Energy Storage System for a Peak Shaving Application - Proposta de Artigo

Esse texto tem como objetivo apresentar a proposta de artigo para o curso de Armazenamento de Energia. Por meio dos estudos e pesquisas aprofundadas até agora, já é possível definir uma temática e assim começar a trabalhar no projeto.

O trabalho vai ter como objetivo utilizar um sistema de armazenamento para uma aplicação de Peak Shaving em um Microgrid. No primeiro momento, se mostra necessário o levantamento dos trabalhos relacionados com o assunto, o estado da arte, e também aprofundamento nos estudos de armazenamento de energia e microgrid. A procura por modelos e aplicações já existentes é uma saída para melhor entendimento prático e correlacionamento com a teoria. É objetivo do trabalho realizar simulações no ambiente Simulink do MATLAB e apresentar resultados satisfatórios.

O Peak Shaving é uma aplicação de armazenamento de energia com grande potencial para se tornar importante no futuro das redes inteligentes. É um processo de achatar a curva de carga , reduzindo a quantidade máxima de carga e deslocando-a para tempos de menor carga. Nos casos em que o pico de carga coincide com o pico do preço da eletricidade, também pode fornecer uma redução no custo de energia.

Optimal coordination between generation and storage under uncertainties - Chapter 12

Neste texto, será tratado o entendimento do décimo segundo capítulo do livro " Energy Storage at Different Voltage Levels ", escrito por Dinghuan Zhu. Este capítulo tem como objetivo fornecer algumas ideias sobre como encaixar os dispositivos de armazenamento de energia no ambiente de rede em constante evolução, com cada vez mais geração renovável.

Com o crescimento das fontes renováveis de energia Solar e Eólica, manter o equilíbrio entre geração e carga dentro dos sistemas elétricos de potência torna-se cada vez mais desafiador. Os sistemas de armazenamento de energia são reconhecidos como uma saída para solução na integração dessas fontes da rede. Podendo dar destaque às tecnologias com tempo de resposta rápido, que se tornam mais efetivas que muitos geradores convencionais. 

Tradicionalmente, o balanço de energia é realizado pelo controles de frequência primário, secundário e terciário. O controle de frequência primário é uma estratégia proporcional, usada de forma local por geradores para regular a frequência. O controle de frequência secundário utiliza uma estratégia integral para regular a frequência e os fluxos de conexão. Já o controle terciário é uma estratégia baseada em otimização relacionada ao despacho de renováveis e despacho econômico.

Essas estratégias podem não ser suficientes para acompanhar as evoluções que estão ocorrendo no setor, seque a lista de fatores que corroboram com isso:

1. O controle primário e secundário não são designados para responder rapidamente no caso de desequilíbrio na energia;
2. Variações rápidas de energia na saída são prejudiciais para geradores convencionais;
3. Essa estrutura não leva em conta o aumento das incertezas pela introdução dos renováveis no nivel terciário, podendo resultar num despacho economicamente ineficiente;
4. A estrutura tradicional não leva em conta o "State of Charge" dos arranjos com armazenamento de energia, podendo prejudicar a segurança da operação como um todo.

A new two-level approach

A abordagem redesenhada, agora consiste em dois níveis, o nível de Controle de Frequência Avançado (AFC) e nível de Despacho Estocástico Ótimo. O AFC incorpora o controle primário e a tarefa de regulação de frequência no controle secundário. O segundo é baseado no Controle Preditivo por Modelos Estocásticos (SMPC), que leva em consideração não somente as incertezas dos renováveis e a demanda, mas também realiza uma previsão "look-ahead horizon".

O nível de despacho estocástico ótimo coleta todos os dados relevantes da parte física do sistema para realizar uma otimização estocástica a cada 5 ou 15 minutos, produzindo parâmetros otimos para geração e armazenamento que serão implementados pelo nível de AFC no tempo de intervalo. 

Nesta nova abordagem, a coordenação entre geradors convencionais e o armaznamento de energia é feio de acordo com suas capacidades. Os geradores regulares são responsáveis pela região de baixa frequência no espectro das flutuações de energia, enquanto os dispositivos de armazenamento com capacidade de resposta rápida são responsáveis pela região de alta frequência. Esse arranjo é chamado de "time-scale matching".

AFC Level

Na sua essência, o AFC é uma estratégia que une os controles primário e secundário. As duas características desejadas são o paradigma do controle descentralizado do controle primário tradicional e a funcionalidade na restauração da frequência do controle secundário tradicional. Esse nível de controle opera de forma contínua e em tempo real. Sua utilização apresenta robustez e estabilidade, assim como simplicidade na estratégia de controle.

O objetivo principal desse nível de controle é regular a frequência nos barramentos de geração, também é objetivo minimizar a requisição de rampas nos geradores convencionais e minimizar os desvios do estado de carga dos armazenadores.

Essa estratégia demonstra o comportamento de um controle prporcional-integral (PI). As duas principais barreiras para a ação descentralizada de controle PI para regular frequência são: controladores de frequência locais são projetados baseados no conhecimento da unidade geradora local; e no compartilhamento de energia entre geradores em respostas a desvios de frequência não é claro quando varios controladores PI são colocados no sistema, por mais que a estabilidade seja garantida.

Para primeira barreira, é essencial que uma associação cooperativa entre os geradores através de um melhor interação por meio da linha de transmissão, precisa ser mais explícita. Já a segunda barreira pode sr solucionada com a implantação e Unidades de Medição Fasorial (PMU's), para auxiliar na sincronização.

Stochastic optimal dispatch level   

A motivação principal para utilizar uma optimização estocástica nesse nível é que esse estratégia permite uma melhor forma de lidar com problemas do mundo real e com incertezas. Lidar com incertezas é um desfio que surge quando existe a inclusão de renováveis na rede elétrica. Outra preocupação é garantir uma operação segura dos sistemas de armazenamento.

O SMPC é uma tecnologia de controle avançado que integra a vantagem de inclusão de incertezas na programação estocástica e a capacidade de antecipar o comportamento futuro do sistema de destino ao tomar decisões de controle preditivo ao modelo. O controlador SMPC apenas implementa a ação de controle do primeiro estágio de um problema de dois estágios em cada etapa do tempo. A decisão do segundo estágio na teoria da programação estocástica é uma coleção de ações recursivas que precisam ser tomadas a cada resultado aleatório para as incertezas consideradas.

Esse capítulo também também apresenta um estudo de caso e demonstra os resultados, que em conclusão, mostrando que as soluções porpostas apresentam melhores desempenhos com relação ás estratégias tradicionais. É muito interessante análisar as respostas gráficas do primeiro controlador para melhor entendimento.

Energy Storage in Microgrids - Chapter 3

Neste texto, será tratado o entendimento do terceiro capítulo do livro " Energy Storage at Different Voltage Levels ", escrito por Hamidreza Nazaripouya e Yubo Wang, que abordaram o conceito de armazenamento de energia dentro do contexto das microgrids .

Os microgrids têm conquistado uma atenção significativa como uma nova estrutura nos sistemas elétricos de potência que pode operar junto a rede elétrica tradicional ou em modo ilhado. Essa estrutura pode proporcionar um serviço de qualidade quanto a segurança, confiabilidade e resiliência no na operação da rede elétrica promovendo mais flexibilidade na operação,  suprimento de energia para cargas críticas e também reconfiguração apropriada para atender condições de catástrofe.

Contudo, ainda existem diversos desafios técnicos quanto ao planejamento de controle, intermitência das fontes de energias renováveis (RES), incertezas nas cargas, entre outros aspectos. Sistemas de Armazenamento de Energia se mostram como uma solução para garantir qualidade energética, estabilidade dinâmica, confiabilidade e controlabilidade dos microgrids na presença de RES.

Microgrid Challenges

Microgrid Stability

Quando a operação é conectada na rede, a rede principal soluciona o desencontro entre carga e geração. Assim, quando a geração do microgrid não é suficiente, o deficit é compensado pela rede, já quando existe uma produção excedente, o que não for utilizado é injetado de volta para rede principal. Nesse modo, a rede principal  mantém a estabilidade da frequência para todo o sistema.

Já no modo de operação ilhado, o próprio microgrid é responsável por garantir a estabilidade do sistema gerenciando os recursos. Nesse modo está preocupado em investigar estabilidade para pequenos distúrbios e estabilidade para transitórios, em ambos casos de frequência e tensão.

A regulação de frequência e tensão pelos microgrids é altamente dependente das estratégias de controle aplicadas na Geração Distribuída (DG's). As características dinâmicas de GD's, os ranges variados que afetam no tempo de resposta e a baixa impedância junto com capacidade de sobre-corrente da interface de inversores, fazem com que a análise de estabilidade se torne complexa.

No padrão IEEE Standart 399-1997, subclasses 8.6.3, 8.6.4, 8.6.5 e 8.6.6, propõe um guia geral de padrões para o estudo da performance de estabilidade com a finalidade de determinar se um sistema apresentará desempenho aceitável nas condições de operação. Já a norma IEEE 1547.4 cobre os assuntos chaves para planejamento e operação de microgrids.

Microgrid Power Management 

As tecnologias de um microgrid  requerem um sistema gerenciador de energia autônomo e robusto, quando comparado com sistemas convencionais de energia, esse precisa enfrentar novos desafios relacionados a uma arquitetura híbrida AC/DC, fontes energéticas intermitentes, modos multi-operacionais, cargas variadas.

Além de garantir o suprimento das cargas locais, o sistema deve atender com optimização da operação atingindo mínimo custo, perda e manutenção, e máxima eficiência, confiabilidade e sustentabilidade. Com a presença da RES, os sistemas devem analisar diversos cenários que vão interferir na operação e controle.

Concluindo, o sistema de gerenciamento deve considerar a transição entre os modos ilhado e conectado a rede de um microgrid. Essa transição deve ser suave e pouco impactante no sistema, para evitar problemas que podem causar instabilidade e também o colapso do sistema.

Microgrid Power Quality and Reliability

A grande penetração de DG's degrada a qualidade da energia elétrica devido a natureza intermitente dos recursos e fluxo reversível de energia. Também são preocupações para qualidade energética em microgrids: transição entre modos ilhado/conectado na rede, cargas não-lineares, cargas estocásticas, cargas com demanda de energia reativa consideráveis. Assim, é possível encontrar desafios quanto flutuação de energia, interrupção da tensão, tensão oscilante, queda de tesão, pico de tensão, desvio na frequência, harmônicos, entre outros aspectos.

No padrão IEEE Standart 1250: Guide for Identifying and Improving Voltage Quality in Power System, as problemas de qualidade de energia são classificados em duas categorias básicas: Qualidade de Tensão Contínua e Distúrbios.

Energy Storag Technologies

As aplicações dos sistemas de armazenamento de energia estão altamente correlacionadas com a tecnologia desses sistemas. As características como tempo de resposta, potência e classificações de energia, temperatura de operação, peso e volume são a base para seleção do tipo de armazenamento para determinada aplicação.

A tabela a seguir sintetiza os parâmetros de cada tecnologia a serem destacados, junto das aplicações. 

Energy storage applications in microgrids 

Stability Enchancement

Sistemas de Armazenamento de Energia são utilizados em microgrids para manter a estabilidade da tensão durante os dois modos de operação conectado e ilhado, e estabilidade de frequência durante a operação no modo ilhado.

• Voltage Stability
• Frequency Stability

Energy Management

O armazenamento de energia pode ser considerado como uma fonte despachável / carga controlável no planejamento de gerenciamento de energia, fornecendo mais flexibilidade para o relaxamento das restrições e otimização da função objetivo em problemas de gerenciamento de energia.

• Reducing the complexity of energy management problem  
• Time-shifting of generation and demand  
• Reducing power loss and improving efficiency  

Power quality improvement  

A baixa qualidade da energia afeta negativamente a operação, eficiência e custo de manutenção de componentes e cargas do microgrid. Providenciando serviços como suporte de tensão e frequência, correção do fator de potência, equilíbrio de fase, compensação harmônica e compensação na intermitência de renováveis, os sistemas de armazenamento de energia podem proteger a carga no local contra os eventos que afetam a qualidade de energia.

• Renewable intermittency compensation 
• Voltage support 
• Power factor correction 
• Phase balancing 
• Harmonic compensation

 Reliability improvement

A confiabilidade do microgrid pode ser definida como a capacidade deste para atender à demanda de eletricidade dos consumidores em quantidade e com a qualidade solicitada por eles. Sistemas de Armazenamento de Energia oferece energia de reserva aos clientes, reduz interrupção de energia e melhora a confiabilidade.

• Ride-through and bridging  
• Resource adequacy  

Resiliency improvement  

A resiliência do microgrid refere-se à capacidade do sistema de suportar e se recuperar de perturbações, além de minimizar a duração, intensidade e os impactos negativos de eventos desfavoráveis. No momento das contingências, a energia sistemas de armazenamento podem ser gerenciados adequadamente para controlar o fluxo da rede, manter o fornecimento/equilíbrio de demanda e evitar instabilidade.

Challenges and barriers 

 

Alto custo e falta de regras, regulamentação e padrões são os desafios que devem ser superados para permitir a implantação generalizada de armazenamento de energia. No entanto, não há dúvidas de que o armazenamento de energia será um componente inseparável de futuros microgrids, com rápida redução de custo e melhoria de desempenho, novos mercados e aplicações serão abertos para armazenamento de energia.

  

CAES - DOE Global Energy Storage Database Office of Electricity

Aprofundando os estudos das tecnologias de armazenamento de energia, com a proposta de utilizar a base de dados do DOE (Departament of Energy) para buscar projetos atuais e o cenário mundial da tecnologia que objeto de estudo. Dando continuidade com segmento de armazenamento de energia por ar comprimido (CAES), a pesquisa traz como retorno alguns projetos com destaque no mercado.

Angas A-CAES Project

Localizado no Sul da Austrália, é o primeiro avançado de armazenamento de energia por ar comprimido do país. Assim como os outros projetos que serão relatados nesse texto, é utilizado a tecnologia produzida pela Hydrostor. Na escolha do reservatório geológico, é explorado uma mina de Zinco para utilizar uma caverna apropriada para aplicação. O sistema se apresenta em construção, com um investimendo de 9 milhões de doláres, de diferents fundos de interesse, com tempo de funcionalidade estimado de 30 anos de duração.

Com capacidade nominal de 5000 kW, sendo despachada para o mercado, essa central de armazenamento  provém inércia síncrona, deslocamento de carga, regulação de frequência, suporte nos serviços e confiabilidade da rede. Apresenta também grande potencial na integração de renováveis no sistema elétrico. 

Toronto A-CAES Technical Demonstration Facility

Este projeto está em operação desde 2015, com capacidade nominal de 660 kW, localizada em Toronto, essa foi a primeira central de CAES conectadas na rede que utiliza método adiabático em seu processo, o que pode ser chamado de "livre de combustível fósseis. Mostrando-se bastante útil no armazenamento de energia a longo prazo, esse projeto atende os seguintes serviços na rede: arbitragem, alimentação reserva no caso de faltas e referência nesse tipo de tecnologia.

A instalação demonstrou a capacidade da A-CAES de desempenhar um papel significativo no mercado de armazenamento de energia de longa duração globalmente.

Goderich A-CAES Commercial Demonstration Facility

Localizado em Goderich, Ontario, também utiliza tecnologia da Hydrostor, livre de emissões provenientes de combustíveis fosseis (adiabática). O projeto é contratado pela Sistema Elétrico Independente de Ontario (IESO) para atender capacidade de pico, serviços auxiliares e participação completa no mercado de energia. Com capacidade nominal de 1750 KW, é uma aplicação comercial em escala de utilidade da tecnologia e o maior sistema CAES sem combustível (adiabático) do mundo, em conformidade com todos os requisitos / normas de interconexão, tempo de atividade, desempenho e despacho, conforme estabelecido pela IESO. O projeto comprova a capacidade da tecnologia A-CAES da Hydrostor de participar de um mercado avançado de eletricidade e de fornecer uma variedade de serviços de rede. Com ele, a Hydrostor opera os dois primeiros sistemas A-CAES sem combustível (adiabáticos) do mundo.

Segue o vídeo do funcionamento fornecido pela companhia desenvolvedora dos projetos listados neste texto: https://youtu.be/kvyuzSto0vU

Por meio da base de dados do DOE, foi possível encontra alguns projetos com dados importantes para os estudos contínuos dessa turma, permitindo encontrar aplicações que não foram encontradas antes na pesquisa tradicional.

                                                          Referências

DOE Global Energy Storage Database Office of Electricity : https://www.energystorageexchange.org/

Angas A-CAES (Advanced Compressed Air Energy Storage) Project – Hydrostor: https://www.energystorageexchange.org/projects/62781

Goderich A-CAES (Advanced Compressed Air Energy Storage) Commercial Demonstration Facility – Hydrostor: https://www.energystorageexchange.org/projects/62777

Toronto A-CAES (Advanced Compressed Air Energy Storage) Technical Demonstration Facility – Hydrostor: https://www.energystorageexchange.org/projects/62766

Hydrostor Advanced Compressed Air Energy Storage: https://www.hydrostor.ca/

SANDIA Report - Capítulo 1

     O primeiro capítulo do relatório estudado tem como objetivo abordar o papel dos sistemas de armazenamento de energia no contexto das transformações que estão ocorrendo no setor energético, não deixando de levantar o histórico desses sistemas. Também faz parte desse capítulo detalhar os serviços e benefícios inerentes às tecnologias de armazenamento.
     Quando é revisado o histórico da difusão desse tipo de tecnologia, no passado as instalações de armazenamento eram utilizadas para suprir demandas adversas e realizar manobras para arbitrar preços e gerir oferta e procura no setor de energia. Nessa época, esse tipo de estratégia impulsionou a construção de centrais de armazenamento baseadas em hidro bombeamento. Já nos final dos anos 80's foram identificados outras aplicações e serviços com o avançar das tecnologias.

      O relatório enumera as diversos tipos de serviços e aplicações, são eles:

1. Bulk Energy Services (Serviço em Grande Escala);
2. Ancillary Services (Serviços Auxiliares);
3. Transmition Infrastructure Services (Serviços da Infraestrutura de Transmissão); 
4. Distribution Infrastructure Services (Serviços da Infraestrutura de Distribuição);
5. Costumer Energy Management Services (Serviços de Gerenciamento do Consumidor).

     Nos serviços em grande escala, temos "Electric Energy Time-Shift', que consiste em armazenar energia quando o preço está em baixa e utilizar esta energia no momento de alta, ou até mesmo vender. Essa estratégia também tem funcionalidade para geração de renováveis com características intermitentes, realizando armazenamento no excesso de produção e utilizando essa energia na falta de geração. Outro serviço é "Electric Supply Capacity", que provém energia nos momentos de pico de consumo quando existe uma limitação da capacidade de geração central o também por uma questão de mercado.

     Para os serviços auxiliares, é citado o serviço de "Regulation", esse tem como objetivo manter a frequência da rede estável e garantir boa performance de controle para distúrbios e controle no equilíbrio de energia, de acordo com os padrões. Também está nessa categoria o serviço "Spinning,Non-Spinning and Suplemental Reserves", se trata de uma capacidade reserva de energia para suprir quando uma parte dos recursos de alimentação normal estão inacessíveis.
      Ainda na linha de serviços auxiliares se enquadra o "Voltage Suport", esse serviço é essencial para gerar energia reativa (VAR), com a finalidade de deslocar a reatância da rede elétrica. Outro serviço é o "Black Start", os sistemas de armazenamento podem fornecer uma reserva de energia  que pode ser utilizada para energizar linhas de transmissão e distribuição para auxiliar em trazer estações ao funcionamento depois de falha catastrófica.

   Nos serviços da infraestrutura de transmissão, o "Transmition Upgrade Deferral" permite um adiamento das atualizações e investimentos nas linhas de transmissão por meio da implantação de sistemas de armazenamento para acompanhar mudanças de cargas de uma determinada região. Já o "Transmition Congestion Relief"  tem direcionamento evitar congestionamento relacionado a taxas e custos de transmissão, a energia é armazenada quando não ocorre congestionamento e realiza descarga durante períodos com pico de demanda. Outros usos estão ligados a modularização e aumento da capacidade de carga na transmissão.

     Na categoria de serviços da infraestrutura de distribuição, os sistemas de armazenamento podem garantir, assim como na transmissão, uma janela no período de atualização dos equipamentos, como transformadores, e também agregar no suporte de tensão dos sistemas de distribuição.

      No contexto da geração distribuída e nos avanços dentro das redes elétricas, os serviços de gerenciamento de energia do consumidor passam a ganhar destaque, alcançando um certo protagonismo no cenário. A lista abaixo enumera esses serviços e também traz conhecimento descrito no relatório:

• Power Quality: O serviço de qualidade de energia elétrica envolve o uso de armazenamento para proteger as cargas do cliente no local a jusante (do armazenamento) contra eventos de curta duração que afetam a qualidade da energia fornecida. São esses eventos: variações na magnitude de tensão; variações na frequência primaria; fator de potência baixo; harmônicos e interrupções no serviço.
• Power Reliability: Um sistema de armazenamento pode efetivamente suportar as cargas do cliente quando houver uma perda total de energia de uma fonte utilitária.
• Retail Energy Time-Shift: Envolve armazenamento usado por usuários finais de energia para reduzir seus custos gerais de eletricidade. Os clientes realizam o armazenamento fora do horário de pico, em períodos que o preço do varejo de energia elétrica é baixo, então descarrega a energia durante os períodos em que aplicam-se os preços do horário de pico.
• Demand Charge Management: O armazenamento de eletricidade pode ser usado pelos consumidores para reduzir seus custos gerais, reduzindo sua demanda durante os períodos de pico especificados pela agência.

      A tabela a seguir resume todas as considerações técnicas inerentes aos serviços.

Service	Storage System Size Range	Target Discharge Duration Range	Minimum Cycles/Year
Electric Energy Time-Shift	1 - 500 MW	< 1 hora	250 +
Electric Supply Capacity	1 - 500 MW	2 - 6 horas	5 - 100
Regulation	10 - 40 MW	15 - 60 min	250 - 10000
Reserves	10 - 100 MW	15 - 60 min	20 - 50
Voltage Support	1 - 10 MVAR	not	not
Black Start	5 - 50 MW	15 - 60 min	10 - 20
TUD	10 - 100 MW	2 - 8 horas	10 - 50
TGR	1 - 100 MW	1 - 4 horas	50 - 100
DIS	0,5 - 10 MW	1 - 4 horas	50 - 100
Power Quality	0,1 - 10 MW	10 sec - 15 min	10 - 200
Retail Energy Time-Shift	1kW - 1 MW	1 - 6 horas	50 - 250
Demand Charge Management	50kW - 10 MW	1 - 4 horas	50 - 500

          

CAES - Compressed Air Energy Storage

          Durante o nosso curso, iremos abordar as aplicações, características e vantagens da utilização de sistemas de armazenamento de energia em redes elétricas, com destaque para geração distribuída. É de suma importância que exista o conhecimento das diferentes tecnologias de armazenamento, neste texto estarei descrevendo e apresentando o Armazenamento de Energia por Ar Comprimido (CAES).

        Nessa tecnologia o ar é comprimido e armazenado num reservatório para posteriormente ser expandido através de uma turbina e produzir energia elétrica, esse é a visão básica do funcionamento desta tecnologia. Existem duas centrais no mundo que operam usinas de armazenamento de ar comprimido comercialmente, uma é a central de Huntorf na Alemanha que apresenta capacidade nominal de 290 MW  e utiliza um domo de sal para armazenar. Outra central, é a McIntosh, no Alabama, estado dos Estados Unidos, esta possui capacidade nominal de 110 MW e utiliza uma caverna de sal como reservatório. A primeira central opera desde 1978, já a segunda é mais moderna operando desde 1991. É importante destacar, que ambas operam de forma similar do ponto de vista das tecnologias.

           A energia na rede, podendo ser em excesso, alimenta os compressores, estes realizam a compressão do ar atmosférico e injetando num reservatório geológico subterrâneo por meio de furos de injeção. No processo de expansão o ar é aquecido enquanto é liberado para uma turbina para que produza eletricidade, quando solicitada. No processo de compressão ocorre o processo de aquecimento natural do ar, enquanto na expansão ocorre o resfriamento natural, isso é de suma importância para compreender as técnicas utilizadas nesse armazenamento. A figura abaixo ilustra um esquema genérico do sistema.                                                         

             Existem duas técnicas de armazenamento, Adiabático e Diabático, o primeiro ainda é uma tecnologia imatura, já o segundo é maduro e já se apresenta no mercado. Essas técnicas se diferenciam no processo em como opera a termodinâmica do ciclo de compressão e expansão do ar.

       No armazenamento Adiabático, quando ocorre a compressão, o calor proveniente da transformação é retido e utilizado quando o ar sofre a expansão com a finalidade de aumentar a eficiência quando atingir a turbina. Esse calor é a armazenado em sólidos ou fluidos que realizam troca de calor durante os estágios. Esse método apresenta uma eficiência prática de 70% .[3]

         Já no armazenamento Diabático, o calor gerado na compressão é dissipado por meio de intercoolers e o aquecimento na expansão do ar é realizado por queima de combustível fóssil (gás natural). Apesar do processo apresentar menos eficiência, ele é mais simples e mais implementável, tendo em vista que já se encontra nas usinas em atividade.[3]

             No contexto de tecnologias de geração distribuída e smat grids, o CAES pode ser aplicado nas seguintes áreas[4]:

• Proporcionar flexibilidade para redes inteligentes;
• Arbitragem de Preço;
• Melhor integração de renováveis;
• Controle de "Peak Shaving";
• Balanceamento da energia (supply/demand);
• Provisão para religamento.

         A tabela abaixo faz uma comparação entre outras tecnologias de natureza mecânica para armazenamento. [2]

Tecnologia	Calendar Life (Anos)	Cycle Life (Ciclos)	Eficiência por ciclo (%)	Capacidade nominal (MW)
CAES	20 - 40	8000 - 12000	70 - 89	5 - 300
PHS	40 - 60	10000 - 30000	71 - 85	100 - 5000

     A principal desvantagem está em encontrar formações geológicas compatíveis com as necessidades do CAES. A estocagem subterrânea em maciços rochosos não revestidos demandam a existência de rochas de baixíssima permeabilidade ao ar ou a periódica injeção de água no entorno da caverna. A permeabilidade de maciços rochosos ao ar é maior do que a permeabilidade dos mesmos à água. Por causa do alto custo associado, o armazenamento de ar em tanques metálicos de alta pressão só está destinado a aplicações de geração de energia elétrica em pequena escala. [1]  

          VÍDEO: https://www.youtube.com/watch?v=MNVG7x9ZKBc     

                                                     Referências

[1]  Armazenamento de Energia:Situação atual, perspectivas e recomendações. Disponível em: https://anebrasil.org.br/wp-content/uploads/2018/05/Armazenamento-de-Energia-Fev-2017.pdf . Acesso em: 31 de Agosto de 2019.

[2] Sistemas de Armaznamento de Energia Elétrica em Redes Inteligentes: Características, Oportunidades e Barreiras. Dísponível em: https://sbpe.org.br/index.php/rbe/article/download/351/332/. Acesso em: 31 de Agosto de 2019.

[3] Definição de reservatórios geológicos para armazenamento de energia em ar comprimido e sinergias com produção de energia. Disponível
em: https://dspace.uevora.pt/rdpc/bitstream/10174/12182/1/Defini%C3%A7%C3%A3o%20de%20reservat%C3%B3rios%20geol%C3%B3gicos%20para%20armazenamento%20de%20energia%20em%20ar%20comprimido%20e%20sinergias%20com%20produ%C3%A7%C3%A3o%20de%20energia.pdf . Acesso em: 31 de Agosto de 2019.

[4] Compressed Air Energy Storage (CAES). Disponível em: http://energystorage.org/compressed-air-energy-storage-caes. Acesso em: 31 de Agosto de 2019.
Outros links:
https://ambienteonline.pt/canal/detalhe/colunista-filipe-vasconcelos-energia--tecnologia-armazenamento-de-energia-a-ar-comprimidohttp://integratedenergystorage.org/https://theconversation.com/lets-store-solar-and-wind-energy-by-using-compressed-air-103183https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/compressed-air-energy-storagehttps://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=ar-comprimido-guarda-energia-solar-eolica-rochas-subterraneas&id=010115130606#.XWry4ehKjIV
http://www.usp.br/portalbiossistemas/?p=8040

Breve Análise de Artigos do GM 2019 : 4 Artigos Propostos

Primeiro Artigo : " Design and Control of Storage Systems for Voltage Source Controlled Autonomous Microgrids " [1]

           Este primeiro artigo apresenta um enfoque nos aspectos regulatórios de microgrids ilhados, baseados no tamanho e no controle dos sistemas de armazenamento. O dimensionamento do sistema de armazenamento está totalmente ligado a estratégia de controle utilizada pelo microgrid. Para simulação em tempo real, foi utilizado o simulador OPAL-RT, sendo considerado uma rede baseada em conversores onde cada unidade de geração atua como fonte de tensão e que contribui para o controle de frequência.

              O artigo ainda detalha aspectos de controle, enumerando os diversos esquemas cooperativos, apontando qual estratégia foi escolhida para o trabalho, sendo essa o Controle por Queda Descentralizada (Droop Control).

Segundo Artigo : " Energy Storage Strategy in a Non-Agent Energy Trading Platform: Energy Bank System " [2]

              Este artigo propõe uma plataforma desvinculada de agências para negociação de energia que utiliza a tecnologia de Sistemas de Armazenamento de Energia Distribuídos (DESS). A plataforma é baseada na negociação P2P (person to person) para formar o chamado Energy Bank System, que é um paralelo com o sistema bancário aplicado na evolução das redes distribuídas. O banco apresenta um mecanismo com referência ao sistema Bitcoin. Aspectos técnicos do armazenamento são utilizados como parâmetros para relacionar taxas e outras variáveis de negócio.

         O estudo baseia-se nos dados reais do mercado Australiano de Eletricidade considerando sistemas de geração renovável distribuída.

Terceiro Artigo : " Novel Technique for Developing Linearized Convex System Models from Experimentally Derived Data " [3]

              Este trabalho apresenta uma nova técnica para gerar um modelo de sistema convexo a partir de dados derivados experimentalmente, destacando quais características variam entre sucessivas medições. Este modelo caracteriza as perdas dinâmicas de sistema de uma bateria de fluxo de vanádio em função da potência ativa e do State of Charge. Este artigo leva em consideração características construtivas do sistema de baterias para propor melhoras de desempenho.

Quarto Artigo: " Decentralized Control Framework for Mitigation of the Power-Flow Fluctuations at the Integration Point of Smart Grids " [4]

        Este artigo propõe uma nova estrutura de controle para redução de flutuação do fluxo de potência no ponto de integração de smart grids. Como tem sido estudado nesta disciplina, o trabalho destaca a intermitência das fontes renováveis associadas ao sistemas de geração distribuída. Esta estrutura proposta utiliza o Plug-in Electric Vehicles (PEVs) como Sistemas de Armazenamento Elétrico Distribuídos (DESSs), que vai minimizar a flutuação da rede. As taxas de carga dos PEVs aumentam no excesso de geração de energia e diminuem na escassez de geração.

        Para as simulações foram realizadas na ferramenta de simulação Simulink do Matlab. Os resultados mostraram que a estrutura apresenta uma melhora com relação as flutuações.

                                                          Referências

[1] S. Lalitha, D. Vincent, G. B Hoay, "Design and Control of Storage Systems for Voltage Source Controlled Autonomous Microgrids" in IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019.

[2] L. Sun, X. Chen, Z.Y. Dong, K. Meng, J. Qiu, Y. Cao, "Energy Storage Strategy in a Non-Agent Energy Trading Platform: Energy Bank System" in IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019.

[3] L. Aadil, B. Richard, N. Ardash, "Novel Technique for Developing Linearized Convex System Models from Experimentally Derived Data" in IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019.

[4] R. Jalilzadeh Hamidi,  R. H. kiany, "Decentralized Control Framework for Mitigation of the Power-Flow Fluctuations at the Integration Point of Smart Grids" in IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2019.