causada por eventos geopolíticos e padrões climáticos atípicos. Consequentemente, há um renovado interesse em sistemas de duração mais longa com mais receita derivada da capacidade energética.

Use tecnologia à prova de futuro para um futuro incerto

No centro do valor do Armazenamento de Energia está seu valor como tecnologia de equilíbrio. Um sistema ESS pode gerar receita tanto ao carregar quanto ao descarregar. Olhando para o futuro, podemos esperar um padrão similar de eventos que tornaram o ESS tão atrativo nos últimos anos? A resposta é um retumbante sim. Cada nova implantação em escala de rede de uma tecnologia renovável cria volatilidade adicional de oferta localmente e nacionalmente. Somado a isso, a destruição de demanda pode ocorrer novamente inesperadamente, pois uma resposta global rápida na forma de um desligamento econômico durante uma pandemia emergente é agora uma realidade. À medida que os combustíveis fósseis, por exemplo, gás natural, se tornam mais escassos, seu custo como combustível de equilíbrio só aumentará, e assim usar ESS para equilibrar o sistema elétrico se tornará comparativamente mais atrativo. Além disso, a natureza imprevisível dos novos padrões de demanda causados pela eletrificação do transporte e do calor, impulsionada por legislação e pela agenda de redução de carbono, criará oportunidades inesperadas para ESS. A mudança pode ser rápida e os sistemas podem precisar ser redirecionados para aproveitar novos fluxos de valor.espaço

Reduzir custos operacionais melhorando o aquecimento, resfriamento e tecnologia de conversão de energia do sistema

Como fabricante, a Sungrow pensou na prova futura de uma forma considerada. Nosso novo sistema resfriado a líquido significa que as células de bateria dentro do sistema operam a uma temperatura uniforme e ótima, aumentando seu desempenho e longevidade. Seu Estado de Saúde é melhorado por mais tempo (quando comparado com sistemas resfriados a ar da geração anterior) e a Eficiência de Viagem de Ida e Volta do sistema é melhorada usando menos energia para se manter quente ou frio. Isso reduz custos durante a vida do sistema e, por sua vez, aumenta a lucratividade, dia após dia. Além disso, a inclusão de conversores/otimizadores DC:DC dentro da infraestrutura do sistema significa que novos módulos de bateria podem ser incorporados ao sistema sem serem impactados pelo desempenho de módulos mais antigos. Em essência, isso significa que a energia do sistema pode ser “completada” durante a vida do sistema sem substituir todo o contêiner de bateria para cumprir obrigações contratuais ou oportunidades de mercado emergentes. Da mesma forma, se oportunidades de mercado ou serviços de rede favorecerem durações mais longas, contêineres de bateria adicionais podem ser conectados a inversores bidirecionais existentes para aumentar a capacidade de energia geral do sistema.

Maximizar o valor de uma conexão à rede com restrição de terra

Locais de ESS com conexões de rede substanciais são frequentemente limitados pela disponibilidade limitada de terra. À medida que as receitas de negociação aumentaram e os sistemas de duração mais longa se tornaram mais populares, mais energia é necessária em uma pegada originalmente destinada a um sistema menor. A Sungrow respondeu aumentando a densidade energética de seus sistemas sem comprometer a segurança. Ao usar tecnologia de resfriamento líquido com sistemas de supressão de incêndio à base de água, podemos aumentar a densidade energética do sistema em até 30%, diminuindo o espaço necessário para parar a contaminação do risco de incêndio. Como os sistemas resfriados a líquido também são integrados em nossa fábrica, temos a vantagem adicional de diminuir o tempo de instalação, o que reduz o risco e os custos de mão de obra para o desenvolvedor e evita atrasos relacionados ao clima.

Considere uma abordagem de sistema inteiro para o design

A Sungrow concentra-se em adquirir as células de bateria mais eficientes, seguras e econômicas de uma variedade de parceiros e fabrica seus próprios módulos de bateria, o que significa que pode aumentar a eficiência do sistema pensando no sistema como um todo, em vez de como componentes individuais. Também utiliza tecnologia de aquecimento e resfriamento patenteada, testada e comprovada desenvolvida para conversores eólicos para melhorar o desempenho do sistema. O foco na eficiência de ida e volta de todo o sistema resulta em custos operacionais mais baixos para o proprietário do sistema.

Novas aplicações como buffering

A revolução do carregamento de VE está sobre nós e há uma corrida por locais que estão bem localizados em redes rodoviárias ou instalações de clientes, mas também têm capacidade de rede suficiente para as demandas de energia aumentadas do carregamento rápido. Os custos de atualização da rede podem ser extremamente proibitivos, mas usar um sistema ESS para amortecer a demanda da rede pode ser uma maneira eficaz de evitar a necessidade de reforço.

Como a necessidade de gerenciar a demanda de pico é esporádica, o sistema ESS poderia ser disponibilizado para negociação ou serviços de rede em outros momentos do dia ou da noite. Portanto, não só poderia haver custos mais baixos de instalação da infraestrutura de carregamento, mas também o retorno sobre a despesa de capital poderia ser muito mais rápido devido a outras receitas empilhadas. A Sungrow já implantou sistemas para clientes que adotam essa abordagem.

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Quais são as coisas mais importantes a considerar ao fazer um investimento em equipamentos ou projetos de armazenamento de energia?

Resposta:

Escolhendo o fornecedor certo: Experiência é vital

Há muitos novos entrantes inexperientes fornecendo equipamentos para o Mercado de Armazenamento de Energia. Os clientes precisam ter a garantia de que estão contratando um provedor confiável que tem experiência em superar os complexos desafios que um projeto de ESS traz. Um provedor experiente como a Sungrow, com implantações globais de ESS de múltiplos gigawatt-hora, pode aconselhar o cliente na fase de design sobre potenciais armadilhas encontradas anteriormente e como evitá-las. Erros custosos, como subespecificar as capacidades de aquecimento e resfriamento do ESS, podem, portanto, ser evitados. A Sungrow está constantemente melhorando a operabilidade e eficiência de seus sistemas, alimentando o conhecimento de projetos anteriores no processo de P&D.

Facilidade de Instalação

Existem muitos fatores externos que podem impactar a rentabilidade de um projeto ESS durante a fase de construção. Como as baterias são bens perecíveis e podem ser afetadas pelo clima e atrasos no transporte, o perfil de risco e a gestão da qualidade de um projeto podem ser melhorados ao usar um sistema totalmente integrado off-site, como o Sungrow Liquid Cooled ESS. Isso significa que o tempo desde a chegada do sistema até o teste de aceitação no local, aprovação da rede e operação comercial pode ser encurtado, e outros fatores têm menos oportunidade de atrasar o programa. Isso também reduz o custo de financiamento de projetos, pois os prazos são muito melhorados.

Capacidade de serviço local

Um dos desafios do ESS tem sido apoiar os sistemas além da fase inicial de instalação. Como os sistemas têm partes móveis que podem se desgastar, os clientes precisam buscar fornecedores com equipes experientes que possam responder rapidamente, mas também tenham conhecimento e expertise para resolver problemas e reduzir o tempo de inatividade do sistema. Maior disponibilidade significa maiores receitas, portanto, suporte local é absolutamente necessário. A Sungrow recrutou uma equipe dedicada com habilidades híbridas que não só entendem as questões técnicas das baterias em si, mas também podem atender e resolver problemas com os sistemas de conversão de energia que são a força motriz do ESS. Nossa equipe de serviço local no país é apoiada por um armazém de peças de reposição, o que significa que as reivindicações de garantia podem ser tratadas rapidamente.

Custos de Operação do Sistema

A eficiência é o nome do jogo. Qualquer análise comercial que se concentre apenas nos custos iniciais usando um cálculo simples de £/MWh ignorará o fato de que um sistema eficiente, seguro e confiável será mais lucrativo a longo prazo. A Sungrow tem trabalhado na eficiência de seus sistemas considerando o sistema como um todo e não de forma fragmentada.

Loja de parada única

É tentador para os desenvolvedores misturar e combinar diferentes elementos do sistema e adquirir diferentes componentes do sistema de diferentes fabricantes para uma vantagem de custo a curto prazo. No entanto, ao fazer isso, eles perdem os benefícios de ter uma equipe multiqualificada integrada para resolver os problemas, uma garantia para cobrir todo o sistema e uma contraparte responsável. A Sungrow apoia os clientes durante todo o processo de design, entrega, implantação e operação. A Sungrow atua como um parceiro de longo prazo, buscando repetir o sucesso em vez de apenas instalar e esquecer.