Linhas de alta voltagem estão perto de uma subestação de eletricidade nos arredores de Sydney. Reuters
O mercado de energia da Austrália é um elemento importante no nosso ciclo de notícias diárias. Em meio à interminável ideologia e política que circulam pelo setor, termos técnicos como “poder de carga de base” e “geração despachável” são lançados com tanta freqüência que há o perigo de que o significado desses termos possa se perder no debate público.
O termo “crise de energia” é atado em torno de muito vagamente com alguma confusão em torno de se a crise é sobre os preços ou a segurança do abastecimento. A política disto é infernal e largamente evitável se todos os lados da política tivessem prestado uma atenção consistente e baseada em princípios à política energética ao longo dos anos 20 desde a formação da política de energia. Mercado Nacional de Energia.
Vale a pena esclarecer o significado de alguns desses termos e como eles se relacionam com as políticas climáticas, novas tecnologias e a progressão da reforma e regulamentação do mercado na Austrália.
Este glossário, que não é de forma alguma exaustivo, é um primeiro passo.
Potência de carga de base
O poder de carga de linha de base refere-se a recursos de geração que geralmente são executados continuamente ao longo do ano e operam em níveis de saída estáveis. A operação contínua de recursos de carga básica faz sentido econômico porque eles têm baixos custos de operação em relação a outras fontes de energia. O valor das plantas de base é principalmente econômico, e não está relacionado à sua capacidade de acompanhar a demanda do sistema que varia constantemente.
As usinas de carga de base incluem usinas de energia de ciclo combinado movidas a carvão e a gás. No entanto, a comunidade internacional da Austrália compromisso reduzir as emissões de carbono está restringindo a viabilidade econômica das fontes tradicionais de base.
Centrais elétricas movidas a carvão como esta em Loy Yang estão sendo gradualmente aposentadas.
Mercado Atacadista (o “Mercado Nacional de Energia”)
O termo Mercado Nacional de Energia é confuso porque se refere a um mercado competitivo para energia de atacado, principalmente no custo leste da Austrália. Não inclui a Austrália Ocidental ou o Território do Norte e também inclui o sistema de gás. O Mercado Nacional de Energia permite que todos os tipos de recursos de energia em escala pública se conectem ao sistema de transmissão para atender a requisitos de energia em grande escala.
No entanto, a indústria falar sobre o “mercado de energia” ou mesmo o “NEM” também pode se referir a toda a cadeia de fornecimento que inclui as redes para transmissão de voltagem e distribuição de média e baixa voltagem, bem como o varejo para o consumidor final. Os preços que os consumidores veem incluem todos esses aspectos da cadeia de suprimentos. Isso pode aumentar significativamente a confusão.
O mercado atacadista é chamado de “mercado” porque há concorrência entre geradores. Cada gerador faz “ofertas” diárias de preço para vender energia e ajusta as quantidades em faixas de preço 10 a cada cinco minutos. Desta forma, a venda de energia é combinada com a energia disponível e desempenho da unidade geradora.
O mercado trabalha para despachar eficientemente todos os recursos variáveis e “despacháveis” para minimizar o custo da eletricidade. o Operador Australiano do Mercado de Energia (AEMO) coordena o Mercado Nacional de Energia.
Preço por atacado
O preço “à vista” no atacado, no qual a energia é negociada no NEM, é baseado nas ofertas geradoras mais aceitas para equilibrar oferta e demanda em cada região. O objetivo é incentivar o comportamento eficiente dos geradores, bem como coordenar o direcionamento eficiente de recursos.
Armazenamento
Armazenamento refere-se à energia capturada para uso posterior, geralmente em uma bateria. A eletricidade tem sido cara para armazenar no passado, mas o custo de armazenamento deverá continuar a cair com a melhoria das tecnologias de bateria. Por exemplo, baterias de iões de lítio foram desenvolvidos para comunicações móveis e laptops, mas agora estão sendo aprimorados para veículos elétricos e armazenamento de energia em escala de serviços públicos.
As baterias de íons de lítio foram desenvolvidas para telefones celulares, mas agora estão sendo usadas como parte de veículos elétricos, como o Modelo S e Modelo X da Tesla. Reuters
Devido aos níveis de armazenamento tradicionalmente baixos no sistema, a eletricidade tem que ser gerada principalmente dentro de segundos de quando é necessário, caso contrário, a estabilidade do sistema pode ser colocada em risco. A tecnologia de armazenamento se tornará mais valiosa à medida que a penetração no mercado de energia eólica e solar aumenta. Com o declínio dos custos de várias tecnologias de baterias, isso se tornará mais fácil de entregar.
Demanda (e demanda de pico)
Demanda refere-se à quantidade de eletricidade necessária para atender aos níveis de consumo em qualquer momento. Energia refere-se à taxa de consumo de energia em megawatts (milhões de Watts ou MW), enquanto a energia em megawatt-hora (MWh) refere-se ao consumo total durante um período, como dia, mês ou ano.
A demanda de pico é a maior taxa de consumo de energia necessária em uma determinada estação, como aquecimento no inverno ou resfriamento no verão. É uma medida vital porque determina quanto equipamento de geração é necessário para cobrir interrupções inesperadas e manter um fornecimento confiável.
Geração despachável
A geração despachável refere-se a um tipo de geração baseada em combustíveis fósseis ou energia hidrelétrica que pode ser controlada para equilibrar a oferta e a demanda de eletricidade. Usinas de energia mais flexíveis baseadas em queima de gás natural (como turbinas a gás de ciclo aberto ou usinas hidrelétricas) podem operar com carga parcial e responder a mudanças de curto prazo na oferta e demanda.
Flexibilidade é a chave aqui. O armazenamento também pode oferecer flexibilidade, seja a partir de baterias ou de armazenamento com bombas hidráulicas. A necessidade de tais recursos está se tornando mais urgente devido a aposentadoria das plantas de base mais antigas e a quantidade crescente de fontes de energia com menor intensidade de emissões.
Controle de freqüência
Geradores síncronos em estações de energia giram em torno de ciclos 50 por segundo. Essa velocidade é referida como “frequência” (denotada Hertz, símbolo Hz). Controlar essa frequência constante é essencial para manter a confiabilidade.
Se houver perda de geração em algum lugar, a energia extra é extraída da rede de eletricidade de outras usinas. Isso faz com que os rotores desses geradores desacelerem e a freqüência do sistema caia. Um parâmetro chave é a chamada “taxa máxima de mudança de frequência”. Quanto mais rápida a frequência mudar, menos tempo estará disponível para tomar ações corretivas.
Inércia
Inércia refere-se à capacidade de um sistema manter uma frequência constante após um desequilíbrio significativo entre geração e carga. Quanto maior a inércia, mais lenta é a taxa de mudança de frequência após um distúrbio.
Uma preocupação crítica é que a inércia deve quase sempre ser suficiente para permitir uma potência estável. Dado que muitas usinas elétricas a carvão estão sendo retiradas, a quantidade de inércia está caindo acentuadamente.
Eventualmente, os sistemas de energia precisarão fornecer inércia explicitamente adicionando rotores síncronos (operando independentemente da geração de energia) ou fornecendo outros controles do sistema de energia que sejam capazes de responder muito rapidamente a desvios na frequência do sistema de potência. Estes podem ser baseados em uma combinação de armazenamento e eletrônica de potência avançada já disponível hoje.
Mercados regionais dentro do mercado nacional de energia
O Mercado Nacional de Energia opera como cinco mercados regionais interconectados nos estados do leste: Queensland, Nova Gales do Sul, Victoria, Austrália do Sul e Tasmânia. Isso reflete a forma como os sistemas de energia foram originalmente criados sob as autoridades estaduais.
O Mercado Nacional de Energia não pode operar como um mercado único com um único preço devido a dois fatores importantes. Não é rentável remover completamente as restrições de transmissão de energia entre as regiões do estado, e as perdas elétricas na transmissão de energia significam que cada local requer um preço diferente para refletir eficientemente o impacto dessas perdas.
Quando há grandes fluxos de energia entre as regiões, os preços podem variar em até 30% entre as regiões devido a perdas. Preços altos ocorrem quando há escassez de energia em relação à demanda. Preços negativos ocorrem quando a carga é menor que a geração estável mínima confirmada. Durante períodos de preços altos (geralmente devido à alta demanda ou, menos freqüentemente, devido à menor capacidade), podem ocorrer maiores diferenças de preço quando os interconectores atingirem seus limites, fazendo com que a geração de preços muito altos na região importadora seja despachada.
O Mercado Nacional de Energia opera na costa leste da Austrália.
Interconectores
Tendo em vista as longas distâncias no Mercado Nacional de Energia (4000km de ponta a ponta, o maior sistema síncrono de energia do mundo), existem restrições significativas na capacidade de transmissão entre as regiões baseadas no estado. Essas restrições recebem um tratamento especial chamado “interconectores”.
As perdas marginais de energia entre esses interconectores são calculadas a cada cinco minutos para apoiar o despacho eficiente de recursos e garantir que os preços spot em cada região sejam eficientes e consistentes com a oferta e a demanda predominantes. Essas interconexões têm capacidade limitada (devido a superaquecimento e outros fatores), no entanto, e a AEMO gerencia cuidadosamente seu uso para garantir que o equilíbrio e a inércia possam ser fornecidos entre as regiões.
Serviços auxiliares e reserva giratória
Serviços auxiliares referem-se a uma variedade de métodos que o mercado exige para frequência consistente e controle de tensão. Eles mantêm a qualidade do fornecimento e suportam a estabilidade do sistema de energia contra perturbações. Este controle de freqüência é necessário durante a operação normal para manter o equilíbrio contínuo da oferta e demanda de energia. Para este propósito, algumas capacidades de geração são mantidas em reserva para variar sua produção para cima e para baixo para ajustar o nível total de geração do sistema.
Essa diferença entre a potência máxima e o nível de operação mais baixo é chamada de “reserva giratória”. A reserva de fiação também é necessária para reduzir a produção para cobrir a desconexão repentina de carga ou o aumento súbito de energia solar ou eólica.
Upgrades de transmissão
A modernização do sistema de transmissão, incluindo os interconectores, é um processo regulatório complexo. A transmissão tem um valor significativo em toda a cadeia de fornecimento de eletricidade, desde os produtores até os consumidores.
Este valor é fácil de medir, dadas as condições do mercado de eletricidade em qualquer momento. Mas é difícil prever quando esses interconectores precisam ser construídos ou substituídos porque alguns ativos de transmissão podem operar por até 80 anos. É necessária uma coordenação significativa no planejamento de novos investimentos, pois a localização e o tempo de implantação da nova capacidade de geração renovável são incertos e variáveis.
Janelas de liquidação de preços de minutos 30 (e as de cinco minutos)
Os geradores recebem o preço à vista de toda a sua produção e os consumidores (via varejistas) são cobrados ao preço à vista pelo seu consumo pela AEMO. Este preço de “negociação” é calculado a cada 30 minutos para o propósito de transacionar os fluxos de caixa (como uma média do preço de despacho de cinco minutos). Este processo é chamado de "liquidação".
Existe um plano para se mudar para um acordo de cinco minutos nos próximos três anos. Isso ajudaria a recompensar recursos mais flexíveis (incluindo baterias) à medida que eles respondem de maneira mais eficiente ao impacto de mudanças repentinas na produção.
Sobre os autores
Ariel Liebman, Subdiretor, Monash Energy Materials and Systems Instutute e professor sênior da Faculdade de Tecnologia da Informação, Universidade de Monash e Ross Gawler, pesquisador sênior, Universidade de Monash
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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