Por Youssef Barreiros - Pré-Vendas - Nansen Solar
Quando se está planejando a instalação de um sistema de energia solar, é fundamental analisar cuidadosamente as opções de baterias disponíveis no mercado, dando preferência a fabricantes renomados conhecidos por sua qualidade excepcional e desempenho superior. A escolha do tipo de bateria apropriado dependerá sempre das necessidades exclusivas de cada consumidor. Normalmente, essas baterias vêm com uma garantia de 10 anos e apresentam uma profundidade de descarga de até 90%. Embora os painéis solares sejam mais comumente associados à energia fotovoltaica, em que situações a instalação de baterias de alta tensão ou baixa tensão é mais adequada? Uma vez que, o mercado de energia solar oferece uma ampla variedade de opções de baterias para atender a todos os tipos de projetos fotovoltaicos, sejam eles residenciais, comerciais ou até mesmo usinas solares. Assim, o propósito principal deste artigo é compreender em quais circunstâncias é apropriado instalar baterias de alta e baixa tensão. De modo que as baterias solares são utilizadas em sistemas fotovoltaicos para permitir que os usuários se desconectem da rede elétrica, assegurando a estabilidade no fornecimento de energia. Em outras palavras, esses dispositivos têm a função de armazenar energia, proporcionando maior autonomia ou até mesmo independência total em relação à rede elétrica, eliminando preocupações com quedas de energia ou aumento nas faturas. Embora estejam se tornando mais acessíveis, as baterias solares demandam um investimento considerável e possuem poucas opções no mercado brasileiro.
Palavras Chaves: Bateria Solares. Sistema de Alta e Baixa Tensão. Campo Elétrico.
1.INTRODUÇÃO
Existem dois tipos principais de baterias solares: alta tensão (HV) e baixa tensão (LV). Esses sistemas possibilitam o armazenamento de energia para ser utilizada após o pôr do sol, além de permitir a compra de energia da rede quando o custo por kWh estiver mais baixo. Mas afinal, qual é a melhor opção de bateria? Visto que, as distinções entre as baterias HV e LV auxilia o consumidor na tomada de uma decisão.
O mercado de baterias solares, embora exista há muitos anos, ganhou força significativa em 2015 com a introdução do sistema de armazenamento de energia da Tesla, o Powerwall.
Este anúncio inovador foi seguido por outros grandes fabricantes de baterias, como LG, Samsung e BYD, que rapidamente aderiram ao movimento, oferecendo baterias com preços, desempenho e garantia comparáveis.
O lançamento subsequente do Powerwall em 2016 solidificou ainda mais a revolução da bateria solar.
Ao reduzir o impacto das altas taxas e impostos nas contas de eletricidade no Brasil, como TUSD, TUST, bandeiras tarifárias, imposto sobre iluminação, ICMS, PIS e COFINS, as baterias de energia solar aumentam a confiabilidade no fornecimento de energia. Elas permitem aos consumidores usufruírem de energia solar de forma contínua, 24 horas por dia.
Existem consideráveis benefícios associados à implementação de um sistema de backup, isso não só diminui a dependência da rede elétrica tradicional, resultando também em economias significativas nas despesas de eletricidade.
A reserva de energia solar proporciona autonomia, garantindo um fornecimento contínuo de energia mesmo durante as interrupções na rede, ao mesmo tempo que promove a sustentabilidade ambiental, evitando a necessidade de recursos não renováveis.
No entanto, é fundamental levar em conta um investimento inicial necessário para a aquisição e instalação de baterias de armazenamento, assim como sua manutenção ao longo prazo.
A crescente demanda por fontes energéticas limpas e a busca por economia na conta de luz estão impulsionando a adoção da energia solar.
2. Como funciona uma bateria para energia solar?
A finalidade de uma bateria em um sistema movido a energia solar é armazenar a eletricidade gerada pelos painéis solares e ter uma reserva que possa ser utilizada quando necessário. De forma simples, uma bateria é composta por componentes eletroquímicos que funcionam como reservatórios elétricos ou acumuladores, o que significa que é um dispositivo que armazena energia por meio de reações químicas.
Para descarregar sua energia, as baterias possuem placas que são positivas (cátodo) e negativas (ânodo), essas placas fazem com que os íons se movam entre elas. Este fenômeno é comum quando a bateria está carregando ou descarregando.
Seguindo esse mecanismo, as baterias podem ser construídas com diferentes substâncias e empregadas para diversos fins. Algumas variedades de baterias são destinadas ao uso com energia solar, especialmente aquelas compostas de íons de chumbo-ácido ou lítio.
As baterias desempenham um papel fundamental em dois tipos de sistemas de energia solar: Off Grid e Híbrido.
No sistema Off Grid, a energia armazenada nas baterias é utilizada para suprir a demanda quando a geração solar não é suficiente, como durante a noite ou em dias nublados. Isso garante um fornecimento constante de energia ao longo do dia, independentemente das condições climáticas.
Já nos sistemas híbridos (“On+Off Grid”), as baterias solares desempenham um papel essencial como complemento. Além de apoiar a geração solar durante períodos de baixa irradiação ou ausência de luz solar, elas são fundamentais para manter a continuidade do fornecimento elétrico em caso de falhas na rede pública. Isso não só aumenta a confiabilidade do sistema como também proporciona maior autonomia aos consumidores, permitindo o uso contínuo de energia renovável mesmo em situações adversas.
Para cada bateria instalada, é necessário ter um driver que controle a carga e a liberação de energia, garantindo que a bateria não sobrecarregue e funcione de maneira segura. No caso das baterias de lítio, existe um sistema chamado BMS (Battery Management System), que controla a carga e descarga da bateria. O BMS assegura que a bateria opere de forma saudável e eficiente, evitando danos e prolongando a vida útil do equipamento.
3. Sistemas Off-Grid
Num sistema de energia solar Off-Grid, a sua propriedade funciona de forma independente da rede elétrica, o que significa que toda a sua eletricidade é gerada por painéis solares e armazenada em baterias para uso noturno. A vantagem dessa configuração é que sua propriedade se torne uma “ilha” autossuficiente, sem necessidade de medidores ou contas de luz.
No entanto, é importante observar que configurações completamente fora da rede podem ser bastante caras, com o custo.
Mas vale a pena mencionar que muitos proprietários de energia solar fora da rede residem em áreas remotas onde um gerador a diesel pode ser a única alternativa.
4. Sistema Híbrido de Energia Solar
Os sistemas fotovoltaicos híbridos são projetados de forma a conectar a propriedade à rede elétrica e armazenar energia solar em baterias. Esses sistemas dão preferência ao uso da eletricidade armazenada em suas baterias em vez da eletricidade da rede.
Uma vantagem notável dos sistemas híbridos é a sua relação de custo-eficácia em comparação com os geradores de energia solar off-grid, pois, requer um número menor de baterias para armazenamento de energia solar. É possível programar o sistema para utilizar a energia armazenada durante os horários de pico da distribuidora (compensação tarifária) e garantir várias horas de autonomia em caso de problemas na rede elétrica.
Vale ressaltar que os inversores da Nansen Solar podem operar em quatro modos distintos:
Sistema On-grid: Sem baterias, conectados ao sistema fotovoltaico (PV) e à rede elétrica. Caso o consumidor opte por não comprar baterias. A energia gerada pelos painéis solares é usada diretamente e o excedente é enviado para a rede.
Sistema Off-grid: Sem conexão à rede elétrica, apenas conectados ao sistema fotovoltaico (PV) e às baterias. Ideal para consumidores em locais remotos ou sem acesso à rede elétrica. Toda a energia necessária é gerada e armazenada localmente.
Sistema Híbrido: Versão completa, com todas as conexões feitas (PV, baterias e rede elétrica). O consumidor usufrui de todas as fontes de energia, tendo maior estabilidade e segurança energética. Permite a utilização de energia solar, armazenamento em baterias e conexão à rede elétrica como backup.
Sistema No break ou de Compensação: Sem conexão ao sistema fotovoltaico (PV), o inversor deste sistema carrega as baterias a partir da rede elétrica durante períodos de tarifação mais baixa. A energia armazenada é então utilizada em momentos de pico de consumo, permitindo ao consumidor reduzir os custos com energia por meio da compensação tarifária. Além disso, o sistema pode ser utilizado como backup durante falhas na rede elétrica, garantindo uma fonte de energia confiável.
FIGURA 02 – Imagens do App de Monitoramento Nansen Solar
Os modelos da marca Nansen Solar podem ser programados conforme a necessidade do usuário. Um exemplo é a prioridade do uso da energia gerada que pode ser definida no monitoramento do sistema. O usuário pode definir a prioridade será a unidade, a bateria ou exportar para a rede elétrica.
5. Qual bateria usar em painel solar?
Há duas categorias fundamentais de baterias solares: alta voltagem (HV) e baixa voltagem (LV). Estes sistemas de armazenamento de energia permitem armazenar o excedente gerado para uso noturno ou adquirir energia da rede a preços mais baixos para armazenamento.
Mas afinal, qual tipo de bateria é o mais adequado? A voltagem é a medida da diferença de carga elétrica entre dois pontos. Ela indica quanta energia está disponível para fazer a eletricidade fluir. A magnitude dessa diferença mostra o quão forte é o "empurrão" para que a eletricidade se mova.
Voltagens mais altas facilitam o fluxo de eletricidade para os aparelhos eletrônicos. No entanto, muitos dispositivos são projetados para funcionar com níveis de voltagem específicos. Uma tensão excessiva pode danificar os circuitos, enquanto uma voltagem insuficiente pode comprometer o desempenho.
Para sistemas de energia solar, as baterias de íon de lítio são as mais recomendadas. Elas oferecem várias vantagens, como maior eficiência, vida útil mais longa e melhor capacidade de armazenamento em comparação com outros tipos de baterias.
Portanto, é crucial escolher uma bateria de íon de lítio com a tensão adequada para garantir o funcionamento seguro e eficiente dos dispositivos no seu sistema de energia solar.
6. Bateria de baixa tensão
Baterias com baixa tensão são específicas para uma tensão abaixo do limite de 100V. A descarga de energia dessas baterias é relativamente mais lenta, trazendo possíveis desafios no atendimento às cargas de inicialização. Nesses casos, pode ser necessário apoio adicional da rede ou da energia solar para garantir o fornecimento imediato de energia. Essas baterias funcionam em níveis de tensão mais baixos, normalmente na faixa de 12 a 48 V.
Vale salientar que o custo-benefício das baterias de baixa tensão é significativo, pois elas são geralmente mais baratas e a instalação é mais simples. Porém o custo com cabeamento é maior, pois a bitola deve suportar a elevada corrente.
FIGURA 03 – Baixa tensão
Baterias de lítio de baixa tensão são populares em sistemas solares residenciais pequenos, veículos recreativos, sistemas de energia portáteis, iluminação solar de jardins, dispositivos de telecomunicações remotos e sistemas de backup para pequenos eletrônicos. Elas são escolhidas por sua eficiência, facilidade de instalação e custo-benefício.
7. Bateria de alta tensão
Os sistemas de baterias de alta tensão geralmente são classificados em mais de 100 V. Essas baterias têm a capacidade de carregar e descarregar em velocidades superiores às de baixa voltagem, o que as torna perfeitas para lidar com picos repentinos de demanda ao ligar aparelhos.
Operando em níveis de tensão mais elevados, geralmente entre 200 V e 600 V ou acima. Os sistemas de baterias de alta voltagem representam uma nova tendência no âmbito das baterias de backup para residências que utilizam energia solar.
Os modelos de alta voltagem têm capacidade de gerar mais energia para suportar cargas mais pesadas, sendo ideais para residências com alto consumo de eletricidade, superando os limites das baterias com voltagens mais baixas.
Vale salientar que as baterias de média e alta tensão contêm maior densidade energética e, por isso, precisam de proteções adicionais, como sistemas de gerenciamento e segurança aprimorados. Por essa razão, acabam se tornando mais caras do que as baterias de baixa tensão.
FIGURA 04 – Alta tensão
Baterias de lítio de baixa tensão são populares em sistemas solares residenciais pequenos, veículos recreativos, sistemas de energia portáteis, iluminação solar de jardins, dispositivos de telecomunicações remotos e sistemas de backup para pequenos eletrônicos. Elas são escolhidas por sua eficiência, facilidade de instalação e custo-benefício.
7. Bateria de alta tensão
Os sistemas de baterias de alta tensão geralmente são classificados em mais de 100 V. Essas baterias têm a capacidade de carregar e descarregar em velocidades superiores às de baixa voltagem, o que as torna perfeitas para lidar com picos repentinos de demanda ao ligar aparelhos.
Operando em níveis de tensão mais elevados, geralmente entre 200 V e 600 V ou acima. Os sistemas de baterias de alta voltagem representam uma nova tendência no âmbito das baterias de backup para residências que utilizam energia solar.
Os modelos de alta voltagem têm capacidade de gerar mais energia para suportar cargas mais pesadas, sendo ideais para residências com alto consumo de eletricidade, superando os limites das baterias com voltagens mais baixas.
Vale salientar que as baterias de média e alta tensão contêm maior densidade energética e, por isso, precisam de proteções adicionais, como sistemas de gerenciamento e segurança aprimorados. Por essa razão, acabam se tornando mais caras do que as baterias de baixa tensão.
FIGURA 04 – Alta tensão
8. Bateria para energia solar residencial
Apesar dos sistemas de armazenamento de energia solar serem semelhantes em alguns aspectos, as baterias utilizadas e suas funções podem variar para atender a diferentes necessidades. As baterias de chumbo-ácido, escolha tradicional para armazenamento residencial de energia solar, são reconhecidas pela sua confiabilidade e pioneirismo.
No entanto, elas geralmente possuem capacidade de armazenamento menor e vida útil mais curta em comparação com outras tecnologias. Enquanto, as baterias de íons de lítio são amplamente adotadas por sua alta densidade de energia, eficiência superior e longa durabilidade.
Além de serem mais leves e compactas que as baterias de chumbo-ácido, também requerem menos manutenção.
A Nansen Solar oferece soluções de armazenamento de energia residencial com baterias HV de carga rápida e de alta qualidade. Os pacotes de bateria são compostos por módulos de lítio ABL-T05H-H01, que possuem de energia nominal. Ao todos pode-se empilhar 4 módulos, totalizando 21,2kWh, o que atende perfeitamente às necessidades de energia para uso em residências.
Desde 2010, o preço das baterias de lítios baixou 89%, representando no mercado 50% na média do custo da instalação do sistema híbrido.
GRÁFICO 01- Preços das baterias
Apesar do baixo custo do preço das baterias de lítios não afetou a capacidade de armazenamento, ou seja, a sua densidade volumétrica aumentou consideravelmente em 5 vezes.
GRÁFICO 02 – Capacidade das baterias
9.CONCLUSÃO
Ao lidar com alta ou média voltagem, é crucial a implementação de medidas de segurança adicionais. Os dispositivos de armazenamento de energia de alta voltagem são agora fundamentais para as atividades em residências. Esses sistemas são projetados para transformar tensão CC em tensão CA, assegurando o correto funcionamento dos equipamentos do dia a dia e garantindo um desempenho ideal.
Mundialmente, cada vez mais pessoas estão optando por sistemas de armazenamento de energia solar como uma solução para cortes de eletricidade e tarifas elevadas. A Nansen Solar enfatiza, a importância de um fornecimento energia confiável.
Os sistemas de armazenamento da Nansen Solar são reconhecidos por sua eficiência excepcional, proporcionando aos clientes o máximo aproveitamento de energia. Além disso, os sistemas permitem o autoconsumo, são ideais para diversas aplicações e fornecem backup, oferecendo tranquilidade em caso de interrupções. A Nansen Solar destaca-se no mercado pela sua inovação tecnológica e compromisso com a sustentabilidade, garantindo produtos de alta qualidade e desempenho confiável
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