Melhorando o design do mercado para armazenamento de energia

8 de junho de 2023

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pela Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Columbia

O armazenamento de energia desempenha um papel crucial em nossa transição para fontes de energia mais limpas e sustentáveis. Ele nos permite armazenar o excesso de energia quando disponível, de fontes renováveis ​​como eólica e solar, e usá-lo quando a demanda é alta ou a oferta é limitada. Isso ajuda a estabilizar a rede, reduz a dependência de combustíveis fósseis e mitiga o impacto de fontes de energia intermitentes.

Em muitas partes dos Estados Unidos, como Nova York, Califórnia e Texas, empresas privadas são responsáveis ​​por possuir e operar sistemas de armazenamento de energia. Essas empresas participam dos mercados de eletricidade, onde compram e vendem eletricidade para maximizar seus lucros. No entanto, é importante que os consumidores garantam que os motivos lucrativos das empresas também estejam alinhados com o objetivo mais amplo de melhorar a sustentabilidade e melhorar a vida em todo o mundo. Isso significa encontrar um equilíbrio entre reduzir as emissões de carbono e manter os custos de eletricidade acessíveis para os consumidores. É crucial alinhar as necessidades dos usuários de eletricidade com as capacidades do sistema de energia enquanto promove um futuro mais verde.

Os mercados de eletricidade estão intrinsecamente ligados aos sistemas físicos de energia, tornando-os distintos de outros mercados. A fim de garantir que o mercado funcione de forma harmoniosa e eficiente, modelos especializados são usados ​​para liberar os recursos participantes. Esses modelos levam em consideração as características físicas dos recursos, como sua capacidade de geração e disponibilidade. O objetivo do projeto do mercado de eletricidade é criar e atualizar esses modelos de forma a maximizar o benefício geral para a sociedade.

Um novo estudo liderado pela Columbia Engineering, publicado na Joule, examina como diferentes formas de participação nesses mercados afetam os benefícios gerais do armazenamento de energia para a sociedade. Os pesquisadores usaram uma estrutura de computador baseada em agentes – um modelo que simula comportamentos individuais em sistemas complexos – para simular cenários com capacidade renovável e de armazenamento e opções de mercado.

"Nossa principal inovação foi modelar as interações de participação no mercado entre o armazenamento e o mercado", disse o principal autor do estudo, Bolun Xu, professor assistente de terra e engenharia ambiental. "Descobrimos que não apenas precisamos de mais energias renováveis ​​e melhores tecnologias de armazenamento, mas que o design do mercado para melhor integrar o armazenamento de energia para reduzir custos e emissões para futuros sistemas de energia também é extremamente importante. Para isso, precisamos de novos métodos computacionais e, em o futuro, análise assistida por IA."

O estudo comparou diferentes métodos de armazenamento de energia para participar do mercado e revelou compensações entre tornar a energia mais acessível para os consumidores e reduzir as emissões de carbono. Os pesquisadores descobriram que participar de mercados diários, onde a eletricidade é negociada um dia antes de ser necessária, é mais eficaz na redução das emissões de carbono. Por outro lado, participar de mercados em tempo real, onde a eletricidade é negociada em tempo real, é mais eficaz na redução de custos.