Um dos grandes desafios que as empresas de serviços públicos dos EUA enfrentam é que a demanda por eletricidade não é constante. Em vez disso, sobe e desce, geralmente mergulhando durante a noite e subindo durante o dia, especialmente em dias quentes, quando os moradores estão ligando o ar condicionado em suas casas.
As empresas elétricas que fornecem a energia devem ser capazes de lidar com essas flutuações e atender o pico de demanda. Tradicionalmente, isso exigia que eles construíssem muitas usinas geradoras de carvão, gás ou energia nuclear caras , ou então comprassem energia de outros fornecedores quando precisassem.
Mas hoje em dia, algumas empresas de serviços públicos estão procurando uma solução menos cara – e potencialmente mais ecológica. Estamos falando de usinas virtuais.
O que é uma usina virtual?
As usinas virtuais agregam várias fontes menores de eletricidade – como painéis solares, turbinas eólicas e até baterias de armazenamento residencial – que são distribuídas em diferentes locais em uma área, para que possam agir como se fossem uma usina convencional e equilibrar a energia cargas da rede ou transferir a energia para onde é mais necessária para a confiabilidade. As várias unidades geralmente são conectadas por meio de um sistema de software sofisticado que sinaliza quando precisam aumentar ou diminuir a produção de energia e direciona para onde a energia precisa ir.
Em 2021, por exemplo, a Green Mountain Power, uma empresa inovadora de Vermont, anunciou um plano para criar uma usina virtual que utilizaria uma rede de baterias de backup Tesla Powerwall nas casas dos clientes. Com a ajuda do software da Customized Energy Solutions (CES), a eletricidade armazenada nas baterias Tesla pode ser recolhida no sistema de rede regional quando necessário para garantir um fluxo regular e estável de eletricidade para os clientes. Conforme relatado pela Cnet.com em março de 2022, os clientes obtêm uma fonte de energia de backup em caso de falta de energia, enquanto a concessionária obtém uma fonte de eletricidade que pode utilizar sempre que a demanda atingir o pico.
"Este projeto não seria possível sem as grandes parcerias que temos com nossos clientes no programa Powerwall", disse Mari McClure, presidente e CEO da Green Mountain Power, em um comunicado à imprensa . “Este piloto é único e importante porque se baseia em nossa inovação e colaboração existentes para fornecer mudanças significativas nas funções essenciais da rede, reduzindo as emissões de carbono, aumentando o desempenho e reduzindo os custos”.
A SunPower Corp., fornecedora de tecnologia solar, também anunciou em novembro de 2021 que lançou sua própria usina virtual. O novo sistema permite que os clientes da Eversource e da National Grid em Massachusetts, Rhode Island e Connecticut que tenham baterias de armazenamento SunVault sejam pagos por permitir que as concessionárias usem sua energia armazenada durante os horários de pico de demanda.
Benefícios das Centrais Elétricas Virtuais
De certa forma, as usinas virtuais são análogas aos sistemas de computação em grade , nos quais redes de computadores podem compartilhar recursos e até combinar sua capacidade de realizar tarefas, segundo Bill Schofield . Ele é vice-presidente de Future-Grid Services da CES, uma empresa com sede na Filadélfia que fornece consultoria e serviços para várias empresas do setor de energia, incluindo produtores de energia solar e eólica. Um dos clientes da CES é a Green Mountain Power.
"[As usinas de energia virtuais são] distribuídas ... baterias, ou pequenas, minúsculas usinas de energia e geradores locais de backup", explica Schofield. "[É um] conceito muito semelhante ao uso de conectividade com a Internet para conectar muitos pequenos recursos que podem coletivamente fazer o mesmo trabalho de uma grande usina de energia".
A natureza descentralizada das usinas virtuais as torna potencialmente mais resilientes após condições climáticas extremas ou outros desastres.
"Digamos que um tornado atravesse uma área e derrube a linha de transmissão de uma grande usina. Você perde toda essa energia. Certo?" diz Schofield. "Mas se você tem uma usina virtual, onde há muitos recursos pequenos espalhados por todo o lugar, um tornado pode destruir 10% da usina virtual, mas os outros 90% ainda estão lá e disponíveis."
As usinas de energia virtuais também são vantajosas para as redes de outras maneiras, incluindo suporte de tensão. Um fator crucial em uma rede elétrica confiável é manter a tensão dentro de níveis aceitáveis; caso contrário, o equipamento pode ser danificado, pode haver falta de energia, etc. Mas a tensão varia na rede e em cada interface (subestações, transformadores, etc.), a tensão correta deve ser mantida.
Com uma usina virtual, há menos delas. "Você tem muitos pequenos recursos localizados perto ou no mesmo local onde a eletricidade está sendo usada", explica Schofield. "Você não precisa construir linhas de distribuição ou transmissão tão grandes para manter a voltagem correta."
Energia renovável é fundamental
Ainda outra vantagem das usinas de energia virtuais é que elas facilitam a regulação de fontes de energia renovável e obter o tipo de controle sobre a quantidade de eletricidade que entra na rede que uma usina elétrica convencional a queima de combustível fóssil teria.
“Uma usina de energia virtual pode incluir, novamente, pequenas baterias para gerador de backup, mas também pode, no termo geral, incluir o que é chamado de 'resposta à demanda'”, diz Schofield.
Uma concessionária com uma usina de energia virtual pode enviar mensagens aos clientes para diminuir seu uso em determinados momentos, possivelmente oferecendo um vale-presente para um restaurante local como incentivo. Em partes do país onde as concessionárias compram eletricidade de vários fornecedores, as usinas virtuais podem ajudar as concessionárias a responderem ao preço de mercado da eletricidade.
Indiretamente, esses incentivos podem ajudar a facilitar fontes de energia renovável, como eólica e solar, diz Schofield. Porque eles são variáveis - o que significa que o sol para de brilhar e o vento para de soprar - a quantidade de eletricidade que eles fornecem deve ser ajustada à capacidade que eles podem acomodar. Tradicionalmente, o saldo é compensado pelos fornecedores de combustíveis fósseis .
"Uma usina de energia virtual deve funcionar da mesma forma, ou fornecer o mesmo tipo de serviços que uma grande usina de energia pode", diz Schofield, "e ser despachável, o que significa que eu posso me comunicar com ela e dizer a ela para fazer algo diferente . A subida ou descida faz parte do valor."
Ao interagir com os consumidores e recrutá-los para ajudar no gerenciamento do uso de energia, as usinas virtuais podem desempenhar um papel na solução de um dos problemas de longa data do setor de serviços públicos: o pico de uso.
"A maioria significativa do custo do fornecimento de eletricidade é apenas para lidar com esses dias de pico", diz Schofield. “Se você conseguir que consumidores de todos os tipos usem seu consumo dessa maneira, talvez escove os dentes com uma escova de dentes comum em vez da elétrica... há muita necessidade de queima de combustíveis fósseis. Mas isso é historicamente muito difícil, porque... a pessoa média não vai se incomodar muito."
Mas ele também diz que isso está mudando. As gerações mais jovens são mais conscientes da sustentabilidade e todos têm um smartphone. Talvez um dia você receba um alerta em seu telefone que diz "Alerta de uso elétrico. Desligue o termostato". E você ganhará pontos de incentivo se fizer isso. Você iria?
Schofield diz que você pode. "A maioria das pessoas quer fazer uma coisa boa porque na verdade estão pagando um preço fixo, e o custo real para elas consumir essa eletricidade é bem pequeno", diz ele. “Mas se você conseguir milhares de pessoas respondendo, então esse pouquinho se soma a algo significativo”.
Agora isso é interessante
A Agência Internacional de Energia projeta que a demanda global de eletricidade aumentará 2,5 vezes até 2050 e exigirá US$ 14 trilhões em atualizações nas redes elétricas do mundo para lidar.
