BATERIA SOLAR - BATERIA ESTACIONÁRIA

1. O que é uma Bateria Solar 

2. Qual a diferença entre Bateria Solar, Bateria Estacionária, Bateria Tracionária e Bateria Automotiva? 

3. Como funciona uma Bateria para Energia Solar 

4. Os tipos de Baterias para Energia Solar 

5. O que são Profundidade de Descarga (DoD) e Estado de Carga (SoC)? 

6. Como escolher uma Bateria para Energia Solar 

7. As Etapas de Carregamento de uma Bateria Solar 

8.Qual o melhor tipo de Bateria para Energia Solar? 

9. Como instalar uma Bateria Solar 

10. Aplicações da Bateria de Lítio em Energia Solar 

11. Quanto custa uma Bateria Estacionária para Energia Solar 

12. Qual a vida útil da Bateria Solar? Como é a manutenção? 

A bateria solar é o pulmão de um sistema fotovoltaico e serve para garantir o fornecimento de energia solar quando não houver sol (nos sistemas Off Grid) ou para a função de backup (nos sistemas Híbridos, que juntam características dos sistemas On e Off Grid).

Apesar de tão importantes, muitas dúvidas giram em torno desses equipamentos: afinal, como funciona a bateria solar? Qual o preço? Posso usar baterias automotivas para energia solar? Quais as vantagens e desvantagens de cada tipo na hora de instalar? Confira as respostas ao longo deste artigo.

As baterias para energia solar, que também podem ser chamadas de acumuladores, são as baterias utilizadas nos sistemas fotovoltaicos para armazenar energia. Com elas, é possível oferecer eletricidade ao usuário em momentos em que não há geração de energia solar nos sistemas Off Grid (durante a noite, por exemplo). Já quando instaladas em sistemas Híbridos, podem garantir um “backup” para fornecer energia em momentos de queda de luz e também servem como “nobreak”, garantindo que os equipamentos elétricos sigam funcionando em momentos de queda de energia.

Além disso, a bateria solar também pode ser utilizada para outras funções como “peak-shaving” (controle de pico de demanda), controle de consumo em horários específicos (por exemplo para consumidores que contratam tarifa branca ou horo-sazonal) ou reduzir a injeção de energia na rede elétrica.

Saiba o que são sistemas On Grid, Off Grid e híbridos.

 

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Um detalhe importante: a classificação “bateria solar” é mais relacionada ao uso do que ao tipo de bateria. Tecnicamente, não existe o termo “bateria solar”, mas comercialmente se associa a palavra “bateria” com “energia solar” para facilitar a comunicação.

Alguns tipos de baterias são indicados para uso com energia solar, como bateria estacionária comum (de chumbo-ácido, monoblocos e ventiladas), bateria de chumbo-ácido tubular ventilada (OPzS) ou tubular com gel (OPzV), bateria de gel regulada por válvula (VRLA), bateria de chumbo-ácido de fibra de vidro (AGM) e bateria de lítio. 

Quando utilizadas em projetos fotovoltaicos, as baterias acumulam energia durante o dia para depois fornecê-la de volta ao sistema. Elas são necessárias já que a energia solar não pode ser gerada à noite e tem produção irregular durante o dia (com diminuições quando passa uma nuvem, por exemplo).

Em outras palavras: a produção de energia solar varia conforme as condições climáticas do local (e outros fatores, como sombreamento). Porém, com uma bateria, o sistema terá sempre seu abastecimento de energia garantido.

Bateria solar, bateria estacionária, bateria tracionária e bateria automotiva não são a mesma coisa e nem sempre são categorias comparáveis entre si — é comum, porém, que se faça confusão entre os termos.

Bateria solar é uma nomenclatura utilizada para se referir a qualquer bateria utilizada em um sistema de energia solar. Tecnicamente, não existe esse termo, mas ele é muito comum no mercado. Na maioria das vezes a bateria solar é do tipo estacionária e fabricada com materiais como chumbo-ácido ou íons de lítio.

Bateria estacionária é um tipo de bateria que funciona sem movimento — ou seja, “estacionada”. Como geralmente são fabricadas com materiais nobres e permitem descargas profundas, são baterias ideais para uso em sistemas de energia solar, embora permitam uma variedade de outras aplicações.

Não confunda as nomenclaturas: o termo “estacionária” se refere à forma como a bateria é aplicada (“sem movimento”), independentemente do seu uso. Em alguns casos, 1uando utilizada em sistemas de energia solar fotovoltaica, a bateria estacionária pode ser chamada também de “bateria solar”.

Outra classificação possível para uma bateria estacionária varia de acordo com o tipo de material que ela é fabricada (como chumbo-ácido ou íons de lítio, que são os modelos mais comuns para uso com energia solar).

Bateria tracionária é um tipo de bateria indicado para equipamentos de tração elétrica de uso industrial (como empilhadeiras) e veículos elétricos. Em poucos casos, também podem ser utilizadas em sistemas de energia solar de grande porte.

Se caracterizam pela ampla capacidade cíclica, mesmo com elevadas profundidades de descarga, e são fabricadas em material ainda mais nobre do que as estacionárias. Devido a seu valor elevado, o uso não é viável para sistemas de energia solar de pequeno e médio porte.

Bateria automotiva é um tipo de bateria desenvolvido especialmente para fornecer energia a automóveis a combustão. São diferentes das baterias tracionárias (utilizadas em veículos elétricos como se fossem o “combustível” do carro, enquanto a bateria automotiva existe nos carros a combustão para fornecer energia às partidas e ao sistema elétrico desses veículos).

São produzidas de materiais menos nobres, como o objetivo de fornecer grandes correntes por curtos períodos (a necessidade típica das partidas dos carros). Como não suportam descargas profundas, a vida útil das baterias automotivas fica extremamente reduzida se forem utilizadas em sistemas solares.

Exemplo de aplicação de Bateria Tracionária (Crédito da Imagem: Pixabay)

 

• Bateria Automotiva x Estacionária x Tracionária. Qual é a melhor para Energia Solar?

Baterias estacionárias (incluindo chumbo-ácido e lítio) são as mais indicadas para sistemas de energia solar fotovoltaica, considerando o custo-benefício de fornecer a energia necessária por um custo mais baixo e com vida útil satisfatória. Já as baterias automotivas não são recomendáveis, já que são desenvolvidas para automóveis e, caso sejam utilizadas em sistemas fotovoltaicos, tanto seu desempenho quanto vida útil serão inferiores.

Por razões diferentes, as baterias tracionárias também não são indicadas para sistemas de energia solar em geral. Apesar de oferecem alta capacidade cíclica e elevada profundidade de descarga, essas baterias possuem um custo muito elevado e seu uso geralmente é inviável para aplicações fotovoltaicas.

 

• Posso utilizar uma Bateria Automotiva no lugar de uma Bateria Estacionária?

Não é recomendável utilizar uma bateria automotiva em um sistema de energia solar. Essas baterias são próprias para automóveis e funcionam bem fornecendo grandes correntes por curtos períodos (como por exemplo quando é dada partida do carro), enquanto um sistema solar demanda o uso de energia por períodos longos e com baixa corrente (durante a noite e períodos chuvosos, por exemplo).

Nos sistemas de energia solar, há necessidade de ciclagem diária (com cargas e descargas profundas). Esse tipo de uso geralmente está acima da capacidade das baterias automotivas, o que faz com que sua vida útil seja extremamente reduzida e gera gastos recorrentes com reposição do banco de baterias.

A função de uma bateria em um sistema de energia solar é acumular a eletricidade produzida pelas placas solares e manter uma reserva para uso nos momentos necessários.

Antes de se aprofundar nas baterias solares, porém, vale conhecer um pouco do funcionamento das baterias em geral.

• O que é uma Bateria

De forma simplista, uma bateria é um conjunto de elementos eletroquímicos que funcionam como acumuladores elétricos (ou seja, é um dispositivo que armazena energia por meio de reações químicas).

Para executar sua função, as baterias contam com por placas positivas (cátodo) e negativas (ânodo), que provocam uma corrente através da movimentação de íons entre elas. Esse fenômeno ocorre toda vez que a bateria é carregada ou descarregada.

Sempre seguindo essa mecânica, as baterias podem ser fabricadas com diversos materiais e voltadas a inúmeras finalidades. Alguns tipos de bateria são indicados para uso com energia solar (especialmente as produzidas de chumbo-ácido ou íons de lítio).

Funcionamento de uma bateria comum (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

• Para que serve a Bateria no sistema de Energia Solar

Baterias são componentes importantes em dois tipos de sistemas de energia solar: Off Grid e Híbridos (que nada mais são que se sistemas que mesclam características do On e do Off Grid). Conheça mais aqui sobre os diferentes sistemas para energia solar. 

No Off Grid, a eletricidade armazenada pelas baterias é utilizada pelo sistema fotovoltaico em momentos em que a geração de energia solar não é suficiente para atender o consumo (por exemplo durante a noite ou em dias nublados). Assim, o abastecimento é garantido em todos os horários do dia.

Já nos sistemas Híbridos (On+Off Grid), a bateria solar é importante como “backup”. Nessas aplicações, com um banco de baterias, é possível ter energia elétrica mesmo quando há queda de luz, aumentando a confiabilidade do sistema.

Sempre que houver a instalação de uma bateria, o sistema de energia solar deve contar também com um controlador de carga — equipamento responsável por gerenciar o processo de carregamento/ descarregamento e manter a carga das baterias em um nível seguro, evitando sobrecargas ou descargas excessivas. O controlador otimiza o uso da energia da bateria e preserva sua vida útil.

Saiba aqui o que é um controlador de carga solar. 

 

Aplicação de uma bateria solar em um sistema fotovoltaico (Crédito da Imagem: NoeSolar)

 

Uma bateria solar pode ser carregada em até quatro etapas (estágios): Etapa de Carga (Bulk), Etapa de Absorção (Boost ou Absorption), Etapa de Flutuação (Manutenção de Carga ou Float) e Etapa de Equalização (Equalization). 

 

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• As vantagens do uso de uma bateria solar

A bateria solar é essencial para o funcionamento dos sistemas Off Grid e Híbridos On+Off Grid, proporcionando maior confiabilidade e estabilidade. Os dois tipos de aplicações oferecem grandes vantagens aos consumidores, que são possíveis graças ao uso de baterias.

Os sistemas Off Grid levam energia a locais sem rede elétrica, possibilitando o uso de eletricidade sem o pagamento de conta de luz. A operação só é possível por conta do uso de baterias, que armazenam energia gerada pelos painéis solares durante o dia e fornecem eletricidade em momentos em que o consumo é maior do que a geração de energia solar (como durante a noite ou em dias nublados).

Já nos sistemas Híbridos On+Off Grid, o usuário utiliza a energia solar para complementar o fornecimento da rede elétrica (ou seja: conta com energia do sol além da energia da concessionária, o que permite economia na conta de luz). Nesses casos, a bateria cumpre a importante função de “backup”, armazenando energia solar para fornecer eletricidade em momentos de falta de luz.

As baterias mais adequadas para sistemas de energia renovável são as chamadas baterias de ciclo profundo, já que podem ser regularmente descarregadas da maior parte da sua capacidade total.

Essas aplicações também costumam ser realizadas com baterias estacionárias, especialmente as fabricadas com chumbo-ácido (compostas por placas de chumbo positivas e negativas que reagem à passagem de corrente realizada pelos eletrólitos) ou íons de lítio.

Fabricadas com um material mais leve que o chumbo e muito mais duráveis, as baterias de lítio têm sido cada vez mais requisitadas no mercado por suas diversas vantagens, que incluem também o fato de oferecerem maior densidade energética e permitirem um armazenamento de energia (storage) superior ao de uma bateria similar de mesmo peso.

Veja, abaixo, as características dos principais tipos de baterias utilizados em sistemas de energia solar:

 

• Bateria Estacionária Comum 

Também são conhecidas como baterias de placas planas, eletrólito líquido (flooded ou inundadas), ventiladas e monobloco.

Essas baterias utilizam placas mais grossas que as convencionais ou automotivas, o que permite a passagem de descargas mais profundas. São as de menor custo e uma boa opção para sistemas pequenos, mas possuem a desvantagem de serem pesadas. Têm vida útil média entre 3 e 5 anos, se dimensionadas e utilizadas corretamente.

Exemplo de bateria estacionária de chumbo-ácido para sistema de energia solar

 

• Bateria de Chumbo-Ácido Tubular (OPzS)

São baterias cujo projeto foi desenvolvido inicialmente na Alemanha, com placas de chumbo tubulares e de eletrólito líquido. Sua sigla em alemão refere-se a Ortsfeste Panzerplate Flussig (“O” de estacionário; “Pz” de placa tubular; e “S” de inundado).

Muito utilizadas para sistemas de energia alternativa e industriais, têm preços razoáveis quando comparado com sua vida útil e podem ser opções interessantes. Sua vida útil máxima é de 10 anos.

Por serem ventiladas, as baterias OPzS liberam gás e devem ter reposição de água de tempos em tempos (embora alguns modelos possam recuperar parte de água que é liberada no processo de carga e recarga). Durante o uso, um indicador permite visualizar o volume de eletrólito disponível, indicando se há necessidade de reposição de água (que deve ser desmineralizada).

As OpzS possuem tampas de ventilação para possibilitar a liberação de gases, que podem ser explosivos e exigem certos cuidados. Por conta dessa característica, as baterias que evaporam o líquido devem permanecer em locais apropriados para evitar acidentes.

 

• Bateria de Chumbo-Ácido Tubular (OPzV)

São similares às baterias OPzS, porém possuem um gel como eletrólito ao invés da uma solução líquida. Na tradução do alemão, o “V” vem do termo “Verschlossen” (seladas)

São baterias seladas e, portanto, não demandam manutenção ou reposição de água. Se comparadas com as OPzS possuem menor dissipação de calor e um desempenho inferior em locais muito quentes.

Bateria Estacionária de Chumbo-Ácido OPzS e OPzV para Energia Solar

 

• Bateria VRLA GEL (Selada e Regulada por Válvula)

São baterias de chumbo-ácido seladas e reguladas por válvulas. Possuem como eletrólito uma solução ácida em gel e não liberam gases, podendo ser instaladas em locais fechados e praticamente em qualquer posição.

A sigla VRLA (Valve Regulated Lead Acid) significa que a bateria utiliza válvulas reguladoras de pressão, responsáveis por evitar explosões.

Além da energia solar, também são adequadas para embarcações ou aplicações móveis, pois o gel não se movimenta dentro do dispositivo, diferentemente das baterias com eletrólito líquido.

Como a solução ácida do eletrólito tem forma de gel, essa bateria solar pode ser montada em qualquer posição sem risco de vazamento de eletrólito. Possuem tensões de recarga mais baixas que outros tipos de bateria de chumbo-ácido e sua vida útil pode chegar a até 10 anos.

Bateria Solar AGM

 

• Bateria AGM VRLA

A sigla AGM significa Absorbed Glass Mat, referente à composição da bateria, que possui um eletrólito ácido embebido em uma microfibra de vidro absorvente — material que, por sua vez, é responsável por reter o eletrólito ácido mesmo que a bateria esteja em movimento ou em uma posição diferente.

São baterias de alto desempenho e que não necessitam de manutenção, com vida útil de até 10 anos. Por serem seladas, não liberam gás e representam uma excelente solução para aplicações como sistema de alarme e nobreak.

São mais caras, mas geralmente justificam o investimento.

 

Quadro Comparativo - Baterias de Chumbo-Ácido para Energia Solar

Tipo de Eletrólito (Baterias de Chumbo-Ácido)	Características
Bateria de Eletrólito Líquido (Flooded)	- Solução líquida (pode vazar); - Melhor dispersão do calor; - Necessita manutenção (reposição de água desmineralizada); - Suporta maiores correntes de carga/ descarga.
Bateria Estacionária de Gel	- Pode ser tombada; - Pior performance no calor; - Sem manutenção (o gás das reações é reabsorvido e o eletrólito suporta o número de ciclos previstos para a bateria).
Bateria AGM (Absorbed Glass Mat)	- Fibra de vidro embebida de solução ácida; - Sem manutenção.

 

Bateria Solar Estacionária de Chumbo-Ácido - Inundada (Flooded) e Selada (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

• Bateria de Lítio para Energia Solar

As baterias solares de íons de lítio são produzidas com um material muito mais leve que o chumbo, com maior potencial eletroquímico e capacidade de fornecer maior densidade de energia por peso e por volume. Nesses dispositivos, o eletrólito é composto por lítio, matéria-prima usada também na fabricação de baterias para celulares e notebooks.

Diversos tipos de baterias de lítio estão disponíveis hoje no mercado de energia solar, como Lítio-íon, Lítio-Ferro Fosfato (LiFePo4 ou LFP) e Lítio-Polímero, entre diversas outros — cada um deles com características próprias.

As baterias solares de lítio possuem diversas vantagens em relação às baterias de chumbo-ácido, especialmente a maior densidade energética com menor peso e menor tamanho, a maior capacidade de armazenamento de energia e a vida útil superior (enquanto uma bateria de chumbo-ácido dura uma média de 1.200 ciclos, as baterias de lítio disponíveis hoje no mercado podem chegar a mais de 6.000 ciclos, podendo passar de 10 anos de funcionamento).

Confira aqui tudo sobre baterias de lítio para energia solar.

 

Bateria de Lítio para Energia Solar

 

Quadro Comparativo - Bateria de Chumbo-Ácido x Bateria de Lítio

Tipo de Bateria para Energia Solar	Características
Bateria de Chumbo-Ácido	- Placas de chumbo positivas e negativas; - O eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico que reage e permite a passagem de corrente de uma placa para outra; - São muito pesadas; - Tecnologia mais antiga usada comumente em carros, motos, empilhadeiras, sistemas de backup, indústria, etc.
Bateria de Lítio Solar	- O lítio é o principal material. Existem diversos tipos (Lítio-íon, Lítio-Ferro Fosfato, Lítio Polímero, etc.); - Mais leve que o chumbo, melhor densidade energética; - Tecnologia mais recente usada em celulares, notebooks, etc.

 

• Bateria Tracionária

É um tipo de bateria indicado para equipamentos de tração elétrica de uso industrial (como empilhadeiras). Se caracterizam pela alta capacidade de descarga e são fabricadas em material ainda mais nobre do que as estacionárias. Também podem ser utilizadas em sistemas de energia solar, embora seu valor elevado costume tornar esse tipo de aplicação inviável.

 

• Bateria Automotiva

Devem ser evitadas em sistemas de energia solar. Essas baterias foram projetadas para fornecer grandes correntes por curtos períodos de tempo, como durante as partidas de carros, por exemplo. No entanto, não suportam descargas profundas e por isso sua vida útil fica extremamente reduzida se utilizada em sistemas solares.

Baterias são o primeiro item de desgaste em um sistema fotovoltaico e, portanto, a sua escolha deve levar em conta a dificuldade/ custo de manutenção e troca. Sistemas de energia renovável são feitos para durar muitos anos e economizar na compra de uma bateria mais barata pode não ser a melhor opção no longo prazo.

Confira, abaixo, alguns pontos de atenção no momento da compra:

 

• Vida útil/ ciclos da Bateria para Energia Solar

A vida útil de uma bateria pode ser apresentada em anos, mas a forma mais correta de fazer essa contagem é em ciclos.

Entendemos como “ciclo” o processo de uma carga + uma descarga durante o uso de uma bateria. Ou seja, a vida útil de uma bateria será a quantidade de vezes em que ela poderá ser carregada e descarregada até tornar-se inutilizável.

No entanto, essa conta não é tão simples e a durabilidade exata de cada bateria depende de diversos fatores, como a Profundidade de Descarga (Depth of Discharge – DoD) utilizada, o regime de descarga, a temperatura e outros aspectos do seu uso e da instalação.

Por isso, ao informar a quantidade de ciclos que uma bateria solar é capaz de atingir, os fabricantes fazem sempre observações sobre a profundidade de descarga (DoD) necessária para que o equipamento entregue o número de ciclos projetados. Assim, é preciso dimensionar a bateria corretamente para que ela aproveite da melhor forma a sua vida útil.

De forma geral, uma bateria utilizada em um sistema de energia solar deve ter a vida útil mais longa que as baterias comuns (automotivas, por exemplo) — afinal, os outros componentes dos sistemas fotovoltaicos (como placas solares, inversores e controladores) são projetados para durar muitos anos e é desejável que não seja necessário trocar o banco de baterias com frequência.

 

• Capacidade da Bateria Solar

A quantidade de energia que uma bateria pode armazenar é outro detalhe essencial para se atentar. Ao fazer o dimensionamento, deve-se observar qual o consumo médio de energia do sistema e escolher baterias que atendam a essa exigência.

Por exemplo: se o sistema tem consumo médio de cerca de 200 amperes-hora (Ah) por dia, será necessário a instalação de pelo menos duas baterias solares com capacidade de 100 Ah cada (a depender de outros fatores, como a profundidade de descarga que será ajustada no dimensionamento do sistema).

A capacidade da bateria informada pelos fabricantes é padronizada em classes chamadas de C10, C20, C100, etc.

O número (10, 20, 100) representa o regime de descarga — ou seja, o número de horas que a bateria demora para descarregar completamente. Quanto mais lentamente a bateria é descarregada (quanto maior o “C”), maior a capacidade de fornecer energia.

Em sistemas de energia solar Off Grid, o regime de descarga em geral é lento e por isso utiliza-se para dimensionamento a informação de capacidade da bateria em C20 ou C100.

 

• Autonomia da Bateria um Sistema de Energia Solar

A bateria solar depende de condições climáticas favoráveis para carregar e é previsto que ocasionalmente aconteçam dias sem carga (por exemplo, dias nublados ou chuvosos, com baixa incidência de radiação solar, em que os painéis solares não produzirão energia suficiente para alimentar a bateria). Por isso, é fundamental que uma bateria solar conte com uma boa autonomia (a capacidade de funcionar por mais tempo sem a necessidade de uma nova carga).

Para compreender a autonomia de uma bateria, costumamos observar a profundidade de descarga (ou DoD – “Depth of Discharge” em inglês). Quando olhamos esse dado, 100% de DoD representa uma bateria totalmente descarregada.

Por conta da possibilidade de dias sem sol, o banco de baterias para energia solar deve ser dimensionado para suportar alguns dias antes de atingir sua profundidade máxima de descarga e precisar voltar a carregar para atingir o nível ótimo (de 0% de descarga).

A autonomia (quantidade de dias sem sol que a bateria fornece energia) é determinada no dimensionamento do sistema e o tipo de bateria pode influenciar no resultado obtido.

Mas, afinal, quantos dias de autonomia um sistema solar deve ter? De forma geral, é recomendado que um sistema fotovoltaico tenha autonomia de três dias, o que garante uma boa confiabilidade. Vale ressaltar, no entanto, que, dependendo da criticidade do uso, pode-se requerer uma autonomia maior ou menor para o sistema.

A ilustração abaixo mostra o comportamento esperado de um banco de baterias dimensionado para suportar três dias sem carregamento. Note que em três dias chuvosos a profundidade média de descarga vai caindo, mas ainda assim a bateria consegue manter o sistema funcionando graças à autonomia.

A partir do quarto dia, com melhores condições para gerar energia solar, o equipamento volta a ser carregado.

Gráfico de autonomia de uma bateria estacionária para energia solar (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

• Tensão de Operação da Bateria Solar

A tensão nominal de uma bateria é a tensão típica esperada durante uma operação, medida em Volts (V). Vale ressaltar: é fundamental que se observe também se a tensão é compatível com os demais componentes do sistema.

 

• Densidade Energética da Bateria Solar

Esse conceito representa quantos Wh (ou Ah) a bateria consegue suportar em relação ao seu peso ou volume. Ou seja: uma bateria mais leve, se tiver capacidade similar a uma mais pesada, terá uma densidade energética melhor. Esse tipo de comparação costuma apontar uma vantagem importante das baterias de lítio.

 

• Temperatura Operacional da Bateria Solar

Deve-se verificar se a temperatura operacional da bateria (ou seja, a faixa de temperatura em que ela pode operar normalmente) é compatível com a temperatura do ambiente e do sistema de energia solar. Trabalhar com uma temperatura acima do esperado reduz sua vida útil, além do risco de gerar acidentes.

 

• Tamanho e Peso da Bateria para Energia Solar

É fundamental que essas características das baterias sejam adequadas ao projeto de energia solar, pensando na quantidade de baterias que deverá ser utilizada e no espaço disponível. Nesse aspecto, as baterias de lítio possuem o grande diferencial de serem mais leves em relação às baterias de chumbo-ácido.

 

• Aplicação da Bateria Estacionária em Energia Solar

A necessidade do projeto de energia solar deve ser determinante na escolha do tipo de bateria. Por exemplo: se a aplicação exigir movimento, é interessante a compra de uma bateria selada (que pode ser instalada em diferentes posições). Se o sistema for utilizado diariamente, deve-se procurar uma bateria com capacidade cíclica maior. Já quando a carga é de alta potência, deve-se utilizar baterias com altas capacidades de descarga — entre outras situações.

 

• Espaço/ Tipo de Montagem da Bateria

Antes de comprar uma bateria estacionária, deve-se checar qual o tipo de montagem esperado no projeto (se a bateria deve ficar em posição horizontal ou vertical) e quanto espaço há disponível. O modelo escolhido deve caber no local destinado ao banco de baterias. Também deve-se verificar se o acumulador será instalado em local aberto, fechado ou confinado e compatibilizar o uso com o modelo de bateria escolhido e com o Grau de Proteção IP adequado.

 

• Segurança e Riscos da Bateria Solar

Apesar de serem itens cada vez mais seguros, toda bateria é um acumulador de energia e, portanto, pode implicar em alguns riscos tanto em seu manuseio, quanto no uso ou armazenamento.

As baterias de chumbo-ácido, por exemplo, apresentam risco de queimadura pelo ácido de seu eletrólito (principalmente quando o componente é líquido), além de poderem causar choques elétricos, emissão de gases tóxicos em ambientes fechados e até explosões no caso de apresentar problemas na eliminação de pressão de gases internos.

Já as baterias de lítio não emitem gases, porém, dependendo de sua composição, podem apresentar riscos de incêndio ou explosão caso os processos de carga e descarga não sejam bem controlados. Para evitar esse tipo de incidente, essas baterias possuem um gerenciador eletrônico chamado BMS (Battery Management System) que monitora a temperatura, tensão e corrente das células de lítio.

Como já dito, as baterias em geral são equipamentos seguros e equipados com proteções para evitar riscos de acidentes, porém o manuseio incorreto pode tornar qualquer operação com uma bateria solar bastante arriscada. Por isso, em hipótese alguma abra, desmonte ou remonte qualquer tipo de bateria fora de um ambiente profissional, seguro e adequado para esse tipo de serviço. Somente técnicos capacitados e autorizados devem executar essas operações.

 

• Preço da Bateria para Energia Solar

Em geral, a bateria é o item mais caro de um sistema solar fotovoltaico e a média de preço varia muito para cada tipo. Veja mais ao longo do  

• Fabricante da Bateria Solar

De forma geral, todas as baterias vendidas no mercado passam por rigorosos requisitos de qualidade e testes de segurança.

Ainda assim, é fundamental procurar empresas que tenham boa reputação, com avaliações positivas de seus equipamentos e certificações técnicas reconhecidas. Esses são indícios de que essas marcas têm compromisso com as inovações tecnológicas, como também de segurança para oferecer um equipamento de alta qualidade.

Comprando equipamentos de um fabricante de boa reputação, você terá a segurança de que os detalhes técnicos do produto são verdadeiros e atestados de forma independente.

E vale ressaltar: a montagem de baterias de lítio caseiras ou artesanais representam um grande risco, existindo inúmeros casos de acidentes graves pelo manuseio e uso deste tipo de equipamento. Portanto, certifique-se do profissionalismo e das certificações do fabricante antes de montar seu banco de baterias.

 

• Distribuidor da Bateria Solar

Nos casos em que a compra da bateria não é realizada diretamente com o fabricante, é fundamental também se atentar à reputação do distribuidor. Um distribuidor de confiança vai ajudar o cliente a conseguir exercer rapidamente a garantia junto ao fabricante caso seja necessário, além de oferecer suporte técnico e ajudar a dimensionar corretamente o sistema e tirar diversas dúvidas em todo o período de vida útil do produto — incluindo apoio na instalação e resolução de problemas.

Esses são conceitos fundamentais para dimensionar a bateria solar (instalá-la de acordo com o uso no sistema).

O estado de carga (representado pela sigla SoC – State of Charge) é geralmente expresso em uma porcentagem que vai de 0% (bateria vazia e sem carga) a 100% (bateria com o máximo de carga).

Já a profundidade de descarga (DoD – depth of discharge) significa a energia retirada da bateria em uma descarga (ou seja, quantos % da capacidade total serão retirados a cada utilização antes que a bateria volte a ser recarregada).

Os índices podem ser medidos em Amperes-hora (Ah) ou Watts-hora (Wh), mas é comum que sejam expressos em porcentagem para simplificar o entendimento. Quando dimensionamos a bateria, devemos pensar se será possível recarregá-la completamente antes de realizar novas descargas (ou seja, permitir que o SoC chegue a 100%).

Também deve-se levar em consideração quanto descarregaremos em cada utilização de energia antes de voltar a carregá-la (ou seja, qual o DoD ou quantos % da carga serão utilizados antes de voltarmos a recarregá-la).

Esse cálculo interfere diretamente na quantidade de ciclos que a bateria é capaz de realizar em sua vida útil, lembrando que cada ciclo representa uma carga + uma descarga.

 

• É preciso carregar a Bateria 100% para completar um ciclo?

Não. Mesmo se a bateria não for carregada em 100% de sua capacidade, deve-se contar um ciclo novo caso ela volte a ser utilizada (ou seja, um ciclo novo começará se for iniciado um processo de descarga).

Toda bateria é capaz de operar em estado parcial de carga (PSOC – Partial State of Charge). Assim, ela pode operar mesmo sem 100% de carga. Porém, se o acumulador não completar a sua carga em 100% durante um ciclo, isso pode implicar em maiores profundidades de descarga no ciclo seguinte e uma consequente redução de sua vida útil.

 

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A depender do tipo, uma bateria solar pode ter diferentes etapas de carregamento, nas quais o controlador de carga também atua:

 

• Etapa de Carga (Bulk)

Etapa na qual a bateria é carregada com energia do sistema. Durante o processo, o controlador deve fornecer a corrente necessária para o rápido carregamento da bateria estacionária ou do banco de baterias. 

Nesta etapa a corrente é constante e tensão da bateria aumenta conforme o dispositivo é carregado. É esperado que nessa fase a bateria solar alcance um nível de 80% a 90% do seu carregamento.

 

• Etapa de Absorção (Boost ou Absorption)

Nesta segunda etapa de carga, a tensão se mantém constante e a corrente de carga para a bateria diminui até que ela esteja totalmente carregada (100%), mantendo a tensão limite (tensão de absorção) alcançada no processo anterior.

 

• Etapa de Flutuação - Manutenção de Carga (Float)

É o último processo de carga. Quando o sistema de bateria já está 100% carregado, o controlador solar atua para manter o carregamento completo durante a utilização da bateria. 

Nessa fase, a bateria trabalha com corrente baixa para compensar a autodescarga e permanecer carregada. O período de flutuação pode durar horas ou meses, a depender do tipo de uso da bateria.

 

• Etapa de Equalização (Equalization)

No caso das baterias com eletrólito líquido, há também uma etapa na qual uma alta tensão de carga é aplicada com baixa intensidade de corrente, para que seja igualado o gás do eletrólito da parte inferior e superior da bateria (de forma a evitar que as placas se deteriorem). 

Por meio desse processo é possível equalizar a tensão das células da bateria.

 

Etapas de Carregamento de uma Bateria

Etapas de carregamento de uma bateria (Crédito da imagem: NeoSolar)

Os diferentes tipos de bateria solar apresentam diferenças significativas em relação a custo-benefício e a escolha do melhor tipo de bateria sempre depende do tipo de uso do sistema e o valor a ser dedicado no investimento.

Veja, abaixo, alguns gráficos que podem te ajudar a escolher o melhor tipo de bateria para o seu sistema de energia solar:

 

• Impacto das descargas na vida útil da Bateria

Nos dois gráficos abaixo, pode-se comparar algumas diferentes tecnologias de baterias em relação à profundidade de descarga média e à vida útil esperada (número de ciclos).

Por exemplo: no gráfico 1 temos uma bateria de chumbo-ácido comum hipotética. Podemos observar que, com uma profundidade de descarga diária média de 20%, a vida útil esperada é de 1.500 ciclos (ou cerca de 4 anos se tivermos 1 ciclo por dia). Para a mesma bateria, com 60% de DoD, estimativa de vida útil cai para cerca de 300 ciclos ou menos do que 1 ano.

 

Exemplo de ciclos de uma bateria estacionária para energia solar  (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

 

Já no caso de uma bateria solar de lítio-ferro fosfato, o impacto da profundidade de descarga na vida útil da bateria é muito menor (e a durabilidade esperada é bem mais longa em todos os casos).

O gráfico 2, abaixo, mostra que, trabalhando com uma profundidade de carga de 80%, a bateria LFP do exemplo durará cerca de 4.000 ciclos (linha marrom) ou ainda poderá durar cerca de 6.000 ciclos se a profundidade de descarga for de 50%.

 

Exemplo de vida útil (ciclos) de uma bateria estacionária para energia solar (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

• Dimensionamento de baterias solares

O dimensionamento de uma bateria solar pode variar bastante de acordo com as necessidades do sistema e também conforme o tipo de bateria utilizado (por exemplo: bateria estacionária comum, OPzS ou bateria de lítio). Com alguns tipos de baterias, é possível atingir a mesma autonomia com menos capacidade total instalada.

Para realizar um comparativo, mostramos abaixo o exemplo de um mesmo padrão de dimensionamento realizado com três diferentes tipos de bateiras. A comparação mostrará que a bateria de lítio consegue igualar o rendimento das outras com uma menor capacidade instalada.

 

Exemplo de dimensionamento de um banco de baterias estacionárias para energia solar (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

 

A ilustração 1 mostra o dimensionamento de um banco de baterias estacionárias comuns para um consumo diário de 1.000 Watt-hora (Wh). A ideia do dimensionamento é determinar qual a capacidade de baterias que deve ser instalada nesse sistema para atender a uma determinada necessidade de consumo diário de energia.

No caso, o sistema está dimensionado para três dias de autonomia (ou seja, três dias de funcionamento das baterias sem nenhuma recarga de energia solar). Assim, mesmo que tenhamos três dias sem geração de energia solar, o banco de baterias será capaz de abastecer o sistema, atingindo o limite de profundidade máxima de descarga (DoD) ao final do terceiro dia.

Na parte azul mais escura, na parte mais baixa da ilustração, temos os 1.000 Wh que são o consumo esperado diariamente.

A energia efetivamente utilizada das baterias deve considerar as perdas no inversor (estimadas neste dimensionamento em 15%). Assim, o consumo diário das baterias é um pouco superior ao consumo das cargas (no caso, se acrescenta 15% e se prevê a descarga de 1.150 Wh para que o sistema de fato utilize 1.000 Wh naquele dia).

A bateria solar deve ser capaz de fornecer o mesmo consumo por mais dois dias no caso desse dimensionamento (ou seja: 1.150 Wh no segundo e 1.150 Wh no terceiro dia, antes de atingir a profundidade máxima de descarga DoD estabelecida para este tipo de bateria).

Nesse dimensionamento, foi estabelecido como profundidade máxima de descarga, o limite de 60%, mantendo-se 40% como capacidade não utilizável. Esses três dias de autonomia devem representar 60% da capacidade da bateria, sem utilizar o potencial total do equipamento de modo a preservá-lo para maior vida útil.

Importante: no caso das baterias de chumbo-ácido, é fundamental manter uma margem de cerca de 40% a 30% de carga sem utilização, pois descargas acima disso podem reduzir drasticamente a vida útil da bateria ou até fazer com que ela não carregue mais (um problema que ocorre em menor intensidade nas baterias OPzS ou baterias de lítio, quando podemos usar quase a totalidade da capacidade de descarga sem comprometê-la).

Outro detalhe que não pode ser ignorado: dentro desses 40% de capacidade não utilizável, devemos considerar que é esperado que qualquer bateria perca cerca de 5-10% de sua capacidade nominal ao longo dos anos de uso. Sendo assim, devemos acrescentar uma margem para que a bateria possa atender satisfatoriamente o mesmo consumo ao longo de sua vida útil.

De forma geral, uma bateria solar nova não performa exatamente igual a uma bateria com vários anos de uso. É necessário manter uma “sobra” para que a bateria consiga ter boa performance até o fim de sua vida útil.

Considerando esse dimensionamento com uma bateria estacionária comum (consumo diário de 1.000 Wh, com três dias de autonomia e DoD de 60%), o sistema necessita de um banco de baterias cuja capacidade nominal chegue a 6.192 Wh.

 

Dimensionamento de Baterias Estacionárias para Energia Solar (Crédito da Imagem: NeoSolar)

 

Acima, temos o comparativo do mesmo dimensionamento (para um consumo diário de 1.000 Wh, com três dias de autonomia) utilizando outros dois tipos de baterias (OPzS e Lítio-Ferro Fosfato).

A bateria de lítio-ferro fosfato pode chegar a um DoD de 95% no terceiro dia de autonomia, sem comprometer tanto sua vida útil e não precisando assim de uma “sobra” grande de capacidade não utilizável. Já a OPzS consegue uma boa performance vida útil, ou ciclos com DoD de 80%.

Vale lembrar que em um sistema de energia solar Off Grid bem dimensionado, não se espera que a bateria atinja seu limite de profundidade de descargas todos os dias, visto que a geração dos painéis solares tem folga suficiente para recarregar as baterias diariamente. Apenas em situações em que a energia solar não consegue recarregar o banco de baterias dentro do mesmo dia (dias chuvosos, por exemplo), admite-se atingir o DoD da bateria.

Assim, as baterias OPzS e de lítio-ferro fosfato conseguem manter o sistema ativo por três dias com a utilização de menor capacidade (e, consequentemente, menos baterias). A OPzS necessita de um banco de baterias com capacidade de 4.644 Wh, enquanto a de lítio-ferro fosfato precisa de 3.911 Wh.

A comparação demonstra uma vantagem evidente da OPzS e da bateria de lítio em relação à bateria estacionária: o banco de baterias pode ser menor (portanto, ocupando menos espaço e com compra de menos equipamentos) para descarregar a mesma capacidade de energia (oferecendo autonomia de três dias com 1.000 Wh para o sistema).

 

• Densidade Energética

Em relação à densidade energética, pode-se notar grande vantagem das baterias de lítio em relação aos modelos tradicionais de chumbo-ácido, por serem mais leves e oferecerem mais capacidade com menor peso. Em geral, as baterias de lítio também ocupam um espaço menor em relação às baterias de chumbo.

Quando comparamos a capacidade das baterias solares por peso ou volume, notamos como a bateria solar de lítio oferece uma importante vantagem em relação aos outros modelos.

No comparativo abaixo, foram selecionados modelos de três tipos de baterias comercializadas em dezembro de 2021. O preço se refere à quantidade de baterias necessárias para um dimensionamento de consumo diário de 1.000 Wh (o mesmo dos exemplos acima).

Atenção: os preços informados abaixo são aproximados para uma base comparativa específica. Esses custos variam de fabricante para fabricante e oscilam conforme outros fatores, como o custo das matérias-primas das bateiras, cotados em dólares (entenda melhor aqui).

Ou seja: os valores abaixo visam mostrar qual tecnologia geralmente tem melhor custo-benefício, mas NÃO deve ser utilizado como parâmetro para saber se uma bateria solar está barata ou não. Para fazer essa avaliação, o ideal é procurar o preço do mesmo modelo de bateria entre diferentes distribuidores (só assim é possível saber qual o preço atual de cada tipo de bateria).

Confira o comparativo para entender a relação média de preço por Wh entre as diferentes tecnologias de bateria solar:

 

• Comparativo de preços de bateria solar

Tabela 1

Bateria para Energia Solar	Wh_bateria (24V)	DoD	Wh/dia	Ciclos (setembro/ 2021)	KWh/dia
Bateria OPzS	16.762	25%	4.246	4.000	16.985
Bateria Estacionária Comum	2.880	19%	547	1.500	821
Bateria de Lítio Ferro-Fosfato	4.800	30%	1.444	7.500	10.830

 

Acima, temos as características das baterias escolhidas para esse comparativo, com as profundidades de descarga (DoD) utilizadas nas aplicações e as expectativas de ciclos (vida útil). O DoD foi estabelecido para buscar uma melhor performance em termos de vida útil para cada tecnologia (DoD 60% para baterias estacionárias comuns, 80% para OPzS e 95% para Lítio-Ferro-Fosfato).

Com esse dimensionamento equalizado, podemos calcular os Wh/dia oferecidos por cada bateria e os kWh/vida, levando em consideração a quantidade esperada de ciclos durante toda sua vida útil.

 

Tabela 2

Bateria para Energia Solar	Preço	Wh_bateria	R$/Wh_bateria
Bateria OPzS	R$ 30.000,00	16.762	1,79
Bateria Estacionária Comum	R$ 1.699,00	2.880	0,59
Bateria de Lítio Ferro-Fosfato	R$ 13.500,00	4.800	2,81

 

Considerando as características das baterias, com a capacidade de cada uma (Wh) dividida pelo preço dos modelos em dezembro de 2021, temos uma estimativa do custo por Wh de cada uma: podemos ver que o custo da bateria de lítio é o maior se levarmos em conta apenas esses dados (sem avaliar a vida útil).

 

Tabela 3

 

Bateria para Energia Solar	Preço	KWh_bateria	R$/Wh_bateria
Bateria OPzS	R$ 30.000,00	16.985	1,77
Bateria Estacionária Comum	R$ 1.699,00	821	2,07
Bateria de Lítio Ferro-Fosfato	R$ 13.500,00	10.830	1,25

 

Porém, quando temos o número de kWh esperados na vida útil de cada bateria (considerando a quantidade de ciclos que cada uma oferecerá com esse dimensionamento), descobrimos que, na verdade, a bateria de lítio é a mais vantajosa também economicamente – pois, apesar do investimento inicial ser maior, ela durará mais e cada Wh em sua vida útil terá o custo de R$ 1,25 (enquanto uma bateria estacionária comum entregará cada Wh por R$ 2,07).

Vale lembrar que não está sendo contabilizado o custo adicional de se trocar as baterias com vida útil menor (como elas duram menos, o usuário precisará comprar e instalar novos equipamentos antes e, logo, também ter esse gasto a mais).

Uma bateria jamais pode ser conectada diretamente à placa solar, sob o risco de “queimar” com a sobrecarga e até mesmo causar explosões. O correto é que exista um controlador de carga instalado entre a placa e o banco de baterias, que irá adequar os níveis de tensão dos painéis solares para os níveis ideais da bateria em cada etapa de carregamento.

Para conectar o controlador e a bateria, devem ser feitas ligações unindo os terminais positivo e negativo dos dois equipamentos – sempre respeitando a polaridade das ligações, pois caso seja invertido os equipamentos poderão ser danificados, inclusive perdendo a garantia de fábrica. Essa ligação deve ser feita usando cabos elétricos corretamente dimensionados, conforme cada caso.

A bateria, por sua vez, deve ser conectada no inversor também respeitando a polaridade dos polos positivo e negativo da bateria e da entrada do inversor (que fará a conversão da energia produzida pelo sistema de corrente contínua CC para corrente alternada CA e estará ligado com os equipamentos ou a residência que recebem a energia).

Além desses cuidados, a instalação de uma bateria em um sistema de energia solar também deverá contar com proteções, como fusíveis e disjuntores.

Para ampliar a capacidade de armazenamento, pode-se utilizar mais de uma bateria no sistema, formando assim um banco de baterias. Para isso, é recomendável que as baterias sejam iguais (mesma marca/ modelo), novas ou com o mesmo tempo de uso e com o mesmo grau de carga. As ligações entre as baterias devem utilizar cabos do mesmo tipo e mesma bitola (diâmetro) além de possuir o mesmo comprimento.

Um banco de baterias pode ser formado unindo-se baterias em série (+ com -) e paralelo (+ com + e – com -). Com uma ligação em paralelo entre duas baterias, a tensão do sistema permanece inalterada, mas soma-se capacidade de ambas (Ah). Já com uma ligação em série de duas baterias, a tensão é somada e a capacidade (Ah) permanece inalterada.

É possível, também, unir as ligações em paralelo com as ligações em série. Dessa forma, obtém-se um aumento tanto da tensão quanto da capacidade (Ah).

 

• Quantas Baterias posso instalar no meu sistema solar?

O cálculo para decidir quantas baterias serão instaladas (e qual capacidade elas devem ter) é feito durante o dimensionamento do sistema.

Deve-se consultar os manuais de cada fabricante para verificar se existe um limite de associação das baterias em série e paralelo.

Alguns fabricantes estabelecem limites na quantidade de baterias de um banco para garantir que as baterias dentro de um mesmo sistema estejam sempre equipotencializadas e com impedâncias similares.

Para ampliar a capacidade de armazenamento acima dos limites estabelecidos pelo fabricante, pode-se dividir os sistemas em várias partes operando de forma independente.

 

• Como fazer o dimensionamento das Baterias no sistema?

 

O principal fator a se determinar em um banco de baterias em um sistema solar é sua capacidade de armazenamento.

Para isso, devemos determinar qual a autonomia requerida do projeto (ou seja, quanto tempo o sistema deve ser capaz de operar sem nenhuma recarga).

Para calcular a quantidade de baterias solares que serão utilizadas no projeto, devemos conhecer alguns parâmetros de uso e requisitos do sistema, como:

• Quais os equipamentos (cargas) ligadas no sistema e o seu consumo esperado; 
• Qual o regime de uso (diurno, noturno, finais de semana, 24hx7dias, esporádico, etc.); 
• Qual a finalidade do uso do sistema (ou seja, o quão crítico será se a energia acabar em um determinado momento); 
• Qual a taxa de disponibilidade que queremos para o sistema (ou seja, quantas horas no ano ou quantos % do tempo queremos que o sistema permanece operando sem queda de energia); 
• Qual o tipo de bateria será utilizado e qual a profundidade máxima de descarga (DoD) indicado para este tipo de bateria; 
• Qual a vida útil ou quantidade de ciclos que esperamos para a bateria. 

Conhecendo as necessidades do sistema, é preciso dimensionar a quantidade e capacidade de baterias para que operem conforme os requisitos do projeto.

Um sistema de alarme de segurança, por exemplo, pode ser considerado um sistema crítico e não pode deixar de funcionar devido a quedas de energia. Nesse caso, a capacidade de baterias pode ser estabelecida para que funcione com 7 dias de autonomia. Mesmo que o tempo fique muito chuvoso por 7 dias seguidos (condição muito rara) o sistema permanecerá funcionando, voltando a ser recarregado após o término das chuvas.

Já uma aplicação mais simples como uma iluminação de área externa de um sítio por exemplo, pode ser dimensionada para 3 dias de autonomia sem sol ou menos e ainda assim vai ter um desempenho muito satisfatório.

 

• Posso instalar Baterias em um sistema solar já existente?

Para sistemas Off Grid, pode-se adicionar baterias desde que sejam de mesma marca/ modelo e com mesmo tempo de uso. Se isso não for possível, deve-se optar por um novo banco de baterias.

Para sistemas On Grid, é possível fazer um retrofit. É muito comum que se queira transformar um sistema On Grid (conectado à rede) em Híbrido. Assim, o usuário passa a contar com um “backup” de energia para momentos de falta de luz.

Para adaptar um sistema de energia solar já em uso e adicionar uma ou mais baterias solares, deve-se acrescentar um inversor hibrido ou substituir o inversor existente por um inversor hibrido (com capacidade de operar com baterias).

Nos sistemas híbridos com backup, em geral as baterias não são utilizadas para alimentar toda a casa e são direcionadas para alimentar um circuito de emergência pré-determinado. Assim, garante-se maior autonomia e uma menor necessidade de baterias e inversores.

Um sistema de energia solar pode utilizar apenas uma bateria ou várias baterias associadas em série e/ou paralelo (banco de baterias), a depender de sua necessidade.

Dois tipos de sistemas podem utilizar baterias solares: Off Grid (isolados, sem conexão à rede elétrica) e Híbridos On+Off Grid (conectados à rede elétrica e com baterias).

No Off Grid, a eletricidade gerada pelos painéis solares é armazenada pelas baterias e utilizada pelo sistema em momentos sem geração de energia solar (durante a noite ou em dias nublados). Assim, o abastecimento é garantido em todos os horários do dia.

Já nos sistemas Híbridos On+Off Grid, a bateria solar é importante como “backup”. Com um banco de baterias solares, é possível ter energia elétrica mesmo quando há queda de luz, aumentando a autonomia do sistema. Além disso, a bateria pode funcionar como uma fonte adicional de energia para complementar ou aliviar o consumo de energia da rede. Assim, pode-se otimizar o consumo de energia em horários de pico de demanda ou em momentos onde a tarifa é muito elevada.

Veja algumas aplicações possíveis com esses tipos de sistemas que incluem baterias solares:

• Sistemas de Monitoramento remoto ou Telemetria; 
•  Eletrificação de cercas – eletrificação rural; 
•  Soluções solares para iluminação pública, como postes e faróis de trânsito; 
•  Eletrificação rural ou iluminação rural em áreas isoladas; 
•  Alimentação de sistemas de câmeras com energia solar; 
•  Veículos recreativos, motorhomes, trailers e vans; 
•  Energia para canteiros de obras; 
•  Fornecimento de energia para sistemas de telecomunicações (telecom); 
•  Alimentação de dispositivos autônomos de forma geral; 
•  Energia solar residencial (em casas – energia solar caseira -, apartamentos e condomínios); 
•  Energia solar para funcionamento de eletrodomésticos e equipamentos como ar-condicionado e geladeiras; 
•  Nobreak solar (fornece energia ao sistema quando há queda de luz mantendo os equipamentos funcionando e protegendo os equipamentos); 
•  Gerador de energia para backup (fornece energia ao sistema quando há queda de luz ou em momentos específicos); 
•  “Peak-Shaving” – redução do consumo de energia em momentos de pico de demanda; 
•  Controle de Consumo em horários específicos, para reduzir consumo em horários de tarifa elevada, por exemplo. 

 Entre diversas outras aplicações.

Em geral, a bateria é o item mais caro de um kit de energia solar podendo corresponder a mais de 50% do custo total do sistema. Diversos fatores influenciam seu custo.

Nos sistemas Off Grid, a bateria é um item obrigatório e a capacidade deve ser determinada no momento do dimensionamento do sistema. Já nos projetos Híbridos On+Off Grid, a capacidade de baterias pode variar de acordo com a aplicação e autonomia desejada (i preço das baterias pode ser pequeno em relação ao valor total da instalação ou até mesmo dobrar o custo de todo o sistema).

Porém, vale fazer uma ressalva: quando se instala uma bateria solar, o principal objetivo não costuma ser financeiro já que a bateria não gera economia ao sistema, mas sim confiabilidade - com ela, é possível ter autonomia de contar com eletricidade quando não há geração de energia solar (no caso dos sistemas Off Grid) e de ter um backup para utilizar energia em momentos de queda de luz (no caso dos sistemas Híbridos On+Off Grid).

Sendo um item fundamental e alto custo, é importante que se conheça os gastos com baterias solares para conhecer o real custo-benefício para cada tipo de aplicação.

Não é possível definir um preço médio das baterias solares tendo em vista que depende muito das premissas do projeto e necessidades de cada aplicação, além de variar para cada tipo de tecnologia de baterias solares. No entanto, alguns fatores-chave costumam ser mais determinantes para definir quanto custará o sistema de armazenamento de energia (storage).

• Fatores que influenciam o preço da bateria solar

Os preços variam muito de acordo com o tipo de bateria solar. Cada tecnologia possui vantagens e desvantagens e são mais ou menos compatíveis a determinados tipos de aplicação. Entre os modelos com maior necessidade de investimento, estão as baterias de lítio (que são mais leves e conseguem desempenho melhor que as de chumbo-ácido) e as baterias AGM (que não exigem manutenção).

Também há grande variação no preço das baterias solares a depender do fabricante, da capacidade e de outros detalhes técnicos de cada produto. Além disso, há oscilações de valores relacionados aos custos das matérias-primas empregadas (que, de forma geral, são importadas ou cotadas em dólar). Mesmo quando fabricadas no Brasil, boa parte das matérias primas são commodities cotadas em dólar no mercado internacional.

O preço médio da bateria solar pode variar de R$500,00 a R$2.000,00 R$/kWh para bateiras de Chumbo ou de R$2.500,00 a R$5.000,00 R$/kWh para baterias de Lítio por exemplo. Porém, assim como ocorre com outros componentes do kit de energia solar, o preço das baterias tende sempre a cair ao longo dos anos graças a avanços tecnológicos na produção e maior concorrência no mercado, principalmente pensando nas baterias de lítio por se tratar de uma tecnologia mais recente ainda em desenvolvimento.

Além do preço unitário da bateria, deve-se pensar também na quantidade de equipamentos que farão parte de um projeto. O dimensionamento das bateiras é menos flexível do que os dos painéis solares (afinal, é fácil adicionar ou subtrair um único painel solar de um projeto de sistema para ajustar com precisão a capacidade da instalação; no entanto, é mais difícil ajustar com precisão a quantidade e a capacidade das baterias que serão instaladas).

Como resultado, a escolha (e o preço) das baterias no sistema variará significativamente, dependendo dos quilowatts-hora de energia que você precisa armazenar e, portanto, do número de baterias instaladas.Outro fator a ser considerado são os custos adicionais de instalação, como os cabos (geralmente de grandes bitolas para poder suportar as altas correntes das baterias), conectores e terminais além das estantes ou armários onde ficarão instaladas as baterias. O serviço de instalação também é um custo adicional que deve ser levado em consideração (instalar baterias requer profissionais qualificados e uma quantidade considerável de tempo do instalador).

A vida útil de uma bateria solar depende de uma série de fatores: do tipo de tecnologia e das condições de uso (recargas incompletas, descargas elevadas e outros fatores, como temperaturas altas, podem levar a bateria a durar menos do que o esperado).

Uma bateria utilizada em um sistema de energia solar deveria ter a vida útil mais longa que as baterias comuns de modo a ter uma durabilidade compatível com os outros componentes dos sistemas fotovoltaicos, como placas solares, inversores e controladores, que são projetados para durar muitos anos.

E um detalhe importante: o mais correto não é medir a vida útil das baterias em anos, mas sim em ciclos de carga e descarga.

Considerando as condições padrão informada pelos fabricantes, veja qual a média de vida útil esperada para cada tipo de bateria solar (considerando 1 ciclo de carga e descarga por dia e um dimensionamento com baixa profundidade de descarga, que prioriza a autonomia e a vida útil das baterias):

• Bateria Estacionária Comum: até 4 anos 
• Bateria de Chumbo-Ácido Ventilada (OPzS): até 10 anos 
• Bateria de Chumbo-Ácido Gel VLRA (Selada): até 10 anos 
• Bateria de Chumbo-Ácido AGM VLRA: até 10 anos 
• Bateria de lítio: 10 anos ou mais 

 

• A manutenção da Bateria Solar

A manutenção de uma bateria solar varia para cada tipo de modelo. No caso das baterias de eletrólito líquido "inundadas" que permitem manutenção, por exemplo, é fundamental fazer a reposição de água periodicamente (já que durante as reações químicas a água evapora e deve ser reposta).

Já algumas baterias de chumbo-ácido de eletrólito líquido são seladas e não permitem manutenção. Isso porque, apesar de também perderem água, são projetadas para que não se faça reposição de água durante sua vida útil.

As baterias seladas de Gel, AGM e também as baterias de lítio não necessitam de reposição de água.

Para qualquer modelo de bateria solar, é importante também checar com constância a temperatura do local em que as baterias estão instaladas, lembrando que o calor excessivo pode reduzir a vida útil e, até mesmo, causar acidentes.

Outro cuidado importante é verificar sempre se o cabeamento está bem fixado (cabos soltos podem comprometer todo o sistema, causando excesso de temperatura podendo levar a acidentes graves).

Os polos das baterias devem permanecer limpos e usualmente utiliza-se vaselina para protegê-los de processos de corrosão. As baterias devem ser limpas ao menos superficialmente de tempos em tempos (basta que se passe um pano seco, com cuidado. Não é indicado que se passe pano úmido em um local com alta corrente elétrica e não se deve tocar nos polos positivo e negativo de uma bateria solar com as mãos ao mesmo tempo (recomenda-se limpar cada terminal separadamente, evitando acidentes).

Sempre deve-se seguir à risca as recomendações de cada fabricante em relação a manutenção e segurança das baterias. Em muitos casos, como nas baterias de lítio, pode ser necessários cuidados específicos para determinados modelos de baterias.