A medida que o número de  sistemas de energia fotovoltaica instalados nos Brasil e no mundo crescem, as baterias solares  tornam-se cada vez mais acessíveis para a população.

Seja para complementar um projeto já instalado ou um novo, as baterias solares são equipamentos capazes de otimizar o funcionamento das placas fotovoltaicas. Contribuindo para a estabilidade do fornecimento de energia elétrica.

Além de garantir a redução de consumo durante os horários de pico — onde a energia elétrica é mais cara para o consumidor.

E foi pensando em te ensinar tudo o que você precisa saber sobre as baterias solares, que elaboramos o guia de hoje. Ficou curioso? Então continue acompanhando!

Entenda o que é uma bateria solar

Para facilitar o entendimento do post de hoje, vamos utilizar o termo bateria solar, mas vale ressaltar que o termo correto é apenas bateria.

Também conhecidas como banco de baterias, é o equipamento responsável pelo armazenamento de toda a energia elétrica excedente, gerada por meio do sol.

Dessa maneira, é possível garantir o funcionamento do sistema fotovoltaico mesmo em dias de baixa iluminação e até mesmo durante a noite.

Ou seja, dando ainda mais autonomia para os consumidores que utilizam baterias para armazenar a energia produzida;

Normalmente, as baterias solares são feitas de lithium, ferro e fosfato, além de contar com um painel de controle de carga. Dessa maneira, é possível acompanhar a produção de energia elétrica e identificar possíveis problemas para corrigi-los.

Quando as baterias solares chegaram no Brasil?

Os primeiros sistemas solares off-grid chegaram até o Brasil no início dos anos 2000, através do Programa Luz para Todos. Por meio da bateria solar, foi possível oferecer energia elétrica para zonas rurais afastadas da rede elétrica pública.

Mas foi só em 2009 que as distribuidoras de energia elétrica começaram a utilizar sistemas fotovoltaicos equipados com um banco de baterias, como a Cemig (MG) e a COELBA (Bahia).

E foi assim que as baterias solares começaram a se popularizar em território nacional, e nos dias de hoje, não é difícil encontrar zonas rurais que utilizam sistemas solares off-grid.

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A popularização da bateria solar

O mercado de sistemas fotovoltaicos já contava com baterias solares há várias décadas, no entanto, foi em 2015, com o anúncio da Tesla que esta tecnologia entrou em foco.

O modelo desenvolvido por Elon Musk, chamado de Powerwall, junto de seu sucessor: Powerwall 2 marcaram o início do “boom” das baterias solares.

Tanto pela qualidade da tecnologia, quanto pela inovadora garantia de 10 anos para baterias fotovoltaicas.

Com isso, diversos fabricantes de grande porte também começaram a anunciar outras opções de bateria solar.

Como, por exemplo, a Samsung, LG e BYD, que prometeram vender baterias à um preço justo, com a mesma qualidade e desempenho da Tesla.

A possibilidade de contar com ainda mais autonomia para o sistema fotovoltaico, atraiu diversos empreendedores e famílias brasileiras.

Uma vez que os consumidores brasileiros estão sujeitos à diversas taxas e impostos na conta de luz. Como as bandeiras tarifárias, TUSD,TUST, Taxa de Iluminação, e ICMS, PIS e COFINS).

Como as baterias solares funcionam?

As baterias solares são compostas por uma tecnologia denominada Rede de Armazenamento de Energia Térmica-Multi-Junção, ou Tegs-MPV. Ou seja, uma tecnologia que possui soluções de armazenamento de sal derretido e células fotovoltaicas distribuídas.

De forma resumida, as baterias solares são capazes de guardar a energia excedente produzida, em tanques de silício. Os tanques suportam uma temperatura de até 2 mil graus Celsius.

Para recuperar a energia armazenada, o silício é transportado para outro tanque, com o objetivo de reduzir a temperatura a 400 graus Celsius. Em seguida, o silício começa a emanar uma forte luz.

Esta luz é uma espécie de “sol artificial”, que fornece a iluminação necessária paras as placas fotovoltaicas produzirem a energia elétrica.

Vale ressaltar que o segmento fotovoltaico é marcado pela evolução constante dos sistemas solares e seus equipamentos complementares.

Por isso, diversos fabricantes buscam novas formas e materiais para produzir baterias solares cada vez mais eficientes a um preço acessível.

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É possível adicionar a bateria solar em sistemas já instalados?

Essa é uma dúvida muito comum entre os consumidores: é possível adicionar a bateria solar em sistemas fotovoltaicos já projetados e instalados?

Na grande maioria dos casos, não é possível adicionar um sistema de baterias solares em placa fotovoltaicas já instaladas.

Isso acontece devido à necessidade de uma fiação especial e um inversor diferente dos encontrados em sistemas on-grid.

No entanto, existe um tipo de inversor que conseguem realizar a conexão com um sistema de baterias mesmo após a instalação. O inverso link, também conhecido como inversor híbrido.

Quais são os tipos de sistemas fotovoltaicos que utilizam bateria solar?

Para entender tudo o que você precisa saber sobre as baterias solares, é importante entender quais são os tipos de sistemas fotovoltaicos que utilizam essa tecnologia.

Atualmente, existem duas opções de sistemas solares no mercado: Os sistemas fotovoltaicos off-grid e sistemas híbridos de energia fotovoltaica.

Sistema fotovoltaico Off-Grid

A principal diferença em um sistema fotovoltaico off-grid é a sua auto sustentabilidade —  dispensando a conexão à rede elétrica local para funcionar.

Isso acontece pois este tipo de sistema utiliza um banco de baterias para armazenar a energia excedente produzida.

Com isso, é possível utilizar a energia guardada para momentos onde o sistema não produz energia.

Ao contrário do que a grande maioria pode pensar, os sistemas fotovoltaicos off-grid não são uma novidade. Na verdade, essa foi a primeira forma utilizada para gerar energia elétrica por meio do sol.

O modelo mais popular tem um funcionamento simples: o sistema fotovoltaico utiliza o banco de baterias para guardar toda a energia excedente produzida.

Dessa forma, não é necessário realizar a integração com a rede elétrica local, pois é possível utilizar a energia fotovoltaica mesmo em dias completamente nublados, ou à noite.

Sistema fotovoltaico híbrido

Os sistemas fotovoltaicos híbridos utilizam um sistema de banco de baterias e podem ser conectados à rede elétrica local. Sua composição e instalação pode variar de acordo com as necessidades dos consumidores.

Dessa forma, é possível gerar energia elétrica de forma ininterrupta, mesmo em dias nublados, à noite e até mesmo durante quedas de energia.

A seguir vamos explicar um pouco mais sobre os principais tipos de sistemas solares híbridos:

Sistema Solar Híbrido All in One

Os sistemas fotovoltaicos híbridos All in One possuem um inversor interativo e outro autônomo. Além do sistema de baterias para armazenar a energia excedente produzida.

Também é possível encontrar modelos que contam com retificadores, controladores de carga e outros equipamentos em sua composição.

Este tipo de sistema solar é o mais indicado para aqueles consumidores que necessitam de uma alimentação de cargas prioritárias.

Ou seja, quem necessita de equipamentos funcionando de forma ininterrupta.

Além disso, também é possível ampliar e otimizar os sistemas solares híbridos All in One, devido a sua arquitetura modular.

No entanto, vale ressaltar que para conseguir a aprovação e homologação do projeto de um sistema All in One, é fundamental contar com o auxílio de um engenheiro.

Sistema Solar Conectado à Rede Híbrido bi-modal

Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede híbridos bi-modal também são considerados autônomos.

No entanto, com o auxílio do inversor bi-modal, é possível alternar o consumo da rede elétrica para a energia armazenadas nas baterias.

Além disso, este tipo de sistema solar consegue efetuar o carregamento completo do sistema de baterias, utilizando apenas a energia fornecida pela rede elétrica local.

Por isso, um sistema solar conectado à rede bi-modal pode ser considerado uma junção de um “nobreak” e a capacidade de transformar a luz do sol em energia elétrica.

O funcionamento constante de um sistema bi-modal dispensa a necessidade de injetar a energia elétrica produzida na rede da distribuidora local.

Por isso, não é necessário homologar esse tipo de sistema na hora da instalação. No entanto, um engenheiro especializado ainda é fundamental, de acordo com as Nr’s 10 e 18.

 

Esquema de um sistema fotovoltaico híbrido.

Quais são os principais tipos de bateria solar?

A tecnologia presente em sistemas de banco de baterias para sistemas fotovoltaicos não é novidade. Por isso, existe uma grande variedade de modelos de baterias solares.

Acompanhe a seguir os principais tipos:

Bateria Solar de Íon de Lítio

A bateria solar de íon de lítio é uma das novas sensações no segmento fotovoltaico. E a principal responsável por isso é a gigante Tesla Powerwall dos Estados Unidos.

Suas funcionalidades, design moderno e preços acessíveis são apenas alguns dos motivos que fizeram as baterias de íon de lítio a melhor opção do mercado.

Além disso, a bateria desenvolvida pelo excêntrico Elon Musk, garante uma série de funcionalidades, como por exemplo: o carregamento completo em até 10 horas.

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Bateria Solar Powerwall (Tesla)

Bateria fotovoltaica de chumbo-ácido

Muito mais simples e com um design totalmente quadrado e antigo, as baterias solares de chumbo-ácido são bastante comuns no mercado.

É comercializada a muito tempo, podendo ser considerada ultrapassada, levando em consideração as tecnologias mais recentes.

No entanto, continuam no mercado pois são confiáveis.

Além disso, o preço mais acessível faz com que este tipo de bateria seja a única opção viável para alguns consumidores.

E ao contrário do que algumas pessoas acreditam, as baterias fotovoltaicas de chumbo-ácido não produzem nenhum tipo de gás prejudicial para a saúde.

Outro erro comum é acreditar que as baterias automotivas de chumbo-ácido podem ser utilizadas em sistemas fotovoltaicos.

No entanto, uma bateria solar deve ser do tipo estacionárias. Com isso, uma bateria automotiva não suportaria a demanda, reduzindo sua durabilidade de forma severa.

Bateria fotovoltaica de Fluxo

As baterias solares de fluxo utilizam soluções líquidas para armazenar a energia elétrica produzida.

Com isso, quanto maior forem os tanques, maior será a capacidade de armazenamento. Ao contrário dos outros tipos de bateria, as de fluxo necessitam de manutenção periódica.

Isso acontece pois a maioria das opções disponíveis no mercado sofre uma redução em sua capacidade de armazenamento com o tempo.

São chamadas de baterias solares de fluxo, devido a solução de zinco-brometo e água, que se movimentam pelos tanques de armazenamento.

Mesmo não sendo uma tecnologia nova, as baterias de fluxo só começaram a ganhar seu espaço no mercado recentemente, devido a otimizações constantes.

Como, por, exemplo: um novo tipo de tecnologia que guarda a energia em moléculas orgânicas dissolvidas em água com o pH neutro.

Este modelo desenvolvido por pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Harvard possui diversas vantagens.

A nova solução utilizada garantiu a produção de uma bateria não tóxica e uma vida útil muito maior. Além de contribuir para redução do preço desse tipo de bateria fotovoltaica.

Bateria Solar de Sal Fundido

Também conhecida como bateria fotovoltaica de níquel sódio, é conhecida pelo seu baixo custo de produção, devido sua composição de materiais extremamente abundantes.

A bateria solar de sal fundido possui em sua composição: níquel, ferro, cloreto de sódio e óxido de alumínio. E é essa simplicidade que explica o aumento de sua popularização.

No entanto, essa tecnologia ainda está em fase de testes, necessitando de mais algumas otimizações para entrar no mercado.

No Brasil, o Parque Tecnológico de Itaipu realiza pesquisas para desenvolver formas de se utilizar a tecnologia estacionária (energia fotovoltaica e eólica).

Baterias fotovoltaicas Monobloco

As baterias solares Monobloco são ideais para sistemas fotovoltaicos de pequeno porte e baixo custo.

Possuem um isolamento especial, que resulta em uma perda de água muito inferior quando comparado à outros modelos de baterias solares.

Então a manta de lã e vidro, somado ao máximo nível de compressão, garantem uma resistência ainda maior contra a vibração de terrenos irregulares.

Baterias solares AGM

As baterias solares Absorsent Glass Mat (AGM) se destacam por possuir válvulas para regular os gases produzidos durante a armazenação.

Dessa forma, é possível otimizar a regulação dos gases para reduzir ao máximo as perdas de energia, garantindo um rendimento maior para os  consumidores.

Outro benefício deste tipo de bateria solar, é a facilidade de regular a pressão interna do equipamento, garantindo um aproveitamento ainda maior da energia armazenada.

Baterias fotovoltaicas de gel

Também conhecidas como baterias solares de eletrólito gelificado se destacam pelo seu funcionamento cíclico de alto rendimento.

Por isso, este tipo de banco de baterias fotovoltaicas é o indicado para sistemas solares de médio e grande porte.

Isso acontece pois a bateria de gel apresenta um ótimo funcionamento durante períodos extensos de utilização de energia elétrica.

Também são ideais para sistemas instalados em locais de difícil acesso, resultando em uma manutenção complicada de realizar.

O gel utilizado nas baterias AGM, é uma mistura do eletrólito com sílica, que por meio de transformações químicas atinge a consistência de um gel.

Quantas baterias solares são necessárias?

Essa é outra dúvida muito comum entre os alunos da Soliens Virtual Academy: “Quantas baterias solares são necessárias em um projeto?”

A resposta pode variar de acordo com o objetivo e a demanda energética do cliente.

Se o principal objetivo é reduzir ao máximo o valor da conta de luz sem desconectar o local de instalação da rede elétrica local é necessário realizar uma análise do perfil do cliente.

Ou seja, quanto ele gasta em energia elétrica. Para facilitar o entendimento vamos a mais um exemplo:

Uma casa de porte médio, que possui uma média de consumo de 16kWh por dia. Ao analisar a conta de luz do consumidor, foi possível constatar que 70% do consumo acontece no período entre o fim da tarde e à noite.

Portanto, para reduzir ao máximo o valor da conta de luz, é preciso adquirir um sistema de baterias solares que armazene 70% do consumo total da casa (aproximadamente 11.2kWh).

Neste caso, uma bateria PowerWall 2 (Tesla) já seria o suficiente, pois esse modelo consegue armazenar até 13.5 kWh.

Ou seja, para mensurar corretamente o número de baterias solares necessárias, é fundamental realizar uma análise detalhada da conta de luz do consumidor.

Levando em consideração todos os equipamentos utilizados pelo cliente, média de consumo diário, mensal, etc.

Vale ressaltar que casas maiores, com piscina e outros equipamentos que gastam muita energia elétrica, necessitam de um número maior de baterias solares.

 

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Vale a pena instalar um sistema de baterias solares?

Como foi dito anteriormente, não existe uma resposta pronta para essa pergunta. As baterias solares são indicadas para casos específicos.

Em regiões afastadas, onde não existe rede elétrica local disponível, as baterias fotovoltaicas são ideais. Dessa forma, os consumidores que desejam apenas economizar mais, devem analisar outras opções.

Uma vez que um sistema de baterias solares pode aumentar significativamente o preço total de um sistema fotovoltaico. Uma boa alternativa para economia são os sistemas solares on-grid.

Outro caso onde as baterias solares são ideais, são onde os consumidores necessitam de equipamentos funcionando de forma ininterrupta.

Dessa forma, as baterias solares podem assegurar a produção e a utilização da energia elétrica, mesmo durante quedas de energias e até mesmo à noite.

Um exemplo deste tipo de consumidor: hospitais, que necessitam de equipamentos cirúrgicos funcionando constantemente.

O importante é entender que as baterias solares garantem um fornecimento de energia estável. Além de garantir a autonomia do consumidor, que deixa de depender do fornecimento de energia local.

As baterias solares podem resultar em um aumento considerável no custo total do sistema fotovoltaico. Por isso, é fundamental avaliar os objetivos e necessidades dos consumidores antes de finalizar o dimensionamento.

Infelizmente, chegamos ao fim de mais um guia completo sobre a energia fotovoltaica. Se restou alguma dúvida sobre as baterias solares, não se esqueça de deixar sua pergunta nos comentários aqui em baixo.

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