Publicado em: 9 de junho de 2024
Colaboradores: Alexandra Jonker, Alice Gomstyn
A geração distribuída (GD) refere-se à geração de eletricidade feita por sistemas de energia de pequena escala instalados próximos ao consumidor de energia. Esses sistemas são chamados de recursos de energia distribuída (DERs) e geralmente incluem painéis solares, pequenas turbinas eólicas, células de combustível e sistemas de armazenamento de energia .
As usinas elétricas convencionais e centralizadas requerem energia elétrica para percorrer longas distâncias em linhas de transmissão complexas. Os sistemas de geração distribuída são descentralizados e requerem pouco ou nenhum transporte de energia de longa distância. Os sistemas DG podem alimentar famílias e empresas individuais. Eles também podem se conectar a uma microrrede, que é uma rede de pequena escala que alimenta uma área localizada, como uma universidade, hospital ou base militar.
A geração distribuída ajuda a fortalecer a resiliência da rede, diminuir o impacto ambiental da geração de eletricidade e aumentar a eficiência energética. Também é conhecida como geração dispersa ou geração no local.
Os recursos de energia distribuída abrangem uma variedade de tecnologias de geração e sistemas de armazenamento de energia. Eles podem funcionar tanto com fontes de energia renováveis quanto com combustíveis fósseis. Exemplos comuns:
As microturbinas são pequenos motores de combustão que funcionam com biogás, gás natural, propano e outras fontes de combustível. A maioria produz entre 15 e 300 quilowatts de eletricidade.
As células de combustível geram eletricidade por meio de um processo termoquímico geralmente usando hidrogênio. As células de combustível de hidrogênio podem ser usadas em veículos elétricos e encontradas em usinas de energia.
A solar PV utiliza o efeito fotovoltaico , que é a geração de tensão pela exposição à energia solar, para criar eletricidade. Um painel solar é um exemplo comum de um sistema fotovoltaico .
As turbinas eólicas DER também são conhecidas como eólicas distribuídas. As instalações eólicas distribuídas variam em tamanho e capacidade de geração de eletricidade. Elas podem variar de menos de 1 quilowatt a 100 quilowatts.
Também conhecida como cogeração, o CHP é a produção simultânea de eletricidade e calor a partir de uma única fonte de energia. As tecnologias de CHP podem ser executadas com combustíveis fósseis, como gás natural, ou combustíveis baseados em energia renovável, como biomassa.
Embora não seja tão comum quanto outros recursos de energia distribuída, a energia hidrelétrica distribuída está ganhando força. A maioria das usinas hidrelétricas convencionais são grandes e centralizadas, mas novas tecnologias estão aproveitando os abundantes cursos de água da Terra para tornar a energia hidrelétrica escalável e mais fácil de implementar onde a energia é necessária.
Os sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS) recebem e armazenam energia dos DERs para uso posterior. Eles são fundamentais para evitar interrupções ao depender de fontes de energia renováveis intermitentes.
Os veículos elétricos podem funcionar como recursos de energia distribuída quando conectados a estações de carregamento. Por meio da tecnologia vehicle-to-Grid (V2G), a energia não utilizada armazenada na bateria do EV pode ser alimentada em uma rede elétrica.
Os mecanismos de compensação de energia recompensam os produtores de energia pela geração de energia para autoconsumo ou pelo envio de sua energia de volta para a rede elétrica. Eles estão entre os vários incentivos para ajudar a compensar o alto investimento inicial dos sistemas de energia de geração distribuída. Mecanismos que compensam os produtores com sistemas de energia renovável por um valor alto também podem apoiar a geração de mais energia limpa e a descarbonização.1
Existem três mecanismos principais de compensação de energia para geração distribuída:
Esse mecanismo credita aos proprietários do sistema DG o excesso de energia que exportam para a rede. Os proprietários podem, então, usar esses créditos para consumir sua eletricidade a qualquer momento, não apenas quando ela é gerada. Isso torna a medição líquida especialmente atraente para proprietários de sistemas de geração de energia intermitente, como painéis solares ou turbinas eólicas, que dependem das condições climáticas adequadas.
As FiTs são incentivos baseados em desempenho que garantem aos produtores de energia preços acima do mercado pela energia que geram e fornecem à rede. Esses são contratos de longo prazo geralmente criados para incentivar a implementação de tecnologias de energia renovável. Eles ganharam popularidade como suporte para sistemas solares fotovoltaicos nos Estados Unidos e parques eólicos na Alemanha e na Dinamarca.2
O PPA é um contrato de longo prazo entre produtores de energia e compradores de energia. Esse contrato define o preço que os fornecedores recebem por cada megawatt-hora (MWh) de energia gerada a partir de um ativo de energia — mais comumente, um ativo de energia renovável. Os PPAs oferecem certeza de fluxo de caixa de longo prazo para projetos de geração de energia e permitem que os proprietários de sistemas de geração distribuída aproveitem os créditos fiscais.
Embora os sistemas de geração distribuída de energia possam ficar fora da rede, eles também podem ser conectados a redes de energia locais por meio de interconexão. A interconexão requer tecnologia de suporte, como inversores, que convertem eletricidade de corrente contínua (CC) em eletricidade de corrente alternada (CA). Os DERs, como a energia solar fotovoltaica e as turbinas eólicas, geram eletricidade CC, enquanto a maior parte da transmissão e distribuição de energia ocorre por meio de eletricidade CA.
No entanto, existem desafios associados à interconexão. A maioria dos sistemas de distribuição de eletricidade não foi projetada para fluxo bidirecional. Esse é o fluxo de eletricidade de usinas elétricas localizadas centralmente para os consumidores e o fluxo de eletricidade de DERs de propriedade dos consumidores para uma rede. Dessa forma, a interconexão pode criar congestionamento na rede e aumentar o risco de blecautes. Tecnologias de redes inteligentes, infraestrutura de medição avançada (AMI), previsão de carga e coordenação entre reguladores, operadores de rede e consumidores podem ajudar a enfrentar esses desafios.
A geração distribuída oferece vários benefícios aos consumidores de energia, produtores e ao meio ambiente:
A mudança climática aumentou a frequência de eventos climáticos extremos e desastres naturais, que podem causar quedas de energia e interrupções. Os recursos de energia distribuída aumentam a resiliência do sistema de energia como opções de backup para geração de energia. O DER também fornece flexibilidade para a rede à medida que mais fontes de energia renováveis são adicionadas, ajudando a fornecer fontes de energia de backup quando a geração de energia renovável é imprevisível e intermitente.
A transmissão de energia pode reduzir a capacidade total de geração das usinas de energia e de outros sistemas de geração de energia. Isso pode ser evitado, em grande parte, aproximando o sistema de geração do consumidor com DERs. Além disso, os DERs e as microrredes são mais flexíveis e responsivos à oferta e à demanda de energia.
Os custos de energia são voláteis — sujeitos a desastres naturais, condições de mercado e geopolítica. A energia distribuída geralmente é menos afetada por esses fatores de preço e também pode vir com créditos fiscais e compensações. Além disso, a implementação de DERs em locais de alta carga permite que as concessionárias de energia elétrica atrasem a construção de novos sistemas de geração de energia (ou compensem os atuais). Isso pode reduzir os custos do serviço elétrico para todo o sistema.
A energia da geração distribuída não é necessariamente uma energia renovável. No entanto, a DG pode desempenhar um papel no avanço de projetos de energia renovável e metas de sustentabilidade. Além disso, sistemas de energia próximos aos consumidores podem reduzir os impactos ambientais do transporte de energia (como emissões e perturbação do ecossistema).
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A previsão de carga é o processo de previsão da quantidade de eletricidade que será necessária em um determinado momento e como essa demanda afetará a rede elétrica.
A energia solar, também conhecida como energia fotovoltaica, é uma fonte de energia renovável que usa partículas de luz solar (fótons) para a produção de energia.
A energia eólica é um tipo de energia renovável que aproveita a energia cinética do vento para a geração de eletricidade.
As microrredes são redes elétricas de pequena escala que operam de forma independente para gerar eletricidade para uma área localizada, como um campus universitário, complexo hospitalar ou base militar.
A capacidade de armazenar energia pode reduzir os impactos ambientais da produção e do consumo de energia e facilitar a expansão da energia limpa e renovável.
Um PPA é um contrato de longo prazo que define o preço que um fornecedor de energia recebe por cada MWh de energia gerada a partir de um ativo de energia renovável.
1 “Energy Compensation Mechanisms for Distributed Generation” (link externo a ibm.com), The National Renewable Energy Laboratory.
2 “Feed-in tariff: A policy tool encouraging deployment of renewable electricity technologies” (link externo a ibm.com), U.S. Energy Information Administration, 30 de maio de 2013.