Desde 2019, a National Grid ESO lançou uma série de licitações ‘pathfinder’ para adquirir serviços de potência reativa. Neste artigo, analisamos mais de perto essas licitações e o papel desempenhado pelas baterias.

Se quiser saber mais sobre potência reativa, confira nosso recente artigo explicativo.

Atenção: spoiler

• Baterias conseguem fornecer serviços de potência reativa, e várias participaram dessas licitações pathfinder.
• Licitações altamente localizadas podem oferecer uma fonte de receita de longo prazo para instalações bem posicionadas.
• No entanto, em comparação ao restante das receitas do armazenamento de energia em baterias, esses valores são pequenos.

Por que devemos nos importar com potência reativa?

A tensão é cuidadosamente controlada nas redes elétricas – para garantir o fornecimento de energia. À medida que descarbonizamos e descentralizamos nosso sistema energético, uma rede crescente de ativos distribuídos torna esse gerenciamento cada vez mais desafiador.

Grandes variações na demanda e geração, perdas na transmissão e altos níveis de capacitância ou indutância na rede causam instabilidades de tensão. Para operar de forma segura, o ESO controla a tensão dentro dos limites legais. A potência reativa é uma ferramenta fundamental para esse controle.

O custo de gerenciamento da tensão tem crescido nos últimos anos, como mostra a figura 1 (abaixo). Os custos dobraram de abril a agosto de 2019 em comparação ao mesmo período deste ano – chegando a £117 milhões.

Como a tensão pode variar bastante conforme o local, algumas regiões exigem mais controle do que outras. A figura 2 (abaixo) mostra que o ESO gastou mais de £90 milhões com gerenciamento de tensão desde abril de 2019 tanto no East Midlands quanto no Noroeste da Inglaterra. Nos últimos 12 meses (agosto de 2021 a agosto de 2022), o custo total em toda a Grã-Bretanha foi de £320 milhões.

Quais são os mercados para potência reativa?

Historicamente, a National Grid ESO atendia sua demanda de potência reativa com grandes usinas térmicas tradicionais. Os geradores são obrigados pelo código da rede a variar a potência reativa de sua saída via o Serviço Obrigatório de Potência Reativa (ORPS). Existe um segundo mercado, o Serviço Aprimorado de Potência Reativa (ERPS), para quem pode oferecer capacidades adicionais. Para isso, o ESO realiza uma licitação a cada seis meses.

Nos últimos anos, à medida que o ESO busca operar um sistema zero carbono, baterias começaram a fornecer serviços adicionais de potência reativa. O site Kings Barn da Zenobē Energy foi o primeiro a fornecer potência reativa pelo projeto Power Potential em abril de 2020, via rede de distribuição. Como ativos conectados à transmissão, as baterias Oxford Superhub e Kemsley da Pivot Power também têm que fornecer serviços de potência reativa. E baterias participaram dos programas High Voltage Pathfinder.

High Voltage Pathfinders

Esses Pathfinders geraram três licitações entre 2019 e 2022, para serviços de absorção de potência reativa. Os serviços foram contratados por região, devido à natureza localizada das variações de tensão. Especificamente, as regiões de Mersey, Nordeste da Inglaterra e West Yorkshire – conforme mostra a figura 3 (abaixo).

As licitações resultaram em cinco contratos de potência reativa, resumidos na Tabela 1 (abaixo).

• Vimos 23 propostas de baterias na licitação Mersey Long Term. Elas vieram da Zenobē Energy, Arenko, Shaw-Energi Ltd e ScottishPower Renewables.
• Zenobē Energy, Pivot Power e UKPA Energy participaram da licitação Pennines posterior.
• A única bateria vencedora foi a Capenhurst, de 100 MW, da Zenobē. As outras baterias foram rejeitadas principalmente por motivos econômicos – com propostas médias de £65/SP (por período de liquidação), contra £15/SP da Capenhurst.
• Outras propostas vencedoras vieram da National Grid Electricity Transmission (NGET).
• As licitações permitiam o acúmulo de outros serviços de balanceamento, “desde que não comprometa a entrega dos serviços de potência reativa contratados, caso solicitado”. Isso é especialmente relevante para sistemas de armazenamento em baterias.

No futuro, podemos esperar mais licitações desse tipo. A National Grid ESO realizou uma chamada para informações em maio e junho de 2022 para avaliar a viabilidade de lançar uma licitação para serviços adicionais de absorção de potência reativa entre 2023 e 2026. Os resultados devem sair em breve.

Estudo de caso: Capenhurst 100MW BESS da Zenobē

Capenhurst é um sistema de armazenamento de baterias de 100 MW, conectado diretamente a 275 kV ao sistema de transmissão em Chester. O local fornecerá 38 MVar de absorção de potência reativa ao longo de nove anos, gerando £3,1 milhões durante o contrato.

O serviço estava previsto para começar em abril de 2022. A intenção da Zenobē é acumular “vários serviços de potência ativa, capacidade e tensão” para aumentar o valor, conforme as regras da licitação.

Como essas receitas se comparam ao benchmark da Modo?

O contrato de Capenhurst paga uma taxa de disponibilidade de £15 por período de liquidação, equivalente a £0,39 MVAr/h. Considerando que o serviço de potência reativa de Capenhurst estava totalmente operacional desde 1º de abril de 2022, a figura 4 (abaixo) compara as receitas do serviço de potência reativa de Capenhurst com serviços de potência ativa no mesmo período. As receitas mostradas são anualizadas e assumem que 38 MVar são pagos para cada 100 MW de disponibilidade em outros locais.

A licitação de potência reativa equivale a £2.628/MW/ano para uma bateria de 100MW fornecendo 38MVar. Isso adiciona entre 1% e 2% ao benchmark de receita, para abril a agosto de 2022. Contudo, esses meses registraram as maiores receitas históricas para armazenamento (por exemplo, veja nossos artigos mensais de benchmarking). Portanto, é provável que represente uma fração maior no futuro.

Em comparação com serviços ancilares (onde a volatilidade de preço é sempre um fator), os pagamentos de disponibilidade de potência reativa são garantidos no contrato de Capenhurst – desde que a bateria esteja pelo menos 90% disponível. A potência reativa pode ser um complemento pequeno, mas constante, à receita, oferecendo ganhos de longo prazo – e pode ser complementada por serviços mais lucrativos no mercado atacadista e em outros mercados de resposta de frequência.

Principais conclusões

• A potência reativa é uma ferramenta crucial para manter a tensão do sistema de transmissão dentro de limites seguros.
• Embora os custos de gerenciamento de tensão estejam aumentando devido à maior complexidade do sistema, são necessárias soluções inovadoras, utilizando diferentes tipos de ativos capazes de gerar e absorver potência reativa.
• Sistemas de armazenamento de energia em baterias estão bem posicionados para oferecer esses serviços – se estiverem no local certo!

Baterias representaram uma grande parcela das rodadas de licitação dos High Voltage Pathfinder. Isso porque elas conseguem fornecer potência reativa limpa e de baixo custo. Embora as receitas obtidas nessas licitações sejam baixas em relação ao restante do mercado, os serviços de potência reativa formam uma fonte adicional de receita de longo prazo – e diversificação em relação aos serviços principais de resposta de frequência – para ativos bem localizados.