A IMPORTÂNCIA DAS BATERIAS PARA SISTEMAS DE ENERGIA SOLAR
Uma bateria solar pode ser uma adição importante ao seu sistema de energia solar. Ela ajuda a armazenar o excesso de eletricidade que você pode usar quando seus painéis solares não estão gerando energia suficiente e oferece mais opções de como alimentar sua casa.
As baterias para energia solar estão presentes no mercado há algum tempo, entretanto vem ganhando notoriedade apenas nos últimos anos.
No ano de 2015 a empresa Tesla anunciou o seu sistema de armazenamento de energia, conhecido como Powerwall. Posteriormente outros anúncios foram feitos pela companhia, como o Powerwall 2, este movimento da Tesla fez com que outros fabricantes de baterias (Samsung, BYD, LG) entrassem de vez nesse mercado promissor e as tecnologias vêm se desenvolvendo de forma considerável desde então. Apesar de estar se tornando cada vez mais acessível, as baterias solares ainda necessitam de um alto investimento e poucas opções estão disponíveis no Brasil.
Este artigo explicará o que é uma bateria solar, a ciência por trás da bateria solar, como as baterias solares funcionam com um sistema de energia solar e os benefícios gerais do armazenamento de energia através das baterias solares.
O que é uma bateria solar?
Basicamente uma bateria solar é um dispositivo que você pode adicionar ao seu sistema de energia solar para armazenar o excesso de eletricidade gerada por seus painéis solares.
Você pode usar essa energia armazenada para alimentar sua casa nos momentos em que seus painéis solares não geram eletricidade suficiente, incluindo noites, dias nublados e durante quedas de energia. O objetivo de uma bateria solar é ajudá-lo a usar mais da energia solar que você está criando. Se você não tiver um armazenamento de bateria, qualquer excesso de eletricidade da energia solar vai para a rede, o que significa que você está gerando energia e fornecendo-a a outras pessoas sem aproveitar ao máximo a eletricidade que seus painéis criam primeiro.
A ciência das baterias solares
As baterias de lítio-íon são as formas mais populares de baterias solares no mercado atualmente. Esta é a mesma tecnologia usada para smartphones e outras baterias de alta tecnologia.
As baterias de lítio-íon funcionam por meio de uma reação química que armazena energia química antes de convertê-la em energia elétrica. A reação ocorre quando os íons de lítio liberam elétrons livres, e esses elétrons fluem do ânodo carregado negativamente para o cátodo carregado positivamente.
Esse movimento é estimulado e potencializado pelo eletrólito de sal de lítio, um líquido dentro da bateria que equilibra a reação ao fornecer os íons positivos necessários. Esse fluxo de elétrons livres cria a corrente necessária para que as pessoas usem eletricidade.
Quando você extrai eletricidade da bateria, os íons de lítio fluem de volta pelo eletrólito para o eletrodo positivo. Ao mesmo tempo, os elétrons se movem do eletrodo negativo para o eletrodo positivo através do circuito externo, alimentando o dispositivo conectado.
As baterias domésticas de armazenamento de energia solar combinam várias células de lítio-íon com eletrônicos sofisticados que regulam o desempenho e a segurança de todo o sistema da bateria. Assim, as baterias solares funcionam como baterias recarregáveis ??que usam a energia do sol como a entrada inicial que inicia todo o processo de criação de uma corrente elétrica.
Comparando tecnologias de armazenamento de bateria
Quando se trata de tipos de baterias solares, existem duas opções comuns: lítio-íon e chumbo-ácido. As empresas de painéis solares preferem baterias de lítio-íon porque podem armazenar mais energia, manter essa energia por mais tempo do que outras baterias e ter uma profundidade (DoD) de descarga maior.
A profundidade de descarga (DoD) do inglês “Depth of Discharge” é um dos principais fatores para dimensionar baterias para um sistema de energia solar. O DoD descreve o grau em que uma bateria é descarregada em relação à sua capacidade total. Por exemplo, se uma bateria tiver um DoD de 95%, ela poderá usar com segurança até 95% da capacidade da bateria antes de precisar ser recarregada.
Baterias de lítio-íon
Como mencionado anteriormente, os fabricantes de baterias preferem a tecnologia de baterias de íon-lítio por seu DoD mais alto, vida útil confiável, capacidade de reter mais energia por mais tempo e um tamanho mais compacto. No entanto, devido a esses inúmeros benefícios, as baterias de lítio-íon também são mais caras em comparação com as baterias de chumbo-ácido.
Bateria de chumbo ácido
As baterias de chumbo-ácido existem há anos e são amplamente usadas como sistemas domésticos de armazenamento de energia para opções de energia fora da rede. Embora ainda estejam no mercado a preços acessíveis, sua popularidade está diminuindo devido ao baixo DoD e vida útil mais curta.
Armazenamento acoplado AC X Armazenamento acoplado DC
Acoplamento refere-se a como seus painéis solares são conectados ao seu sistema de armazenamento de bateria, e as opções são acoplamento de corrente contínua (CC) ou acoplamento de corrente alternada (CA). A principal diferença entre os dois está no caminho percorrido pela eletricidade gerada pelos painéis solares.
As células solares criam eletricidade CC, e essa eletricidade CC deve ser convertida em eletricidade CA antes de poder ser usada em sua casa. No entanto, as baterias solares podem armazenar apenas eletricidade CC, portanto, existem diferentes maneiras de conectar uma bateria solar ao seu sistema de energia solar.
Armazenamento acoplado DC
Com o acoplamento DC, a eletricidade DC criada pelos painéis solares flui através de um controlador de carga e, em seguida, diretamente para a bateria solar. Não há mudança de corrente antes do armazenamento, e a conversão de CC para CA ocorre apenas quando a bateria envia eletricidade para sua casa ou de volta para a rede.
Uma bateria de armazenamento acoplada CC é mais eficiente, porque a eletricidade só precisa mudar de CC para CA uma vez. No entanto, o armazenamento acoplado CC geralmente requer uma instalação mais complexa, que pode aumentar o custo inicial e prolongar o cronograma geral da instalação.
Armazenamento acoplado AC
Com acoplamento AC, a eletricidade DC gerada por seus painéis solares passa primeiro por um inversor para ser convertida em eletricidade AC para uso diário por aparelhos em sua casa. Essa corrente CA também pode ser enviada para um inversor separado para ser convertida novamente em corrente CC para armazenamento na bateria solar. Quando é hora de usar a energia armazenada, a eletricidade sai da bateria e volta para um inversor para ser convertida novamente em eletricidade CA para sua casa.
Com o armazenamento acoplado CA, a eletricidade é invertida três vezes: uma vez ao passar dos painéis solares para a casa, outra ao ir da casa para o armazenamento da bateria e uma terceira vez ao passar do armazenamento da bateria de volta para a casa. Cada inversão resulta em algumas perdas de eficiência, de modo que o armazenamento acoplado em CA é um pouco menos eficiente do que um sistema acoplado em CC.
Ao contrário do armazenamento acoplado CC que armazena apenas energia de painéis solares, uma das grandes vantagens do armazenamento acoplado CA é que ele pode armazenar energia de painéis solares e da rede. Isso significa que, mesmo que seus painéis solares não estejam gerando eletricidade suficiente para carregar totalmente sua bateria, você ainda pode encher a bateria com eletricidade da rede para fornecer energia de backup ou aproveitar a arbitragem da taxa de eletricidade.
Também é mais fácil atualizar seu sistema de energia solar existente com armazenamento de bateria acoplada CA, porque ele pode ser adicionado a um projeto de sistema existente, em vez de precisar ser integrado a ele. Isso torna o armazenamento de bateria acoplada CA uma opção mais popular para instalações de modernização.
Como as baterias solares funcionam com um sistema de energia solar
Todo esse processo começa com os painéis solares no telhado gerando energia. Aqui está um detalhamento passo a passo do que acontece com um sistema acoplado DC:
1. A luz solar atinge os painéis solares e a energia é convertida em eletricidade DC.
2. A eletricidade entra na bateria e é armazenada como eletricidade DC.
3. A eletricidade CC sai da bateria e entra em um inversor para ser convertida em eletricidade CA que a casa pode usar.
O processo é ligeiramente diferente com um sistema acoplado AC.
1. A luz solar atinge os painéis solares e a energia é convertida em eletricidade DC.
2. A eletricidade entra no inversor para ser convertida em eletricidade CA que a casa pode usar.
3. O excesso de eletricidade então flui através de outro inversor para voltar a ser eletricidade DC que pode ser armazenada para uso posterior.
4. Se a casa precisar usar a energia armazenada na bateria, essa eletricidade deve fluir pelo inversor novamente para se tornar eletricidade CA.
Como as baterias solares funcionam com um inversor híbrido
Se você tiver um inversor híbrido, um único dispositivo pode converter eletricidade CC em eletricidade CA e também pode converter eletricidade CA em eletricidade CC. Como resultado, você não precisa de dois inversores em seu sistema fotovoltaico: um para converter eletricidade de seus painéis solares (inversor solar) e outro para converter eletricidade da bateria solar (inversor de bateria).
Também conhecido como inversor baseado em bateria ou inversor híbrido conectado à rede, o inversor híbrido combina um inversor de bateria e um inversor solar em um único equipamento. Ele elimina a necessidade de ter dois inversores separados na mesma configuração, funcionando como um inversor tanto para a eletricidade de sua bateria solar quanto para a eletricidade de seus painéis solares.
Os inversores híbridos estão crescendo em popularidade porque funcionam com e sem armazenamento de bateria. Você pode instalar um inversor híbrido em seu sistema de energia solar sem bateria durante a instalação inicial, oferecendo a opção de adicionar armazenamento de energia solar ao longo da linha.
Benefícios do armazenamento em bateria solar
Adicionar backup de bateria para painéis solares é uma ótima maneira de garantir que você aproveite ao máximo seu sistema de energia solar. Aqui estão alguns dos principais benefícios de um sistema doméstico de armazenamento de bateria solar:
Armazena o excesso de geração de eletricidade
Seu sistema de painel solar geralmente pode produzir mais energia do que você precisa, especialmente em dias ensolarados quando ninguém está em casa. Se você não tiver armazenamento de bateria de energia solar, a energia extra será enviada para a rede. Se você participar de um programa de medição líquida, poderá ganhar crédito por essa geração extra.
Com armazenamento de bateria, a eletricidade extra carrega sua bateria para uso posterior, em vez de ir para a rede. Você pode usar a energia armazenada durante os períodos de menor geração, o que reduz sua dependência da rede elétrica.
Fornece alívio de quedas de energia
Como suas baterias podem armazenar o excesso de energia criado por seus painéis solares, sua casa terá eletricidade disponível durante quedas de energia e outras vezes quando a rede cair.
Reduz a emissão de poluentes no ambiente
Com o armazenamento da bateria, você pode ser ecológico aproveitando ao máximo a energia limpa produzida pelo seu sistema de painéis solares. Se essa energia não for armazenada, você dependerá da rede quando seus painéis solares não gerarem o suficiente para suas necessidades. No entanto, grande parte da eletricidade da rede no mundo é produzida usando combustíveis fósseis, então provavelmente você estará contribuindo para a emissão de poluentes no meio ambiente.
Fornece eletricidade mesmo depois que o sol se põe
Quando o sol se põe e os painéis solares não estão gerando eletricidade, a rede intervém para fornecer a energia necessária se você não tiver nenhum armazenamento de bateria. Com uma bateria solar, você usará mais sua própria eletricidade solar à noite, proporcionando mais independência energética e ajudando a manter sua conta de luz baixa.
Uma solução silenciosa para as necessidades de energia de backup
Uma bateria de energia solar é uma opção de armazenamento de energia de backup 100% silenciosa. Você se beneficia da energia limpa sem manutenção e não precisa lidar com o ruído proveniente de um gerador de backup movido a gás.
Conclusão
Compreender como funciona uma bateria solar é importante se você estiver pensando em adicionar armazenamento de energia no seu sistema de energia solar.
As baterias de lítio-íon são o tipo mais popular de bateria solar e funcionam por meio de uma reação química que armazena energia e a libera como energia elétrica para uso em sua casa. Quer você escolha um sistema acoplado CC, acoplado CA ou híbrido, poderá aumentar o retorno sobre o investimento do seu sistema de energia solar e reduzir sua dependência da rede.
Atualmente esse sistema ainda é considerado caro no Brasil e muitas tecnologias ainda não estão disponíveis no mercado brasileiro. Nos próximos anos é de se esperar que este segmento cresça e traga grandes desenvolvimentos, visto que a preocupação com as questões ambientais tem ameaçado nosso planeta.