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A 2015 estudo pelos professores Eric Hittinger do Rochester Institute of Technology e Inês Azevedo da Carnegie Mellon University descobriram que as baterias em escala de rede dos EUA eram, no geral, mais prováveis aumentando em vez de diminuir emissões no setor energético. Isso é porque baterias de escala de grade cobrar quando a energia for barata e descarregar quando for cara, mas os altos e baixos preços da energia não se correlacionam necessariamente com altas e baixas emissões de carbono. O excesso de energia solar ao meio-dia pode ser barato, mas o mesmo pode acontecer com a energia a carvão gerada no meio da noite, quando a demanda é baixa.

Isso é um problema para empresas como a Google e a Amazon, que assumiram compromissos empresariais para reduzir a intensidade de carbono das suas operações. É também um problema para os reguladores encarregados de implementar políticas governamentais que exigem reduções nas emissões atribuíveis à geração de energia.

Os elétrons são agnósticos em termos de emissões. Um elétron de uma estação geradora de carvão é idêntico e indistinguível de um elétron criado por um painel solar ou turbina eólica. Então, como é possível saber se os elétrons atualmente armazenados em qualquer bateria em escala de rede são livres de emissões?

A EnergyTag é uma organização sem fins lucrativos sediada no Reino Unido que está a dar resposta à necessidade de certificação da eletricidade armazenada. Acabou de ser lançado Versão 2 de seu padrão de esquema de certificado granular. Deve-se salientar que a palavra “esquema” tem um significado bastante diferente no Reino Unido e nos EUA. No lado ocidental do Atlântico, a palavra é pejorativa. Implica um certo desvio ou intenção de enganar. No lado leste do Atlântico, não carrega conotações tão sinistras. Seu sinônimo mais próximo é a simples palavra “plano”.

Na introdução à Versão 2, EnergyTag afirma: “Um Certificado Granular compatível com EnergyTag é um certificado relativo às características da energia produzida durante um período de uma hora ou menos, emitido em conformidade com os requisitos e regras de funcionamento do certificado granular EnergyTag padrão do esquema. Esta norma estabelece os requisitos que devem ser atendidos para criar um esquema de certificação granular compatível com EnergyTag.”

Quão verde é meu elétron?

Como um elétron é um elétron, e um elétron é indistinguível de outro elétron, como é possível certificar que alguns são verdes e outros não? O tempo, ao que parece, é a resposta. O que o EnergyTag faz, reduzido ao essencial, é registrar quando os elétrons chegam a uma bateria em escala de rede e combinar essa informação com qual é a fonte predominante de eletricidade dentro da rede que a bateria em escala de rede atende naquele momento. Se a energia que chega for verde, então ipso facto a energia que sai depois também será verde.

Essa explicação é sem dúvida deficiente em vários aspectos, mas é o mais próximo que alguém que é escritor e não engenheiro pode chegar. Mídia canário aprofundou-se neste tópico recentemente com James Allan, diretor sênior da Quinbrook Infrastructure Partners. No seu site do Network Development Group, Quinbrook diz que é “liderado e gerenciado por uma equipe sênior de profissionais da indústria de energia que investiram coletivamente mais de US$ 8.2 bilhões em ativos de infraestrutura de energia desde o início da década de 1990, representando mais de 19.5 GW de capacidade de fornecimento de energia”. Nossa equipe traz uma perspectiva industrial para investir em infraestruturas de baixo carbono e renováveis.”

Quinbrook acaba de concluir um programa de testes usando o software EnergyTag Versão 2 no projeto de bateria Byrd Ranch em Sweeny, Texas, cerca de 60 milhas ao sul de Houston. A bateria de 50 MW, de propriedade do desenvolvedor Glidepath, está ativamente carregando e descarregando energia para a rede do Texas em resposta aos sinais do operador do mercado de energia ERCOT. Esses testes são necessários para "oferecer informações confiáveis ​​sobre onde (os consumidores de energia) estão obtendo energia. A base de tudo isso é ser capaz de rastrear todas essas coisas em um padrão confiável e aceito.”

A tecnologia usada para implementar o padrão EnergyTag vem da Quintrace, uma plataforma interna que Quinbrook lançou no ano passado para oferecer aos clientes "visibilidade em tempo real de sua pegada de carbono por hora". A Quintrace é uma das várias plataformas tecnológicas que rastreiam ativamente as emissões de carbono da energia que flui dos geradores para os utilizadores finais através das redes nos EUA e na Europa, à medida que cresce a procura por monitorização de emissões granulares. “Demonstramos que você pode rastrear a energia de uma bateria a cada hora”, disse Allan, o que "provou que isso é possível agora".

Software de rastreamento de emissões para baterias em escala de rede

Para ser claro, o Byrd Ranch nem sempre usou energia limpa em seus testes. Em vez disso, o software rastreou uma certa parte de sua energia proveniente da rede como se estivesse sendo enviada diretamente para a bateria de uma fazenda solar hipotética com um padrão típico de geração de projeto solar ao longo do dia para "simular fatias de energia renovável dentro do bateria”, diz Quinbrook.

Essa energia foi misturada com a energia da rede diária contendo métricas de intensidade de emissões de carbono hora a hora fornecidas pelo ERCOT. Quinbrook presumiu que a bateria usava energia solar para carregar sempre que estava disponível, dia após dia e de hora em hora, e usava "fatias" de energia da rede para o resto do carregamento.

Acompanhar a energia limpa que entra e sai de uma bateria é complicado. O primeiro truque é determinar uma maneira comumente aceitável de diferenciar entre "fatias" de energia limpa e suja. O momento em que as baterias carregam e descarregam também complica as coisas.

Algumas baterias podem carregar dias antes de serem descarregadas. Outras baterias podem carregar e descarregar várias vezes por hora. Este último modo de operação se aplica à bateria Byrd Ranch, que fornece principalmente serviços de resposta rápida ao ERCOT que podem ser chamados a cada 4 segundos e medidos para pagamento em incrementos de 15 minutos.

Nesses casos, "as baterias saltam muito em uma hora", disse Allan. Provar o quão limpo é cada um desses incrementos de descargas de energia, com base em registros de carga que podem ter chegado minutos antes, é "um problema não trivial". “Não trivial” é provavelmente um eufemismo.

As baterias também enfrentam outro desafio - "perdas de eficiência de ida e volta". Mesmo as baterias de íons de lítio mais eficientes perdem cerca de 10% da energia que recebem em comparação com a energia que podem descarregar. Estas perdas provêm principalmente da energia que é dispersa no processo de conversão da corrente alternada da rede em corrente contínua e vice-versa quando a bateria é descarregada para enviar energia de volta à rede. Além disso, alguma energia é usada para operar os sistemas de conversão e controle de energia da própria bateria. As baterias também descarregam lentamente quando em repouso, uma forma de perda chamada "autodescarga". Qualquer sistema que rastreie energia limpa versus energia suja que entra em uma bateria deve levar em conta essas perdas, conforme ilustrado neste gráfico.

Estimativas e precisão

Mas as perdas em qualquer sistema de bateria "são estimativas na maioria dos casos. Não são números concretos”, disse Allan. Hoje, esses números são calculados com base na medição da quantidade de energia que entra e sai de uma bateria e na combinação disso com uma "medição do estado de carga". Mas essas medições do estado de carga são notoriamente imprecisas e podem estar sujeitas a "erros devido a flutuações de temperatura, platôs de tensão no estado de carga, calibração do sensor e outros problemas de medição de dados", diz Quinbrook.

Encontrar maneiras de quantificar e rastrear essas mudanças incertas nos dados medidos de hora em hora é vital para qualquer sistema que pretenda medir com precisão a intensidade das emissões de uma bateria. Sem algum método para detectar medições erradas, "dependendo de como você conduz isso durante o processo contábil, você pode ter erros compostos e obter um resultado cada vez mais bobo ”, disse Allan.

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EnergyTag verifica emissões de baterias em escala de rede

O principal objetivo dos padrões da EnergyTag é fornecer aos produtores de energia, compradores e operadores de baterias uma compreensão clara de como eles estão contabilizando as variáveis ​​envolvidas no tratamento das baterias como um "reservatório" para "energia deslocada no tempo", Katrien Verwimp , disse o presidente do comitê de auditoria da EnergyTag ao apresentar os padrões mais recentes do grupo.

Qualquer sistema que solicite aos compradores de energia que certifiquem a intensidade das emissões de sua eletricidade precisa "ter clareza no registro de todos esses atributos, e também no registro ou acompanhamento das perdas" nas baterias, disse ela. O padrão Versão 2 lançado recentemente da EnergyTag oferece "muito mais detalhes do que a primeira versão, mas mais testes em condições do mundo real estão em andamento." Esses testes são exatamente o que a Quinbrook Infrastructure Partners está fazendo.

A Califórnia foi uma das primeiras jurisdições a emitir regulamentos destinados a garantir que as baterias em escala de rede financiadas por um programa de incentivo estatal multibilionário seriam operadas de forma a levar a uma redução geral nas emissões da rede. Mas esse programa não incluiu padrões para rastrear carga e descarga tão de perto quanto o padrão EnergyTag está assumindo.

Google e Microsoft aumentaram a demanda por uma maneira de incluir baterias em suas metas de aquisição de energia livre de carbono para abastecer seus data centers com energia livre de carbono 2030 horas por dia até XNUMX. Isso, por sua vez, levou Quinbrook a começar a trabalhar em sua tecnologia Quintrace. “como parte de nossa estratégia de data center verde”, disse Allan.

Nos últimos anos, os mandatos governamentais foram acrescentados a estas pressões empresariais, acrescentou – nomeadamente, os rigorosos requisitos de elegibilidade para os subsídios ao hidrogénio verde dos EUA e da UE. As baterias precisarão de padrões como EnergyTag para desempenhar um papel no fornecimento de parte da energia limpa que os eletrolisadores precisarão para atender às regras estritas de correspondência horária sob o regime de crédito fiscal de hidrogênio de 45 V proposto pela administração Biden e regras semelhantes de energia limpa para produtores de hidrogênio na Europa. União.

Allan espera que cada vez mais indústrias e governos adoptem regimes horários de correspondência de energia limpa, uma vez que a energia renovável é apoiada por baterias de escala de grade constituem a maior parte da eletricidade nas redes dos EUA, Europa e outras nações. É nesse momento que se tornará mais necessário e valioso ter padrões e medições que permitam aos operadores de baterias em escala de rede assinar contratos e cumprir mandatos para fornecer energia livre de carbono sob demanda.

“Estamos resolvendo problemas difíceis para data centers verdes e isso se aplica igualmente a commodities verdes”, disse Allan. "Se você está produzindo hidrogênio verde - ou aço verde, ou produtos químicos verdes - você precisa ser capaz de apoiar suas credenciais verdes."

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• Fonte: https://cleantechnica.com/2024/03/19/energytag-quinbrook-track-carbon-intensity-of-electricity-stored-in-grid-scale-batteries/