As baterias são peças importantes que promovem a utilidade das placas fotovoltaicas a longo prazo, proporcionando o armazenamento de energia solar fotovoltaica gerada por meio dos módulos.
Em projetos fotovoltaicos, a bateria é acionada quando a instalação é desconectada da rede elétrica, utilizando a energia armazenada para momentos em que há pouca ou nenhuma geração.
Atualmente, existem dois sistemas para baterias de energia solar fotovoltaica: off-grid e híbrido. Ambos os sistemas possuem vantagens e desvantagens, a depender das expectativas e necessidades do projeto.
Segundo um artigo publicado na ABENS – Associação Brasileira de Energia Solar, as baterias convertem energia elétrica em química, quando carregam, e a energia acumulada é convertida em elétrica novamente quando descarregam.
Neste artigo, vamos falar sobre como funcionam as baterias solares e as vantagens de adicionar esse item ao seu projeto de energia fotovoltaica.
A ciência por trás das baterias de energia solar fotovoltaica
As baterias solares podem ser utilizadas em dois tipos de sistemas fotovoltaicos:
- Off-Grid:
No sistema off-grid, toda a eletricidade da sua propriedade será gerada pelos módulos solares durante o dia e armazenada em baterias solares para que, durante a noite, o seu uso seja realizado sem utilização da rede elétrica.
Assim, toda energia é gerada através das placas, dispensando totalmente a conta de luz. A grande vantagem desse sistema é a autonomia elétrica e a economia de energia.
- Híbrido:
Como o próprio nome já diz, o sistema híbrido é configurado para que haja o consumo de energia pela rede elétrica, além do armazenamento de energia solar em baterias.
A grande vantagem é a possibilidade de programar a utilização da energia solar armazenada em horários de pico ou quando há falta de energia.
Esses dois sistemas possuem vantagens e terão êxito de acordo com as expectativas do proprietário da residência. Para facilitar a decisão, confira esse infográfico com os benefícios e desvantagens de cada sistema:
Sistema Off-Grid
Vantagens:
- Sem conta de luz;
- Sem medidor;
- Autossuficiência elétrica.
Desvantagem:
- Alto custo de implantação.
Sistema híbrido
Vantagens:
- Nunca ficar na mão em quedas de energia;
- Possibilidade de programar o momento em que a bateria de energia será utilizada;
- Priorização da energia armazenada nas baterias, reduzindo o valor da conta de energia;
- Implementação mais barata.
Desvantagem:
- Dependência da rede de energia.
Comparando as tecnologias de baterias para energia fotovoltaica
Com a evolução da tecnologia e o aumento da adesão aos módulos solares como alternativa para redução de custos com energia elétrica, surgiram novas opções de baterias para esse fim.
As mais comuns são: chumbo-ácido (Pb), chumbo-carbono, íons de lítio (Li-íon), níquel-cádmio (NiCd), níquel-metal-hidreto (NiMH), cloreto de níquel e sódio (NaNiCl2), sódio e enxofre (NaS) e baterias de fluxo (com diferentes elementos químicos).
Neste artigo, vamos aprofundar sobre três tipos principais de baterias mais utilizadas em projetos de energia solar fotovoltaica.
Bateria de chumbo-ácido
É a mais antiga e mais utilizada em projetos de energia solar fotovoltaica. A bateria de chumbo-ácido é composta por dois eletrodos: chumbo esponjoso e dióxido de chumbo em pó. Costuma ter um alto custo, baixa longevidade e baixa densidade energética, não possibilitando um grande número de ciclos de carga e descarga.
Bateria de níquel-cádmio
Possui a desvantagem de utilizar um material tóxico, que dificulta o descarte ao final da sua vida útil. Porém, foi substituída pela tecnologia níquel-metal-hidreto (NiMH) que não utiliza o cádmio em sua composição e possui a mesma característica da bateria níquel-cádmio: a possibilidade de recarga.
Bateria de íons de lítio
Dentre as outras opções de baterias para energia solar fotovoltaica, a bateria de íons de lítio é a que mais possui vantagens. Possui alta durabilidade, é leve e pequena, tem maior capacidade de armazenamento de energia, melhor custo-benefício e maior velocidade de carregamento.
A única desvantagem desse tipo de bateria é que possui, em sua composição, o eletrólito inflamável que pode causar incêndio ao ser exposto a altas temperaturas. Porém, é possível contar com dispositivos de segurança para evitar acidentes.
Independente da escolha, é preciso se atentar à eficiência, durabilidade, capacidade, potência e profundidade de descarga.
Tipos de acoplamento de energia solar fotovoltaica
O acoplamento é o que possibilita o armazenamento da energia solar em baterias, isso porque é responsável pela conexão entre esses dispositivos.
As siglas AC e DC referem-se à forma em que a corrente flui, seja para frente e para trás ou de forma direta. Apesar da simples definição, os acoplamentos possuem diferenciais.
Armazenamento Acoplado AC
O armazenamento acoplado AC é ideal para projetos pequenos, contendo no máximo 2 placas fotovoltaicas. Esse tipo de acoplamento possui até 99% de eficiência de carregamento de bateria e configuração de baixo custo para sistemas off-grid.
A grande desvantagem é o alto custo em sistemas acima de 5 kW, devido à excessiva necessidade de controladores de carga solar de alta tensão.
Armazenamento Acoplado DC
Esse tipo de acoplamento é normalmente utilizado para alimentar aparelhos como ar-condicionado, bombas de piscina e sistemas de água quente devido a sua eficiência de até 96%.
O Armazenamento Acoplado DC é de configuração simples e utiliza um inversor solar de corda, juntamente com um inversor ou inversor/carregador multi-modo avançado para gerenciar a rede. Comparado ao armazenamento acoplado AC, sua eficiência é inferior, sendo essa sua principal desvantagem.
As baterias solares são itens essenciais para promover a utilidade dos projetos de energia solar fotovoltaica, porém, a escolha das mesmas deve ser feita levando em consideração as características das instalações e desejos dos clientes.
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