O que são recursos de energia distribuída (RED)?

Os DER incluem tecnologias de geração de energia e sistemas de armazenamento de energia. Quando a geração de energia ocorre por meio de recursos de energia distribuída, ela é chamada de geração distribuída.

Embora os sistemas DER utilizem uma variedade de fontes de energia, eles são frequentemente associados a tecnologias de energia renovável, como painéis solares em telhados e pequenas turbinas eólicas.

Existem vários benefícios no uso do DER. Os recursos energéticos distribuídos que geram energia por meio de fontes de energia renovável geralmente não produzem emissões, enquanto os DER alimentados por gás natural produzem emissões menores do que outros sistemas movidos a combustíveis fósseis. Isso permite a descarbonização.

O DER também aumenta a resiliência do sistema de energia: o DER pode ajudar a complementar usinas de energia central em momentos de aumento da demanda de eletricidade e servir como fonte de energia de reserva quando eventos climáticos extremos danificam a infraestrutura das empresas de serviços públicos.

As tecnologias DER incluem sistemas tradicionais baseados em combustíveis fósseis e tecnologias de energia mais recentes e limpas. Os primeiros incluem motores de combustão alimentados por óleo e diesel, que produzem altos níveis de emissões de gases de efeito estufa. As tecnologias mais limpas com menos emissões ou nenhuma emissão incluem:

Os sistemas solares fotovoltaicos (ou painéis solares e células solares) estão sendo cada vez mais usados como DER. Globalmente, 167 gigawatts de sistemas solares fotovoltaicos distribuídos foram instalados entre 2019 e 2021.¹

As turbinas eólicas DER também são conhecidas como energia eólica distribuída. As instalações eólicas distribuídas variam em tamanho e capacidade de geração de eletricidade. Elas podem variar de menos de 1 quilowatt, que pode alimentar equipamentos, a 100 quilowatts, que podem alimentar uma instalação industrial.

As células de combustível geram eletricidade por meio de um processo termoquímico envolvendo combustíveis como o hidrogênio. Embora a maioria do hidrogênio usado para células de combustível seja produzida pela queima de gás natural, ele também pode ser produzido usando energia renovável — isso é conhecido como "hidrogênio verde". As células de combustível de hidrogênio são usadas em alguns veículos elétricos e podem ser encontradas em algumas usinas de energia.

A cogeração é a produção simultânea de eletricidade e calor a partir de uma única fonte de energia. Também conhecida como calor e energia combinados, ou CHP, a tecnologia de cogeração pode funcionar com combustíveis fósseis, como o gás natural, ou com combustíveis baseados em energia renovável, como a biomassa.

As microturbinas são pequenos motores de combustão que funcionam com biogás, gás natural, propano e outras fontes de combustível. A maioria tem o tamanho aproximado de uma geladeira e produz entre 15 e 300 quilowatts de eletricidade. Apesar dessa produção relativamente baixa, quando agrupadas, elas podem alimentar instalações inteiras, como estações de tratamento de águas residuais^.2

O armazenamento de energia é a captura e retenção de energia em reserva para uso posterior. Exemplos de tecnologias de armazenamento de energia usadas como recursos de energia distribuída incluem:

Embora os DER possam atender apenas a locais específicos, eles também podem ser vinculados às redes de energia locais por meio de um processo conhecido como interconexão. A interconexão ocorre por meios administrativos e técnicos: os proprietários de DER devem enviar solicitações de interconexão às concessionárias e também devem garantir que elas tenham a tecnologia de suporte correta. Essa tecnologia inclui dispositivos conhecidos como inversores.

Os inversores convertem eletricidade de corrente contínua (CC) em eletricidade de corrente alternada (CA). Muitas unidades de DER, como instalações de energia solar e eólica, geram eletricidade CC, enquanto a maior parte da transmissão e distribuição de energia ocorre por meio de eletricidade CA. Os inversores convertem a eletricidade CC gerada pelo DER em eletricidade CA, que pode ser transmitida pelas redes elétricas.

Alguns DER fornecem energia para redes maiores após a primeira conexão com microrredes, que são redes de pequena escala que fornecem energia elétrica para áreas locais. Uma ou mais tecnologias DER normalmente compreendem uma microrrede. Além de funcionar em conjunto com as redes elétricas tradicionais de grande escala, as microrredes também podem operar em "modo ilha", o que significa que funcionam de forma autônoma.

O DER também pode ser agregado a redes de energia conhecidas como usinas de energia virtuais (VPPs). Os fornecedores de energia e os operadores de sistemas podem recorrer às VPPs para satisfazer a demanda por eletricidade quando seu próprio fornecimento é insuficiente.

Os sistemas DER proporcionam uma série de benefícios para as pessoas e para o planeta.

Ao fornecer energia para pontos de consumo próximos, o DER ajuda a reduzir a perda de energia que normalmente ocorre quando a eletricidade flui pelas linhas de transmissão. Além disso, o DER permite um gerenciamento de energia mais eficiente por meio de programas de resposta à demanda: as concessionárias oferecem incentivos aos clientes de energia para mudar seu uso de energia e permitem que as concessionárias acessem os sistemas DER dos clientes para atender à demanda de eletricidade.

Os consumidores com sistemas DER podem produzir energia mais barata para seu próprio uso ou receber créditos na conta de energia por fornecer energia para suas redes locais — uma prática conhecida como medição líquida. O DER também é econômico para as concessionárias de energia elétrica: ao integrar o DER em seus sistemas, elas podem evitar os custos associados ao desenvolvimento de novas infraestruturas de energia.

Muitos recursos de energia distribuída são alimentados por energia renovável ou hidrogênio, resultando em emissões mais baixas do que a geração de energia baseada em óleo e carvão.

A mudança climática aumentou a frequência de eventos climáticos extremos e desastres naturais, que podem danificar a infraestrutura de energia, causando quedas e interrupções de energia. Os recursos de energia distribuídos melhoram a resiliência do sistema de energia, ao fornecer opções de backup para geração de energia quando usinas elétricas centralizadas são afetadas.

Apesar dos benefícios dos recursos de energia distribuída, tanto os consumidores quanto os operadores de rede encontram desafios na adoção do DER.

Embora os sistemas DER possam reduzir os custos de energia a longo prazo, os custos de instalação de recursos de energia distribuída, como células de combustível e matrizes fotovoltaicas, podem totalizar milhares de dólares — um preço proibitivamente alto para alguns consumidores. Incentivos governamentais, como créditos fiscais e subsídios, podem ajudar a custear as despesas iniciais.

As redes elétricas e os sistemas de distribuição construídos no século 20 não foram projetados para acomodar o fluxo bidirecional — ou seja, o fluxo de eletricidade de usinas localizadas centralmente para os consumidores e o fluxo de eletricidade dos DERs de propriedade dos consumidores para uma rede. Como tal, as redes podem ser sobrecarregadas pela eletricidade proveniente dos DERs, criando congestionamento na rede e colocando áreas em risco de apagões. O aumento da coordenação entre os stakeholders do sistema de energia, incluindo reguladores, operadores de rede e consumidores, e a aplicação de tecnologias de rede inteligente podem ajudar a lidar com esses desafios.