{"id":1012967,"date":"2026-03-17T14:31:11","date_gmt":"2026-03-17T17:31:11","guid":{"rendered":"https:\/\/psr.marke.com.br\/pt-br\/?post_type=analytics_post&p=1012967"},"modified":"2026-04-11T10:40:37","modified_gmt":"2026-04-11T13:40:37","slug":"dimensionamento-otimo-e-avaliacao-de-sistemas-de-armazenamento-de-energia-por-baterias","status":"publish","type":"analytics_post","link":"https:\/\/psr.marke.com.br\/pt-br\/analytics-report\/post\/dimensionamento-otimo-e-avaliacao-de-sistemas-de-armazenamento-de-energia-por-baterias\/","title":{"rendered":"Dimensionamento \u00f3timo e avalia\u00e7\u00e3o de sistemas de armazenamento de energia em baterias"},"content":{"rendered":"
\n

A integra\u00e7\u00e3o crescente de fontes de energia renov\u00e1vel vari\u00e1vel introduz novos desafios operacionais para os sistemas de energia, especialmente em termos de flexibilidade, confiabilidade e efici\u00eancia econ\u00f4mica. Nesse contexto, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) tornam-se uma tecnologia promissora, pois podem contribuir para atender a esses requisitos prestando servi\u00e7os como arbitragem de energia, reserva operativa e suporte \u00e0 opera\u00e7\u00e3o da rede. Este artigo apresenta uma metodologia para o dimensionamento \u00f3timo e a avalia\u00e7\u00e3o de custo-benef\u00edcio de sistemas de armazenamento de energia em baterias e a aplica a um estudo de caso do sistema el\u00e9trico colombiano. A abordagem proposta baseia-se nos resultados de simula\u00e7\u00f5es operacionais estoc\u00e1sticas, identifica\u00e7\u00e3o de localidades candidatas e modelos de otimiza\u00e7\u00e3o para determinar a capacidade \u00f3tima e o s\u00edtio dos sistemas de armazenamento em baterias.<\/p>\n\n\n\n

Determina\u00e7\u00e3o da capacidade \u00f3tima de armazenamento<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

O dimensionamento e a aloca\u00e7\u00e3o \u00f3timos dos sistemas de armazenamento de energia em baterias foram estruturados em tr\u00eas etapas principais<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Simula\u00e7\u00e3o detalhada da opera\u00e7\u00e3o<\/strong> do sistema el\u00e9trico com o modelo SDDP para estimar pre\u00e7os nodais hor\u00e1rios e custos operacionais do sistema, que servem de refer\u00eancia para as an\u00e1lises subsequentes.<\/li>\n\n\n\n
  2. Triagem de n\u00f3s candidatos<\/strong>: identifica\u00e7\u00e3o de locais potenciais para a instala\u00e7\u00e3o de baterias por meio de uma metodologia de sele\u00e7\u00e3o baseada em diferenciais de pre\u00e7o nodal intradi\u00e1rios. Os n\u00f3s (barras do sistema de transmiss\u00e3o representadas em detalhe na simula\u00e7\u00e3o anterior) que apresentam as maiores diferen\u00e7as intradi\u00e1rias de pre\u00e7o correspondem \u00e0s localidades com maior potencial para a instala\u00e7\u00e3o de sistemas de armazenamento de energia.<\/li>\n\n\n\n
  3. Otimiza\u00e7\u00e3o de capacidade e localiza\u00e7\u00e3o<\/strong>: otimiza\u00e7\u00e3o da capacidade de armazenamento e sele\u00e7\u00e3o das melhores localidades entre os n\u00f3s candidatos identificados na etapa anterior. Essa otimiza\u00e7\u00e3o \u00e9 realizada com o modelo OptGen, que considera projetos candidatos de baterias com diferentes capacidades de armazenamento e pot\u00eancia nos n\u00f3s previamente identificados. O modelo OptGen avalia o impacto da incorpora\u00e7\u00e3o desses novos recursos nos custos totais do sistema, considerando simultaneamente os custos de investimento e a redu\u00e7\u00e3o dos custos operacionais proporcionada pela integra\u00e7\u00e3o dos sistemas de armazenamento.
    <\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Do ponto de vista do planejamento centralizado, a capacidade \u00f3tima dos sistemas de armazenamento \u00e9 aquela que minimiza o custo total do sistema, definido como a soma dos custos de investimento e operacionais. Do ponto de vista econ\u00f4mico, essa capacidade \u00f3tima corresponde ao ponto em que a derivada do custo de investimento para a implanta\u00e7\u00e3o dos sistemas de armazenamento se iguala ao benef\u00edcio marginal do sistema associado \u00e0 redu\u00e7\u00e3o dos custos operacionais, conforme ilustrado no painel (a) da figura abaixo.<\/p>\n\n\n\n

    Em contraste, num contexto de mercado competitivo, as decis\u00f5es de investimento s\u00e3o tomadas por agentes individuais que visam maximizar seus pr\u00f3prios benef\u00edcios econ\u00f4micos. Nesse caso, a viabilidade do investimento depende das receitas obtidas com a presta\u00e7\u00e3o de servi\u00e7os ao sistema, como arbitragem de energia e provis\u00e3o de reserva operativa. O equil\u00edbrio de mercado ocorre quando as receitas esperadas dos sistemas de armazenamento se igualam aos custos de investimento, conforme ilustrado no painel (b) da figura abaixo.<\/p>\n\n\n\n

    \"This<\/strong><\/td><\/strong><\/td><\/tr>
    (a) Perspectiva Centralizada<\/strong><\/td>(b) Perspectiva de Mercado<\/strong><\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
    \u00c9 importante observar que a inclus\u00e3o de mecanismos de remunera\u00e7\u00e3o adicionais, como pagamentos fixos de capacidade ou disponibilidade, pode afetar os sinais econ\u00f4micos do mercado e levar a n\u00edveis de investimento superiores ao \u00f3timo do sistema. Nesses casos, a capacidade de armazenamento resultante do equil\u00edbrio de mercado pode diferir do n\u00edvel que minimiza o custo total do sistema, conforme ilustrado na figura abaixo.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n<\/div>
    \n
    \"\"<\/figure>\n<\/div><\/div>
    \n\n\n

    Representa\u00e7\u00e3o da distor\u00e7\u00e3o do bem-estar social quando pagamentos fixos de disponibilidade s\u00e3o considerados<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Os projetos de armazenamento de energia em baterias podem ser economicamente vi\u00e1veis?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    A viabilidade econ\u00f4mica dos sistemas de armazenamento de energia \u00e9 avaliada por meio de uma an\u00e1lise de custo-benef\u00edcio baseada na estimativa das receitas obtidas com a presta\u00e7\u00e3o de servi\u00e7os ao sistema e dos custos de investimento associados \u00e0 implanta\u00e7\u00e3o das baterias.<\/p>\n\n\n\n

    As principais fontes de receita consideradas no estudo incluem: (i) arbitragem de energia e (ii) provis\u00e3o de reserva operativa. A arbitragem de energia consiste em armazenar energia durante per\u00edodos de baixos pre\u00e7os e injet\u00e1-la no sistema quando os pre\u00e7os s\u00e3o mais elevados, gerando receitas a partir dos diferenciais de pre\u00e7o hor\u00e1rios. Adicionalmente, as baterias podem participar da provis\u00e3o de reservas operativas, contribuindo para a confiabilidade do sistema e recebendo remunera\u00e7\u00e3o por sua disponibilidade e eventual acionamento quando necess\u00e1rio.<\/p>\n\n\n\n

    A avalia\u00e7\u00e3o econ\u00f4mica compara as receitas obtidas com esses servi\u00e7os com os custos de investimento anualizados dos sistemas de armazenamento.<\/p>\n\n\n\n

    Estudo de Caso: Avalia\u00e7\u00e3o do papel das baterias no sistema el\u00e9trico colombiano<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    A metodologia proposta foi aplicada ao sistema el\u00e9trico colombiano previsto para o ano de 2034. Na Etapa 1, foi realizada uma simula\u00e7\u00e3o operacional detalhada do sistema para estimar os custos marginais de opera\u00e7\u00e3o em diferentes n\u00f3s da rede de transmiss\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    Inicialmente, diversos n\u00f3s candidatos na rede de transmiss\u00e3o foram identificados para a instala\u00e7\u00e3o de sistemas de bateria, com base nos resultados das an\u00e1lises de diferencial de pre\u00e7o nodal intradi\u00e1rio dos custos marginais de opera\u00e7\u00e3o estimados em diferentes barras do sistema de transmiss\u00e3o (conforme descrito na Etapa 2). Para cada localidade candidata, diferentes configura\u00e7\u00f5es de armazenamento foram avaliadas.<\/p>\n\n\n\n

    A figura abaixo apresenta um mapa georreferenciado dos resultados obtidos para os diferentes n\u00f3s do sistema para uma dada configura\u00e7\u00e3o de bateria. Os resultados indicam que as localidades mais atrativas est\u00e3o concentradas na regi\u00e3o central e ao longo do litoral norte da Col\u00f4mbia. Esses resultados destacam o valor locacional dos sistemas de armazenamento em baterias e como eles podem proporcionar maiores benef\u00edcios ao sistema quando implantados em localiza\u00e7\u00f5es estrat\u00e9gicas.<\/p>\n\n\n<\/div>

    \n
    \"\"<\/figure>\n<\/div><\/div>
    \n\n\n

    Mapa de oportunidades para baterias<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Com o modelo OptGen, foi poss\u00edvel determinar o n\u00edvel \u00f3timo de implanta\u00e7\u00e3o de baterias no sistema, considerando diferentes perspectivas de avalia\u00e7\u00e3o econ\u00f4mica. O painel (a) da figura abaixo apresenta as curvas de custo total do sistema em fun\u00e7\u00e3o da capacidade de armazenamento, permitindo identificar o ponto que minimiza a soma dos custos de investimento e operacionais. Para as condi\u00e7\u00f5es analisadas em 2034, os resultados indicam uma implanta\u00e7\u00e3o \u00f3tima de aproximadamente 900 MW<\/strong> de armazenamento no sistema el\u00e9trico colombiano.<\/p>\n\n\n\n

    Adicionalmente, os resultados foram avaliados sob a perspectiva de mercado, considerando as receitas obtidas pelos sistemas de armazenamento por meio de arbitragem de energia e provis\u00e3o de reserva operativa. O painel (b) da figura abaixo apresenta a rela\u00e7\u00e3o entre as receitas esperadas e os custos de investimento para diferentes n\u00edveis de implanta\u00e7\u00e3o de baterias. Pode-se observar que, nessas condi\u00e7\u00f5es, o n\u00edvel de implanta\u00e7\u00e3o de armazenamento sob a perspectiva de mercado coincide com o obtido sob a perspectiva do planejamento centralizado. Ou seja, o ponto de equil\u00edbrio de mercado, onde as curvas de receita e custo de investimento se intersectam, tamb\u00e9m ocorre em aproximadamente 900 MW.<\/p>\n\n\n\n

    \"The<\/strong><\/td>\"The<\/strong><\/td><\/tr>
    (a) Custos totais<\/strong><\/td>(b) Receitas totais<\/strong><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Al\u00e9m disso, foram analisados cen\u00e1rios considerando mecanismos adicionais de remunera\u00e7\u00e3o. Conforme ilustrado na figura abaixo, esses mecanismos podem afetar os sinais econ\u00f4micos do mercado e levar a n\u00edveis de investimento superiores \u00e0 capacidade de armazenamento \u00f3tima do sistema.<\/p>\n\n\n<\/div>

    \n
    \"\"<\/figure>\n<\/div><\/div>
    \n\n\n

    Receitas totais para o dimensionamento \u00f3timo considerando pagamentos fixos de disponibilidade<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Com base nos resultados do modelo de otimiza\u00e7\u00e3o, foi poss\u00edvel identificar a distribui\u00e7\u00e3o \u00f3tima da capacidade de armazenamento em diferentes pontos da rede. A tabela apresenta a aloca\u00e7\u00e3o das baterias nas principais subesta\u00e7\u00f5es do sistema para o cen\u00e1rio de 2034, destacando as localidades com maior benef\u00edcio sist\u00eamico para a integra\u00e7\u00e3o desses recursos.<\/p>\n\n\n\n

    Subesta\u00e7\u00e3o<\/strong><\/th>Tens\u00e3o (kV)<\/strong><\/th>Dura\u00e7\u00e3o da bateria (horas)<\/strong><\/th>Capacidade (MW)<\/strong><\/th><\/tr>
    Porto Nuevo<\/th>110<\/th>1<\/th>415<\/th><\/tr>
    Villeta<\/th>115<\/th>1<\/th>75<\/th><\/tr>
    Cordialidad<\/th>110<\/th>1<\/th>178<\/th><\/tr>
    San Marcos<\/th>110<\/th>1<\/th>232<\/th><\/tr><\/thead><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Por fim, para ilustrar o impacto operacional das baterias na rede de transmiss\u00e3o, \u00e9 apresentada abaixo uma an\u00e1lise detalhada da opera\u00e7\u00e3o em uma das localidades selecionadas. O painel (a) da figura apresenta um exemplo da opera\u00e7\u00e3o hor\u00e1ria da bateria instalada na subesta\u00e7\u00e3o Villeta em um dia. Observa-se que, durante as horas noturnas, quando n\u00e3o h\u00e1 gera\u00e7\u00e3o solar e a capacidade dispon\u00edvel das linhas de transmiss\u00e3o se torna insuficiente para atender \u00e0 demanda local, a bateria passa a operar injetando energia no sistema. Essa descarga contribui para abastecer parte da demanda durante as horas de pico de carga, conforme mostrado no painel (b) da figura, reduzindo o risco de energia n\u00e3o suprida (ENS) e aliviando gargalos na rede de transmiss\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    <\/strong><\/td><\/strong><\/td><\/tr>
    (a) Opera\u00e7\u00e3o da bateria em Villeta<\/strong><\/td>(b) Representa\u00e7\u00e3o da ENS em Villeta<\/strong><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Do ponto de vista econ\u00f4mico, uma an\u00e1lise de custo-benef\u00edcio foi realizada para avaliar a viabilidade financeira dos projetos de armazenamento nas localidades selecionadas pelo modelo de dimensionamento \u00f3timo.<\/p>\n\n\n\n

    A tabela abaixo apresenta a receita m\u00e9dia anual estimada para cada sistema de armazenamento, considerando as receitas provenientes dos servi\u00e7os prestados ao sistema, como arbitragem de energia e provis\u00e3o de reserva operativa.<\/p>\n\n\n\n

    Bateria (Localidade)<\/strong><\/th>Capacidade de armazenamento (MWh)<\/strong><\/th>Custo de investimento [MUSD\/ano]<\/strong><\/th>Receita m\u00e9dia [MUSD\/ano]<\/strong><\/th><\/tr>
    Porto Nuevo<\/th>415<\/th>25.9<\/th>18.2<\/th><\/tr>
    Villeta<\/th>75<\/th>4.7<\/th>7.0<\/th><\/tr>
    Cordialidad<\/th>178<\/th>11.1<\/th>16.5<\/th><\/tr>
    San Marcos<\/th>232<\/th>14.5<\/th>14.9<\/th><\/tr><\/thead><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    Os resultados indicam que os projetos de armazenamento s\u00e3o economicamente atrativos nas localidades analisadas<\/strong>. Adicionalmente, os benef\u00edcios sist\u00eamicos associados ao cen\u00e1rio de implanta\u00e7\u00e3o agregada de 900 MW de armazenamento foram avaliados, evidenciando uma redu\u00e7\u00e3o de aproximadamente 210 milh\u00f5es de USD por ano nos custos operacionais do sistema<\/strong>, correspondente a uma rela\u00e7\u00e3o benef\u00edcio-custo de 3,74.<\/p>\n\n\n\n

    Conclus\u00f5es<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    O arcabou\u00e7o metodol\u00f3gico proposto neste artigo integra simula\u00e7\u00f5es estoc\u00e1sticas da opera\u00e7\u00e3o do sistema el\u00e9trico, m\u00e9todos de triagem de localidades candidatas e modelos de otimiza\u00e7\u00e3o de investimentos para determinar a capacidade e a localiza\u00e7\u00e3o \u00f3timas dos recursos de armazenamento de energia.<\/p>\n\n\n\n

    A aplica\u00e7\u00e3o da metodologia ao sistema el\u00e9trico colombiano indicou que a integra\u00e7\u00e3o de baterias pode proporcionar benef\u00edcios operacionais significativos, incluindo redu\u00e7\u00e3o dos custos operacionais, aumento da flexibilidade do sistema e redu\u00e7\u00e3o das restri\u00e7\u00f5es na rede de transmiss\u00e3o. Sob as premissas adotadas para 2034, os resultados indicam uma implanta\u00e7\u00e3o \u00f3tima de armazenamento de aproximadamente 900 MW, distribu\u00edda em pontos estrat\u00e9gicos da rede.<\/p>\n\n\n\n

    Do ponto de vista econ\u00f4mico, os resultados mostram que projetos de armazenamento podem apresentar indicadores financeiros positivos em determinados pontos da rede, especialmente quando s\u00e3o considerados diferentes fluxos de receita associados aos servi\u00e7os prestados ao sistema. A an\u00e1lise tamb\u00e9m demonstra que mecanismos adicionais de remunera\u00e7\u00e3o podem influenciar os sinais econ\u00f4micos do investimento e modificar o n\u00edvel economicamente atrativo de implanta\u00e7\u00e3o do armazenamento.<\/p>\n\n\n\n

    Em geral, os resultados refor\u00e7am o potencial papel dos sistemas de armazenamento de energia em baterias como recursos estrat\u00e9gicos para aumentar a flexibilidade e a confiabilidade do sistema el\u00e9trico colombiano. A metodologia proposta pode servir como ferramenta de apoio para estudos de planejamento e para o desenho de pol\u00edticas que promovam a integra\u00e7\u00e3o eficiente das tecnologias de armazenamento no setor el\u00e9trico.<\/p>\n\n\n\n

    Mais detalhes sobre a metodologia proposta e sua aplica\u00e7\u00e3o ao sistema el\u00e9trico colombiano est\u00e3o dispon\u00edveis no relat\u00f3rio intitulado “Energ\u00eda flexible para el futuro: integraci\u00f3n del almacenamiento en el sistema el\u00e9ctrico colombiano” (Binato et al., 2026)\u00b2.<\/p>\n\n\n\n

    \u00b2 Binato, S., Bastos, J. P., Maldonado, C., Morais, W., & Xavier, J. (2026). Energ\u00eda flexible para el futuro: integraci\u00f3n del almacenamiento en el sistema el\u00e9ctrico colombiano<\/em>. Planas, A., Malag\u00f3n, E., Casas Bautista, C. D., & C\u00e1rdenas Valero, J. C. (Eds.). Dispon\u00edvel em: https:\/\/publications.iadb.org\/publications\/spanish\/document\/Energia-flexible-para-el-futuro-integracion-del-almacenamiento-en-el-sistema-electrico-colombiano.pdf<\/p>\n\n\n\n

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