Lições aprendidas com a instalação do armazenamento de energia da bateria em um arranjo fotovoltaico existente

Por que faz sentido adaptar a energia da bateria em painéis fotovoltaicos existentes e quais são alguns dos desafios a serem superados ao fazê-lo, conforme explicado por uma grande concessionária que realmente o fez.

Artigo de | Sistemas Alençon

Solar mais armazenamento. Se você está no negócio de energia, não apenas no negócio de energia alternativa, é um termo que você provavelmente ouve todos os dias. Talvez até várias vezes ao dia. Um alvo lógico para acoplar baterias com energia solar está bem à vista: nossos gigawatts de recursos fotovoltaicos já instalados. A Duke Energy, uma das maiores concessionárias dos EUA, com sede na Carolina do Norte, está buscando aproveitar esta oportunidade. A Duke instalou armazenamento de energia em algumas de suas matrizes fotovoltaicas existentes com o objetivo de fazer mais no futuro.

Neste artigo, revelamos os aprendizados obtidos desses esforços com Tom Fenimore, desenvolvimento de negócios da Duke Energy em Charlotte, Carolina do Norte. Fenimore liderou vários desses esforços para a Duke e optou por compartilhar sua experiência na execução de tais projetos para o benefício da indústria de forma mais ampla. Esse conhecimento inclui os incentivos para a instalação de armazenamento em usinas fotovoltaicas existentes e os desafios técnicos e práticos a serem observados ao fazê-lo (bem como algumas soluções para esses desafios!).

De acordo com seu site, até o final de 2020, a Duke Energy terá mais de 15 GW de fontes renováveis ​​em seu portfólio de geração de energia, grande parte dos quais, é claro, inclui energia solar.

"À medida que mais renováveis ​​entram em um circuito, a necessidade de otimizar esse circuito, a partir da necessidade de fornecer estabilização de tensão e frequência, aumentará. Uma das maneiras mais fáceis de fazer isso é utilizar o armazenamento de energia e permitir que o armazenamento interaja. com a energia solar, explica Fenimore. "Fornecer estabilidade à rede é uma parte explícita de nosso estatuto como concessionária regulamentada."

A maior parte do território de serviço regulamentado da Duke Energy está no estado da Carolina do Norte. A Carolina do Norte é a segunda no país, atrás apenas da Califórnia, em termos de energia solar fotovoltaica instalada. Uma das principais diferenças entre a Carolina do Norte e a Califórnia é que a energia solar no telhado é uma parte muito pequena das instalações solares da Carolina do Norte, o que significa que as usinas fotovoltaicas são tipicamente sistemas maiores montados no solo. Este fato significa que cada instalação fotovoltaica é um contribuinte individual maior para a energia em uma determinada distribuição ou circuito de transmissão.

Ao procurar adicionar armazenamento aos ativos fotovoltaicos existentes, proprietários de sistemas como a Duke Energy têm duas opções – acoplamento CA ou CC. O acoplamento CA do armazenamento solar e de energia é obtido quando os painéis solares e as baterias são conectados no lado CA do inversor, ou seja, "atrás do inversor". Por outro lado, em uma topologia acoplada em CC, a energia solar e o armazenamento são conectados no lado CC do inversor, ou seja, "na frente do inversor".

Embora possa haver razões viáveis ​​para usar a abordagem de acoplamento CA ou CC para diferentes aplicações solares e de armazenamento, quando se trata de instalar armazenamento em sistemas fotovoltaicos existentes, o Sr. Fenimore acredita que o acoplamento CC apresenta algumas vantagens muito atraentes para o acoplamento CA.

Uma das principais vantagens que o acoplamento DC oferece como uma técnica para integrar o armazenamento em plantas fotovoltaicas existentes é a oportunidade de aproveitar a tendência de taxas DC:AC cada vez maiores. A relação DC:AC refere-se à quantidade de painéis fotovoltaicos instalados em relação à placa de identificação AC do inversor, que é ditada pelo tamanho da interconexão AC à rede de distribuição de energia.

Nos últimos anos, devido à queda do preço dos painéis fotovoltaicos e à melhoria da tecnologia de inversores, houve uma tendência de aumentar as relações DC:AC. Anos atrás, as usinas fotovoltaicas eram projetadas com proporções DC:AC modestas, normalmente entre 1,05 e 1,1. Com base nos fatores que acabamos de explicar, nos anos mais recentes, as proporções DC:AC para usinas solares de maior escala aumentaram de 1,5 para 1,8 DC:AC. Existem alguns inversores fotovoltaicos capazes de lidar com overbuilds DC de duas vezes o PV para a capacidade AC nominal da planta. Você pode aprender mais sobre as considerações de relação DC:AC neste artigo recente.