À medida que mais fontes renováveis intermitentes entram em operação — em um ritmo mais rápido do que a rede de transmissão consegue acompanhar — elas exercem uma grande pressão sobre o sistema, na forma de congestão. Sistemas de armazenamento de energia em baterias podem ajudar a resolver esse problema — e ainda se beneficiar das variações de preço que ocorrem devido à congestão.
Mas o que é congestão? Por que ela se tornou mais prevalente nos últimos anos? E o que isso significa para os sistemas de armazenamento de energia em baterias?
A congestão na transmissão se tornou um problema maior nos últimos anos
A congestão na transmissão ocorre quando qualquer elemento do sistema elétrico principal está sobrecarregado ou corre risco de sobrecarga — como resultado da perda de outro elemento do sistema.
Normalmente, a congestão acontece quando não há capacidade suficiente de transmissão para importar ou exportar energia para onde ela é necessária. Sistemas de armazenamento de energia em baterias, que podem tanto importar quanto exportar energia, podem ajudar a aliviar essa situação.
Nos últimos anos, a congestão piorou por diversos motivos:
- A expansão da infraestrutura de transmissão não acompanha o crescimento da nova capacidade de geração.
- Novos recursos renováveis geralmente estão localizados longe das áreas de maior demanda.
- Energia eólica e solar são, por natureza, intermitentes.
- A demanda aumentou em todo o estado.
De região para região, a congestão afeta os preços marginais locacionais
Quando grandes volumes de geração (por exemplo, centenas de megawatts ou mais) precisam ser redistribuídos para resolver a congestão, isso causa maior variação de preços em todo o sistema.
Por exemplo, entre 19h e 20h, os preços médios de liquidação em 2023 foram 42% mais altos na Load Zone West em comparação com a Load Zone South.
Dois grandes fatores impulsionaram essa variação de preço:
- A falta de capacidade de transmissão fez com que o excedente de geração eólica no sul do Texas não pudesse ser exportado para outros locais. Quando a geração foi reduzida, os preços caíram.
- Com o pôr do sol, a geração solar deixou de atender à grande demanda industrial no oeste do Texas. Isso elevou os preços, pois a região precisou importar mais energia.
Com problemas recorrentes de congestão como esses, os preços em um determinado local podem ser consistentemente mais altos ou mais baixos do que em outros. E isso tem um efeito direto nas receitas do armazenamento de energia em baterias.
Problemas crônicos de congestão podem levar a maiores diferenças de preço em certas áreas
As diferenças de preço no ERCOT foram altas em todas as regiões em 2023. Isso se deveu, em grande parte, ao aumento da volatilidade observado ao longo do ano. (O desvio padrão dos preços médios do Hub Bus foi 46% maior em 2023 do que em 2022.) Os principais fatores dessa volatilidade foram:
- Condições climáticas extremas — que contribuíram para maior demanda no sistema.
- Rápidas e intensas rampas de carga líquida (quando a demanda aumenta ao mesmo tempo em que a geração intermitente cai).
A congestão também contribui para o aumento da volatilidade — especialmente quando é recorrente e difícil de ser resolvida pelo despacho econômico.
Mais volatilidade fez com que as diferenças medianas diárias de preços de liquidação na maioria das principais zonas de carga fossem de US$ 75–US$ 85/MWh em 2023.
No entanto, os preços na Load Zone West foram aproximadamente o dobro dos de outras regiões, devido a múltiplos problemas crônicos de congestão. A diferença diária mediana foi de US$ 158/MWh.
A flexibilidade dos sistemas de armazenamento em baterias ajuda a resolver a congestão — e gera oportunidades de arbitragem
Quando uma região tem oferta excedente (em relação à demanda), mas não possui capacidade de transmissão suficiente para exportá-la, os preços caem. Nesses momentos, surge uma boa oportunidade para sistemas de armazenamento em baterias se carregarem. Isso também permite que o excedente de geração renovável intermitente seja utilizado posteriormente no mesmo dia.
Por outro lado, se uma região tem dificuldade para importar energia suficiente para atender à demanda, os preços locais sobem. Isso incentiva que mais geração próxima (incluindo baterias) forneça energia. Novamente, isso não é apenas vantajoso para os geradores — também alivia a pressão sobre o sistema e ajuda a reduzir o custo total.
A flexibilidade das baterias permite que elas aproveitem ambos os efeitos no mesmo dia de operação. A mesma região pode ter excedente de oferta em um momento do dia e, mais tarde, enfrentar dificuldade para importar energia suficiente. Com recursos de armazenamento (como baterias), esse excedente pode ser utilizado para suprir a demanda posteriormente.
Essas maiores diferenças de preço intra-diárias permitem que sistemas de armazenamento em baterias obtenham receitas por meio da arbitragem. Por exemplo, de janeiro a outubro de 2023, baterias na Load Zone West obtiveram cerca do dobro da receita de baterias em outras regiões.
Sistemas de armazenamento em baterias costumam ser posicionados para ajudar a aliviar a congestão
No final de 2023, a instalação de baterias no ERCOT estava relativamente distribuída de forma equilibrada. No entanto, existem áreas de maior concentração — geralmente próximas a grandes centros de demanda, recursos renováveis intermitentes ou ambos.
Por exemplo, 53% das baterias estão localizadas a menos de 80 km dos principais centros de demanda — Dallas-Fort Worth, Austin, San Antonio, Houston e a Bacia do Permiano. E, embora a distância física não signifique necessariamente proximidade elétrica, isso demonstra o valor percebido de posicionar baterias próximas a grandes polos de consumo.
O oeste do Texas não só abriga um grande centro de demanda (devido à indústria de petróleo e gás na Bacia do Permiano), mas também grandes quantidades de geração eólica e solar.
As restrições individuais mais onerosas podem mudar de ano para ano, mas os problemas recorrentes de transmissão tendem a persistir até que sejam feitas mudanças estruturais na infraestrutura.
Tradicionalmente, isso ocorre por meio de melhorias na rede de transmissão. No entanto, ativos como baterias e grandes cargas flexíveis (por exemplo, data centers e operações de mineração de bitcoin) oferecem soluções alternativas para a congestão. Isso se deve, principalmente, à sua rápida resposta e sensibilidade ao preço.
Por exemplo, baterias localizadas em ambos os lados do Westex GTC podem ajudar a aliviar a congestão crônica. O Westex GTC é um grupo de linhas de transmissão que o ERCOT monitora quanto ao fluxo total para fins de estabilidade do sistema.
Baterias no oeste do Texas enfrentam preços mais baixos quando há congestão ativa no Westex GTC, geralmente devido ao excesso de geração eólica e solar. Por outro lado, baterias localizadas perto dos centros de demanda imediatamente do outro lado da restrição — como Dallas-Fort Worth e Austin — verão preços marginais locacionais mais altos nesses mesmos períodos.
A congestão é um desafio contínuo — e a volatilidade de preços deve continuar
A infraestrutura de transmissão está sendo construída rapidamente no ERCOT. Isso ajudará a atender ao crescimento acelerado da demanda e a resolver problemas crônicos de congestão. No entanto, isso gera um movimento natural de compensação: quando a congestão crônica é resolvida em uma parte do sistema, é provável que surja em outra.
A volatilidade de preços no ERCOT também deve continuar — à medida que a parcela da demanda atendida por geração intermitente cresce. A flexibilidade natural dos sistemas de armazenamento em baterias os coloca em uma posição privilegiada para continuar atuando como força estabilizadora da rede do ERCOT.
