Tendências atuais em avanços tecnológicos e atualizações regulatórias

Os últimos desenvolvimentos

A energia hidrelétrica de armazenamento bombeado (PSH) está passando por um ressurgimento no desenvolvimento de projetos em todo o mundo, impulsionada pela crescente necessidade de estabilidade da rede e integração de energia renovável. Nos Estados Unidos, 67 novos projetos de PSH propostos estão atualmente em vários estágios de planejamento em 21 estados, representando mais de 50 GW de nova capacidade de armazenamento. Esses projetos são projetados para serem ecologicamente corretos, com muitos sendo sistemas fora do rio ou de circuito fechado, que têm impactos mínimos em cursos d'água naturais.

Avaliação do ciclo de vida de energia hidrelétrica de armazenamento bombeado de circuito fechado nos Estados Unidos por Timothy R. Simon, Daniel Inman, Rebecca Hanes, Gregory Avery, Dylan Hettinger e Garvin Heath; Environmental Science & Technology 2023  57 (33), 12251-12258, DOI: 10.1021/acs.est.2c09189

Além dos EUA, outras regiões no mundo também estão vendo um desenvolvimento significativo de PSH. Por exemplo, na Europa, o projeto Obervermuntwerk II na Áustria e o projeto Nant de Drance na Suíça são exemplos notáveis ​​de novas instalações de PSH que alavancam tecnologias avançadas para aumentar a eficiência e a capacidade. A China concluiu recentemente a inicialização da 12ª e última unidade no Projeto de Armazenamento Bombeado Fengning de 3.600 MW, tornando-o a maior instalação de PSH do mundo.

Os últimos desenvolvimentos

Os avanços tecnológicos estão transformando o PSH em uma solução de armazenamento de energia mais flexível e eficiente. As principais inovações incluem:

• Variable Speed ​​Pump-Turbines: Essas turbinas avançadas permitem um controle mais preciso da geração e do consumo de energia, fornecendo maior flexibilidade na resposta às demandas da rede. A tecnologia de velocidade variável permite que as usinas PSH ajustem sua produção de forma mais precisa, o que é particularmente valioso para equilibrar fontes intermitentes de energia renovável.

  
  

• Advanced Control Systems: Os sistemas de controle modernos usam inteligência artificial e machine learning para otimizar a operação de plantas PSH. Esses sistemas podem prever demandas da rede e ajustar as operações em tempo real para maximizar a eficiência e a confiabilidade.

  
  

• Rampa e inicialização rápidas : outras configurações de PSH, incluindo máquinas ternárias e configurações quaternárias, estão sendo desenvolvidas para fornecer inicialização ainda mais rápida, mudança rápida do modo de bombeamento para o modo de geração e utilização de fluxos de recirculação ("curto-circuito hidráulico"), o que tornaria essas novas configurações de PSH ainda mais flexíveis para responder à geração renovável intermitente e às demandas de carga que mudam rapidamente.

A tecnologia avançada de velocidade ajustável permite que a PSH forneça uma gama ainda maior de rampas rápidas, tanto para cima quanto para baixo, e serviços de regulação de frequência nos modos de geração e bombeamento.

Tendências emergentes

Várias tendências emergentes estão moldando o futuro do PSH:

• Sistemas Híbridos: Há um interesse crescente em sistemas de energia híbridos que combinam PSH com outras fontes de energia renováveis, como eólica, solar e hidrogênio. Esses sistemas híbridos podem otimizar o armazenamento e a geração de energia, fornecendo soluções de energia mais estáveis ​​e eficientes.

  
  

• Energia solar flutuante: sistemas solares flutuantes são facilmente integrados em reservatórios a montante e a jusante em instalações de armazenamento bombeado, sem ocupar terras que, de outra forma, teriam usos alternativos.

  
  

• Digitalização e Smart Grids: A integração de tecnologias digitais e soluções de smart grid está aumentando a eficiência e a capacidade de resposta dos sistemas PSH. Análises avançadas de dados, manutenção preditiva e monitoramento em tempo real estão melhorando o desempenho operacional das plantas PSH.

  
  

• Mecanismos de Mercado: Novos mecanismos de mercado e modelos financeiros estão sendo desenvolvidos para melhor reconhecer e recompensar os serviços fornecidos pela PSH. Isso inclui compensação por serviços de estabilidade de rede, pagamentos de capacidade que compensam adequadamente o valor de adequação de recursos da PSH e incentivos para integração renovável.

  
  

• Inovações: Projetos inovadores propostos, como reservatórios subterrâneos, unidades modulares de PSH e PSH de água do mar, poderiam reduzir impactos ambientais e expandir a gama de locais de projetos viáveis. Esses projetos permitiriam instalar PSH em locais onde dois reservatórios de superfície tradicionais seriam impraticáveis ​​ou ambientalmente inaceitáveis.

O Lewis Ridge Pumped Storage Project representa uma nova era de empregos e crescimento econômico para o sudeste do Kentucky. Ele se baseia no legado de produção de energia e na força de trabalho qualificada da região para desenvolver infraestrutura crítica que abastecerá a nação para as gerações futuras.

Atualizações regulatórias

As estruturas regulatórias estão evoluindo para dar suporte ao desenvolvimento de PSH, mas os desafios permanecem. Nos Estados Unidos, a Federal Energy Regulatory Commission (FERC) introduziu processos de licenciamento acelerados para projetos de PSH de circuito fechado para reduzir os tempos de autorização de vários anos para meses. O processo FAST-41 também pode ajudar a manter as agências federais trabalhando em um cronograma de revisão eficiente. No entanto, navegar nesses cenários regulatórios requer planejamento cuidadoso e coordenação com várias partes interessadas.

O envolvimento com proprietários de terras, agências, tribos e outras partes interessadas desde o início e frequentemente durante todo o processo de desenvolvimento é fundamental para o sucesso.

Atualizações do mercado regional

Os impulsionadores do desenvolvimento de PSH variam significativamente por região e são influenciados por políticas energéticas locais, estruturas de mercado e necessidades da rede. Aqui está uma análise mais detalhada de algumas regiões-chave.

• US Western Grid: Estados como Califórnia e Arizona estão liderando o caminho no planejamento para o desenvolvimento de PSH, impulsionados por metas ambiciosas de energia renovável e pela necessidade de mitigar a instabilidade da rede causada pela alta penetração solar. Por exemplo, o mercado CAISO (California Independent System Operator) viu uma atividade PSH aumentada para lidar com o problema da "curva do pato", onde a geração solar cai drasticamente à noite conforme a demanda aumenta.

  
  

• Sudeste dos EUA:  Estados e empresas no sudeste dos Estados Unidos estão considerando ativamente o desenvolvimento de PSH para complementar o novo desenvolvimento solar e aumentos significativos na carga. PSH provará ser inestimável para capturar extrasolar durante o dia e nuclear de base carregada à noite para atender à demanda crescente conforme o sudeste cresce em população.

Em resumo, as tendências atuais em energia hidrelétrica de armazenamento bombeado destacam seu papel crítico no suporte a um futuro energético sustentável e resiliente. Ao alavancar avanços tecnológicos, navegar em cenários regulatórios e abordar a dinâmica do mercado regional, a PSH pode continuar a ser uma pedra angular da transição para a energia renovável.