.
O Southwest Research Institute desenvolveu um novo sistema modular de barragens de aço projetado para resolver problemas de armazenamento de energia que dificultam a integração de recursos renováveis na matriz energética. O sistema modular de barragem de contraforte de aço m-Presa
facilita a rápida construção de sistemas de reservatórios emparelhados para armazenamento e geração de energia em escala de rede usando energia hidrelétrica de armazenamento bombeado em circuito fechado (PSH), reduzindo os custos de construção de barragens em um terço e reduzindo os cronogramas de construção em metade.
Os sistemas de energia elétrica usam PSH para balanceamento de carga. O método usa a energia potencial gravitacional da água, bombeada de um reservatório de altitude mais baixa para um reservatório de altitude mais alta, usando energia elétrica excedente de baixo custo e fora dos horários de pico para operar as bombas. Durante períodos de alta demanda elétrica, a água armazenada retorna ao reservatório inferior, acionando turbinas para produzir energia elétrica. Embora as perdas do processo de bombagem signifiquem que consome mais energia do que gera, o sistema cria valor ao fornecer mais electricidade durante os períodos de pico de procura, quando os preços da electricidade são mais elevados, o que mitiga os desafios associados às enormes oscilações diárias de energia intermitente, variável e energia renovável livre de carbono, como energia solar e eólica.
“A energia hidrelétrica reversível é responsável por aproximadamente 95% de todo o armazenamento de energia nos EUA, e as usinas PSH modernas têm uma eficiência de ida e volta que se aproxima de 80%”, disse o Dr. Gordon Wittmeyer, hidrólogo da Divisão de Química e Engenharia Química do SwRI. “No entanto, apenas uma central PSH de tamanho moderado e 40 MW foi construída nas últimas duas décadas nos EUA. Três factores impedem a rápida implantação da PSH: custo de construção, tempo de construção e potenciais impactos ambientais. O SwRI desenvolvido O sistema m-Presa aborda todos esses três problemas.”
Os factores de custo que continuam a dissuadir novos investimentos em PSH incluem grandes custos de capital – até 5.000 dólares por kW de capacidade instalada – e a falta de sinais claros de preços de armazenamento de energia. O projeto m-Presa poderia reduzir os custos de construção para US$ 1.500 por kW de capacidade instalada, tornando o PSH competitivo com outros modos de armazenamento de energia de longo prazo.
O tempo para construir reservatórios também é um componente de custo significativo. Muitas vezes são necessários 10 anos para localizar, conceber, construir e comissionar uma central PSH convencional, numa altura em que os investidores privados estão a obter retornos de 10 anos ou menos com parques solares e eólicos subsidiados. A redução do tempo entre o início do projecto e a geração de receitas poderia tornar o PSH mais atraente do que outras soluções utilizadas para gerir grandes oscilações diárias na geração solar, tais como centrais de gás não sustentáveis ou sistemas de armazenamento de energia de bateria de curta duração.
“Propomos unidades hidrelétricas bombeadas de circuito fechado, armazenando água em reservatórios superiores e inferiores, represados por barragens construídas a partir de módulos de aço estrutural pré-fabricados”, disse Wittmeyer. “Esses módulos de aço estrutural podem ser transportados em reboques planos de tamanho padrão para permitir a construção modular rápida de barragens de contraforte de 10 a 40 pés de altura que podem abranger uma ampla variedade de áreas de superfície e volumes de água.”
Os potenciais impactos ambientais da construção de reservatórios são outro impedimento significativo à adopção de PSH ao represar um curso de água natural. Os potenciais impactos ambientais associados ao PSH de circuito fechado podem ser reduzidos ou evitados se os reservatórios superiores e inferiores forem criados através da construção de barragens totalmente fechadas, separadas dos riachos ou rios naturais.
“O sistema m-Presa utiliza barragens de aço fortes e de longa duração para criar represas de água que podem armazenar centenas a milhares de MWhs de energia para fornecer energia durante períodos de pico de demanda e fornecer serviços auxiliares para a estabilidade da rede”, disse Wittmeyer. “Uma unidade PSH usando o sistema m-Presa pode ser construída em menos da metade do tempo necessário para unidades PSH tradicionais que usam aterros de terra ou barragens de concreto para reter água.”
O sistema m-Presa será apresentado no estande 313 da Clean Currents Conference em Cincinnati, de 10 a 13 de outubro.
.
