As contas comerciais de eletricidade não são determinadas apenas pelo consumo de energia. Para muitas instalações, o custo final depende de quantos quilowatts{1}}horas (kWh) são usados, da maior demanda de quilowatts (kW) registrada durante o período de faturamento, quando essa demanda ocorre e da tarifa de serviço público específica aplicada ao local.
É por isso que uma instalação pode reduzir o consumo mensal de energia e ainda assim ter uma conta teimosamente elevada. Um pequeno pico de demanda pode definir a cobrança de demanda para o mês, enquanto o preço do tempo de-uso-pode tornar a eletricidade consumida em uma hora mais cara do que a mesma quantidade consumida em outra.
O armazenamento-atrás-do medidor pode ajudar em algumas dessas situações, mas o ponto de partida correto não é o tamanho da bateria. É a fatura, a tarifa e o perfil de carga. O Programa Federal de Gestão de Energia do Departamento de Energia dos EUA faz a mesma distinção na sua orientação sobreavaliando opções de taxas de serviços públicos: tarifas de energia, tarifas de demanda e tarifas fixas respondem de maneira diferente às mudanças nas operações do local.
O que diferencia uma conta de eletricidade comercial?
Uma tarifa comercial pode conter vários componentes de custos ao mesmo tempo:
- Encargos de energiacom base no consumo total de eletricidade em kWh.
- Cobranças de demandacom base na demanda máxima ou faturada em kW.
- Cobranças-de{1}}tempo de usoque variam por hora, dia ou estação.
- Encargos fixosque não mudam com o consumo mensal.
- Regras-específicas de tarifascomo catracas de demanda, demanda de faturamento mínimo, acréscimos ou provisões sazonais.
A combinação exata depende da concessionária, classe do cliente, nível de tensão, localização, estação do ano e tabela de tarifas. Uma estimativa genérica-de economia de bateria é, portanto, muito menos útil do que uma análise realizada em relação à tarifa real da instalação.
Encargos de energia: quanto você paga por kWh
A cobrança de energia é baseada na quantidade de energia elétrica consumida durante o período de faturamento. Um cálculo simplificado é:
Taxa de energia=eletricidade consumida em kWh × tarifa aplicável em $/kWh
Se a tarifa usar preços de tempo de{{1}uso, poderá haver diversas tarifas de energia em vez de uma. A eletricidade consumida durante os-horários de pico pode custar mais do que a eletricidade consumida fora dos horários-de pico, portanto, a conta depende do consumo total e do horário.
As medidas de eficiência abordam principalmente esta parte da conta. Os exemplos incluem a redução do tempo de funcionamento desnecessário do equipamento, a melhoria da eficiência do HVAC ou da refrigeração, a atualização de motores ineficientes e a correção de problemas de controle que desperdiçam energia.
Encargos de demanda: o que você paga pelo pico de kW
As cobranças de demanda funcionam de maneira diferente. Em vez de medir quanta eletricidade foi consumida durante o mês, a demanda mede a rapidez com que a instalação consome energia durante um intervalo definido. É expresso em quilowatts.
Um cálculo simplificado de cobrança-de demanda é:
Cobrança de demanda=demanda faturada em kW × taxa de demanda em $/kW
É por isso que um curto período de operação simultânea pode ser importante. Se os chillers, os compressores de refrigeração, os equipamentos de processo, as bombas e os carregadores de veículos elétricos consumirem muito durante o mesmo intervalo, o pico resultante poderá estabelecer a demanda faturada, mesmo que o evento seja breve.
Um estudo de-laboratório nacional sobre tarifas comerciais dos EUA identificou a magnitude da-carga da demanda como um importante preditor da economia-da{5}}bateria por trás do medidor, ao mesmo tempo em que enfatizou que a viabilidade do projeto deve ser avaliada caso a caso. Veja o estudo ematrás{0}}do-medidor, armazenamento de bateria e cobranças de demanda comercial.
Demanda de faturamento e intervalos de medição
Nem todas as concessionárias calculam a demanda da mesma maneira. A tarifa define o intervalo e a regra utilizada para determinar a demanda faturada. A medição de intervalo pode registrar dados de hora em hora ou de 15 minutos, e o intervalo de qualificação mais alto pode se tornar um insumo importante para a fatura mensal.
As contas mensais mostram o resultado financeiro. Os dados de intervalo mostram como o resultado aconteceu. Essa distinção torna-se essencial ao decidir se um pico é repetível, evitável ou adequado para armazenamento.
Não-coincidentes, TOU e demanda ampliada
A cobrança de demanda não{0}}coincidentepode ser baseado na maior demanda mensal, independentemente da hora do dia. UMcobrança por demanda de tempo-de{1}}usopode aplicar-se apenas à procura registada dentro de períodos designados. Algumas tarifas incluem ambos.
A catraca de demandaou a provisão retrospectiva-pode fazer com que a demanda de faturamento dependa parcialmente dos picos registrados nos meses anteriores. Isso significa que um evento anormalmente elevado pode influenciar os custos após o mês em que ocorreu. O glossário de-taxas de utilidade do DOE discute especificamente estruturas de-demanda não coincidente, demanda de TOU e análise de demanda-.
Para os controles de armazenamento, a consequência é prática: reduzir o pico errado pode economizar pouco ou nada se outro intervalo ainda determinar a demanda faturada.
kW x kWh: a diferença que muda a estratégia
EntendimentokW versus kWhé fundamental para a gestão de energia comercial.
- kW mede potência.Descreve a taxa na qual a eletricidade está sendo usada em um ponto ou durante um intervalo de medição.
- kWh mede energia.Ele descreve a quantidade total de energia elétrica usada ao longo do tempo.
Uma analogia útil é dirigir: kW é semelhante à velocidade, enquanto kWh está mais próximo da distância total percorrida. Um edifício pode reduzir o total de kWh sem reduzir materialmente o seu pico de kW mais elevado. Ele também pode reduzir um pico curto de kW sem alterar muito o kWh mensal.
Esses são problemas de custos diferentes. A eficiência geralmente visa reduzir o uso de energia. O gerenciamento de pico visa controlar a forma e o momento da demanda.
Como as taxas de{0}}tempo de{1}}uso alteram os custos comerciais de energia
O preço de{0}}tempo de-uso adiciona uma questão de tempo à fatura:quandoa eletricidade está sendo retirada da rede?
Se a eletricidade nos-picos for mais cara, as cargas flexíveis poderão ser movidas para períodos de-custos mais baixos. Um processo pode começar mais cedo, o carregamento de veículos elétricos pode ser programado fora de uma janela de pico ou os sistemas térmicos podem pré-{3}}resfriar antes de horários-com preços mais altos. Isso édeslocamento de carga, e não deve ser confundido com eficiência.
A eficiência reduz a quantidade de energia necessária. A mudança de carga muda quando essa energia é consumida. Uma estratégia energética bem-projetada pode usar ambos.
O que está por trás do-armazenamento de energia do medidor?
Atrás-do-medidor, ou BTM, refere-se ao equipamento localizado no lado do medidor do serviço público do cliente. Do ponto de vista da concessionária, o medidor vê a interação líquida da instalação com a rede.
Um recurso BTM pode alterar esse perfil. Numa instalação comercial, o recurso pode ser um sistema de armazenamento de energia de bateria, armazenamento térmico, cargas controláveis, geração no local ou uma combinação de tecnologias. Para uma visão mais ampla-no nível do sistema, consultesoluções de armazenamento de energia comercial e industrial.
Armazenamento de energia da bateria
Um sistema de armazenamento de energia de bateria (BESS) armazena energia elétrica para uso posterior. Para a gestão da procura, a bateria pode descarregar quando a procura da instalação se aproxima de um limite de controlo. Parte da carga é então fornecida pela bateria em vez da rede, de modo que o medidor regista uma menor procura da rede.
Este é o princípio de funcionamento por trásredução do pico da bateria. Pesquisa de laboratório-nacional sobrepor trás-do-armazenamento do medidor para redução de cobrança-de demandatambém mostra por que o formato e a duração dos picos de carga são importantes para o dimensionamento econômico.
Armazenamento térmico e cargas flexíveis
As baterias eletroquímicas não são a única fonte de flexibilidade. Aquecimento, resfriamento, refrigeração, aquecimento de água e alguns processos industriais podem ser alterados ou sequenciados. O armazenamento de energia térmica pode armazenar capacidade de aquecimento ou arrefecimento para utilização posterior, enquanto a massa térmica do edifício existente pode por vezes proporcionar flexibilidade limitada sem uma bateria convencional.
Se uma mudança operacional puder remover o mesmo pico a um custo menor, essa opção deverá ser testada antes que um novo armazenamento seja especificado.
Como o armazenamento-do{1}}medidor pode reduzir a conta de eletricidade comercial
1. Corte de pico
A redução de pico reduz a potência máxima extraída da rede. Uma bateria descarrega durante um-intervalo de carga alto e tenta manter a demanda da rede abaixo de uma meta.
O tempo é crítico. Se a bateria descarregar demasiado cedo, a energia utilizável poderá esgotar-se antes do pico real de faturação. Se responder demasiado tarde, o medidor poderá já ter registado um novo pico. Controles, previsão, estado de carga disponível, lógica tarifária, energia da bateria e duração da descarga afetam o resultado.
2. Tempo-de{2}}uso da mudança de carga
Uma bateria pode carregar durante um período tarifário e descarregar durante outro. O valor financeiro depende da diferença de preço entre períodos, restrições de cobrança, perdas do sistema, degradação e outros requisitos operacionais.
O armazenamento não cria energia gratuita. Como a energia é perdida durante o carregamento, armazenamento, conversão e descarga, a mudança de energia pode exigir mais energia de entrada do que a fornecida posteriormente. O benefício económico advém da alteração do calendário ou do perfil de pico das compras da rede.
3. Autoconsumo solar-
Para instalações com energia solar no local, uma bateria pode capturar energia que de outra forma seria exportada e utilizá-la posteriormente no local. Se isto é atrativo depende do valor das exportações, do custo de compras posteriores da rede, do perfil de carga da instalação e da tarifa.
Pesquisa sobreenergia solar-mais-taxas de armazenamento e demanda comercialdescobriram que a magnitude da economia é altamente específica-do cliente e fortemente influenciada pelo design tarifário.
4. Resposta à demanda e outros fluxos de valor
Algumas instalações podem ser elegíveis para programas que compensam os clientes pela redução ou alteração da procura durante eventos específicos. O DOE descreve a resposta à demanda como uma redução voluntária-de curto prazo no uso de eletricidade que pode receber um desconto na tarifa, crédito na conta ou outra compensação. A disponibilidade do programa e as regras de funcionamento variam, pelo que as receitas potenciais não devem ser adicionadas a um modelo de projecto até que o programa específico tenha sido verificado. Veja a visão geral do DOE sobreresposta à demanda e programas de{0}preços variáveis com tempo.
Um exemplo de cobrança-de demanda trabalhada
Considere uma instalação com as seguintes condições simplificadas:
- Demanda de pico faturada atual:620 kW
- Taxa de demanda aplicável:US$ 18/kW
- Redução de pico alvo:100 kW
- Duração do pico que requer suporte:30 minutos
Antes do barbear máximo:
620 kW × US$ 18/kW=cobrança de demanda mensal de US$ 11.160
Se o armazenamento ou o gerenciamento de carga reduzirem com êxito o pico-de configuração de faturamento para 520 kW:
520 kW × US$ 18/kW=cobrança de demanda mensal de US$ 9.360
A cobrança simplificada de demanda evitada seria:
US$ 11.160 – US$ 9,360=US$ 1.800 para esse mês
A energia necessária para suportar uma redução de 100 kW por 30 minutos é de 50 kWh antes de contabilizar perdas de eficiência, limites de-estado de{4}}carga, requisitos de reserva ou margem operacional. Isso faznãosignifica que uma bateria de 50 kWh é o tamanho correto do projeto.
Suponha que a mesma instalação tenha outro pico não reduzido de 590 kW posteriormente no período de faturamento. Se esse intervalo passar a ser a demanda faturada, a redução efetiva é de apenas 30 kW, e o encargo simplificado evitado cai para$540. Uma catraca ou vários períodos de demanda podem alterar novamente o resultado.
Este exemplo é ilustrativo e não uma previsão de projeto. Isso mostra por que a lógica tarifária e os dados de intervalo são mais importantes do que a capacidade de uma única bateria.
Quando o armazenamento comercial de energia é uma boa opção?
A presença de uma carga sob demanda não torna automaticamente uma bateria econômica. O armazenamento merece uma avaliação mais detalhada quando diversas condições favoráveis ocorrem juntas.
- As cobranças de demanda são financeiramente significativas.Há custos evitáveis suficientes para justificar a análise.
- Os picos são identificáveis.A instalação pode determinar o que os causa, quando ocorrem e quanto tempo duram.
- O pico é endereçável.Uma excursão curta acima da carga normal é geralmente mais fácil de barbear do que uma carga que permanece próxima do máximo por muitas horas.
- O tempo das recompensas tarifárias muda.Spreads TOU ou estruturas de demanda criam valor para mudança de carga ou controle de pico.
- Dados de intervalo estão disponíveis.O site pode ir além dos totais mensais e analisar o formato real da carga.
- Existem objetivos secundários compatíveis.A otimização solar, a resiliência, a resposta à procura ou as restrições de capacidade podem reforçar o argumento quando são genuinamente relevantes.
Para casos de uso comercial adicionais, consultemaneiras pelas quais o armazenamento de energia comercial pode reduzir os custos de energia das empresas.
Quando o armazenamento pode não ser a primeira solução
O armazenamento pode merecer prioridade mais baixa quando a instalação tem preços baixos-com base na demanda, um perfil de carga muito uniforme, picos extremamente longos, flexibilidade operacional barata ou problemas óbvios de eficiência que devem ser corrigidos primeiro.
Se duas cargas principais puderem simplesmente ser impedidas de iniciar ao mesmo tempo, o sequenciamento poderá remover parte do pico a um custo muito menor do que uma bateria. O objetivo é resolver o problema de custos de forma eficiente e não forçar todos os problemas a um projeto de armazenamento.
Armazenamento de bateria versus gerenciamento de carga versus armazenamento térmico
| Abordagem | Mais adequado para | Limitação Principal |
|---|---|---|
| Eficiência energética | Reduzindo o consumo total desnecessário de energia | Pode não reduzir materialmente o pico de demanda mais alto |
| Gerenciamento de carga operacional | Mudança ou sequenciamento de equipamentos flexíveis | Requer flexibilidade operacional |
| Armazenamento de energia da bateria | Corte de pico e mudança de tempo rápidos e controláveis | Custo de capital, perdas, degradação, espaço e restrições operacionais |
| Armazenamento térmico | Mudança de cargas de aquecimento, resfriamento ou refrigeração | Depende dos sistemas de construção e dos requisitos térmicos |
| Solar + armazenamento | Combinando geração local com uso flexível de energia | A economia depende da produção solar, formato da carga, valor de exportação e tarifa |
Essas abordagens não são mutuamente exclusivas. Uma instalação pode melhorar a eficiência, adicionar controles de carga e então dimensionar uma bateria menor em torno do pico endereçável restante.
Erros comuns ao avaliar o armazenamento comercial de energia
Erro 1: Confundir kW com kWh
A redução do consumo mensal de energia não elimina necessariamente o pico que impulsiona a cobrança da demanda. Identifique primeiro o componente da fatura.
Erro 2: presumir que cada pico é endereçável
Alguma demanda é operacionalmente necessária. A questão útil do design não é a demanda total de pico, masendereçáveldemanda de pico.
Erro 3: usar uma tarifa desatualizada
Um modelo de despacho tecnicamente preciso aplicado à tabela de taxas errada ainda é o modelo errado.
Erro 4: dimensionamento a partir de um mês
O clima, a produção, a ocupação e as tarifas sazonais podem distorcer o resultado de um único mês. Use um período representativo.
Erro 5: presumir que o armazenamento economiza energia automaticamente
O armazenamento muda principalmente quando a energia é retirada da rede. Eficiência e armazenamento são ferramentas diferentes.
Erro 6: Contagem dupla-de fluxos de valor
A redução de pico, a otimização de TOU, a reserva de reserva, o auto{0}consumo solar e a resposta à demanda podem competir pela mesma capacidade de bateria e estado de carga. Uma unidade de energia armazenada nem sempre pode servir todos os objectivos ao mesmo tempo.
Erro 7: começar com o tamanho da bateria
Uma proposta que começa com “você precisa de uma bateria de 500 kWh” antes de examinar os dados tarifários e de intervalo merece exame minucioso. O tamanho da bateria deve ser um resultado da análise e não a suposição inicial.
Perguntas frequentes
P: O que é uma cobrança de demanda em uma conta de eletricidade comercial?
R: Uma cobrança de demanda é uma taxa baseada na energia elétrica que uma instalação consome de acordo com as regras definidas em sua tarifa. Geralmente é expresso em dólares por quilowatt em vez de dólares por quilowatt-hora.
P: O armazenamento da bateria pode reduzir as cobranças de demanda?
R: Potencialmente. Uma bateria pode descarregar quando a carga da instalação está alta e reduzir a energia consumida pelo medidor da concessionária. As economias dependem da tarifa, do horário de despacho, da duração do pico, da carga e energia disponíveis da bateria e se o intervalo desejado realmente determina a demanda faturada.
P: O armazenamento de energia reduz o consumo total de eletricidade?
R: Não necessariamente. O armazenamento desloca a energia ao longo do tempo e remodela o perfil de carga da rede. Como os sistemas reais apresentam perdas, a redução do kWh total geralmente requer eficiência ou melhorias operacionais, e não apenas armazenamento.
P: Quantos dados de serviços públicos devo revisar?
R: Um ano inteiro de contas e dados de intervalo correspondentes é um ponto de partida mais forte do que um único mês. Instalações com forte variação sazonal ou mudanças nos horários de operação podem necessitar de análise adicional.
P: Como posso saber o tamanho da bateria que preciso?
R: Comece com o perfil de carga e a tarifa. Os kW necessários dependem de quanta potência de pico deve ser compensada. O kWh necessário depende de quanto tempo essa energia deve ser fornecida, além da eficiência, limites de estado-de{3}}carga, margem operacional, degradação e quaisquer casos de uso concorrentes.
P: O-armazenamento por trás-do medidor é útil apenas com energia solar?
R: Não. O armazenamento pode oferecer suporte ao gerenciamento de demanda e à otimização de custos de eletricidade-com base no tempo-sem energia solar no local. Solar pode adicionar outro caso de uso, mas não é obrigatório para todos os projetos atrás-do-medidor.
Comece com a conta, não com a bateria
O armazenamento-atrás-do medidor pode reduzir a demanda da rede durante intervalos críticos, alterar as compras de eletricidade ao longo dos períodos de-de{3}}uso, trabalhar com energia solar no local e fornecer flexibilidade operacional adicional. Nenhum desses benefícios deve ser assumido antecipadamente.
Uma decisão confiável sobre armazenamento-de energia comercial começa com três coisas:a tarifa, o perfil de carga e as restrições operacionais. Revise as contas de serviços públicos, confirme a programação de tarifas atual, obtenha dados de intervalo, identifique os eventos que realmente geram custos e compare o armazenamento com alternativas operacionais de{1}}custo mais baixo.
Só então a equipe do projeto deverá dimensionar o equipamento e modelar a economia. O projeto mais forte não é aquele que tem mais tecnologia; é aquele que aborda o problema real de faturamento e operação com evidências.