Glauco Diniz Duarte Bh – porque a energia solar e eólica não são mais largamente utilizadas

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, nos últimos anos, a tecnologia fotovoltaica tem se desenvolvido através de aprimoramentos constantes no processo de geração e armazenamento da energia solar. Mas será que já podemos esperar pela tão sonhada independência da rede elétrica?

Após o debate sobre a “taxação da energia solar” e revisão da resolução normativa 482 da Aneel, muitos começaram a perceber que a única maneira de se livrarem completamente dos aumentos da conta de luz seria através de um sistema isolado com baterias, com isso a procura pelos sistemas off-grid aumentou rapidamente.

Confira neste artigo como funcionam os sistemas fotovoltaicos híbridos e off-grid e quais são as principais tecnologias de armazenamento em baterias existentes no mercado nacional.

O que é um sistema off-grid?
Os sistemas fotovoltaicos off-grid, também chamados de sistemas autônomos ou isolados, são completamente independentes de qualquer ligação com a rede elétrica. Geralmente são aplicados em locais onde a rede elétrica não está presente e podem, ou não, possuir armazenamento em baterias.

O que é um sistema On-grid?
Os sistemas fotovoltaicos on-grid, também chamados de sistemas conectados à rede ou grid-tie, utilizam inversores interativos que além de transformar a corrente contínua proveniente dos painéis em corrente alternada, interagem em sincronia com a rede para injetar energia e gerar créditos.

O que é um sistema Híbrido?
Há uma confusão conceitual sobre os sistemas híbridos difundida em larga escala. Ao contrário do que muitos pensam, assim como um carro híbrido, um sistema híbrido é o nome dado a um sistema misto, que emprega duas ou mais fontes de energia complementares.

Um bom exemplo seria um sistema alimentado por um gerador diesel e painéis solares fotovoltaicos ou até mesmo a energia solar e eólica atuando juntas, de modo que seja assegurado um percentual de carga nas baterias na ausência de sol ou vento. Os sistemas híbridos podem o operar tanto no modo off-grid, on-grid ou ambos.

No sistema híbrido, cada fonte participa com um determinado percentual da energia, estimado em função de diversas variáveis, como níveis de insolação, velocidade dos ventos, disponibilidade e custo dos combustíveis, níveis de confiabilidade e análise econômica criteriosa, são mais complexos e necessitam de controles mais sofisticados.

Dependendo do porte do sistema, podemos adotar o conceito de micro ou mini redes, configurados para atender uma pequena comunidade ou condomínios, com algumas centrais geradoras e uma pequena rede de distribuição. Apresentam vantagens em relação aos outros, pois podem ser ampliados conforme a necessidade e costumam ter melhor custo benefício por atender um maior número de pessoas.

O que é um sistema Bimodal?
Alguns inversores incorporam funções adicionais de controlador de carga para baterias e também trabalham de forma interativa com a rede em corrente alternada. São inversores empregados em sistemas de alimentação de emergência para residências que possuem rede elétrica, mas também desejam garantir a disponibilidade de energia a todo momento. A tecnologia permite a geração, armazenamento e ainda gerar créditos quando a rede está ativa.

Quando a rede elétrica ou outra fonte está presente, o inversor bimodal comporta-se como um controlador de carga e realiza o carregamento da bateria em seu terminal de entrada em corrente contínua. Em caso de falha da rede ou ausência de outra fonte, o inversor isola a conexão com a rede em seu terminal de entrada em corrente alternada e alimenta os consumidores em outro terminal de saída em corrente alternada a partir das baterias e painéis solares.

É necessário isolar completamente a conexão com a rede devido a proteção anti-ilhamento, obrigatória em todos os inversores interativos para geração distribuída. Esta proteção evita que o inversor injete energia durante uma queda e cause acidentes em uma possível manutenção na rede da concessionária. Precisamos adiantar que soluções que utilizam contatores não são confiáveis e podem causar acidentes graves, portanto não recomendamos quaisquer soluções mágicas recomendadas por alguns instaladores.

Com o sistema bimodal, o usuário passa a ter maior independência do sistema elétrico e maior confiabilidade, pois pode continuar suas atividades de maneira ininterrupta.

Aplicações dos sistemas fotovoltaicos on-grid, off-grid e bimodais
Como existem diversas aplicações, é preciso que as necessidades dos usuários sejam estudadas a fundo e definidas para a seleção do tipo adequado de instalação.

Em locais mais afastados ou zonas rurais, os sistemas off-grid são mais recomendados pelo difícil acesso à rede elétrica. Algumas aplicações de pequeno porte podem não exigir baterias, como sistemas de bombeamento, mas em sua maior parte o banco de baterias é fundamental para dar autonomia ao sistema.

No caso de uma residência, ela se torna completamente desconectada do fornecimento de energia e seus únicos suprimentos são os painéis solares ou demais fontes, toda energia excedente é acumulada em baterias para ser utilizada quando não houver potencial energético suficiente.

Este modelo é o que confere maior independência, pois o usuário não terá nenhum vínculo com a rede e não vai mais pagar conta de luz, a desvantagem é que custa mais caro e demanda um maior número de baterias.

No caso de instalação urbana, o sistema on-grid é o mais indicado e o método mais utilizado para evitar o uso de baterias. A casa se mantém conectada o tempo todo na rede elétrica e quando a energia gerada pelos painéis não é suficiente, a casa volta a utilizar a rede da maneira tradicional.

Ainda assim, é possível que a conta de luz seja reduzida em até 95% através dos “créditos de energia”, gerados ao fornecer a energia excedente.

O problema é que o dono continua dependente da rede, e se ela cair, ficará sem energia.

Os sistemas bi-modais foram desenvolvidos para solucionar problemas os gerados pelos apagões e quedas de energia, permitindo que máquinas e equipamentos críticos continuem operando indefinidamente.

A casa solar que funciona no modelo bimodal continua conectada à rede, mas o gerador também possui sua própria bateria. Assim, além da mesma redução de 95% na conta de luz, o dono ainda tem uma segurança a mais, pois caso caia a energia da rede, não ficará desprovido de eletricidade.

As baterias terão energia suficiente para manter a casa funcionando durante este período. Neste caso, a energia excedente pode ter dois destinos: ou é fornecida para a rede e gera créditos ou é armazenada em baterias para que a casa funcione por um tempo determinado. Como o período de interrupção no fornecimento de energia é menor que no sistema off-grid, a quantidade de baterias necessárias é menor para manter a autonomia do sistema.

Este custo adicional dos inversores e baterias são extremamente relevantes para empresas que precisam de alta disponibilidade em seus equipamentos, como aparelhos hospitalares para dar suporte e manutenção de vida ao paciente ou até mesmo instituições bancárias, que precisam de pleno funcionamento para realizar suas atividades.

Desta maneira se torna indispensável o sistema bimodal como ferramenta de alimentação continuada para garantir o suprimento de energia de forma ininterrupta, garantindo a manutenção dos rendimentos e redução dos custos nos processos.

Porém, o fato de o sistema on-grid não garantir o suprimento de energia ainda impede muitas pessoas de migrar para a energia solar, portanto as baterias são a solução ideal para esse problema.

Como as baterias irão revolucionar a energia solar fotovoltaica?
É visível que os modelos que utilizam as baterias são mais vantajosos do que on-grid. A bateria confere maior independência e economia a longo prazo e sua tecnologia estará presente na maior parte dos dispositivos nos próximos anos.

Seu aprimoramento tem se tornado urgente para o desenvolvimento tecnológico e ponto focal de investimentos bilionários. Neste artigo iremos detalhar as opções de baterias de menor custo e mais acessíveis atualmente no Brasil.

Feita a opção de utilizar as baterias, é necessário escolher qual método implantar em sua casa. Tanto o modelo bimodal quanto o off-grid tem suas vantagens e desvantagens. Ao escolher, você deve levar em conta o orçamento e necessidade de energia de sua residência.

Você prefere ter a sua própria ilha e não pagar mais contas de luz ou gastar menos e contar com a rede para uma eventual emergência? Veja o que será mais adequado para você e vá em frente!

Optei por baterias. E agora?
Você optou por baterias no seu sistema de energia solar. Agora, vem outra dúvida: qual tipo de bateria eu uso? Onde comprá-las? Qual o valor?

O tipo de bateria a ser utilizado em sistemas de energia solar fotovoltaica são as baterias estacionárias. Esse tipo de bateria é projetado para aguentar descargas lentas e profundas, além de garantir uma boa autonomia para a sua casa.

Não caia no conto de utilizar baterias automotivas no sistema de energia solar fotovoltaica. Elas são projetadas para estarem em movimento para mistura do eletrólito, suas placas são mais finas para descarga rápida e maiores picos de corrente. Portanto não aguentam descargas profundas, consumindo rapidamente sua vida útil em um sistema de energia solar. É uma economia que definitivamente não irá compensar.

Entre as principais opções de baterias estacionárias, podemos citar as seguintes:
• Baterias Estacionárias Seladas de Chumbo-Ácido com Eletrólito Líquido Regulada por Válvula (VRLA): São as baterias de menor custo do mercado e largamente empregadas em energia fotovoltaica, com placas mais grossas que as baterias automotivas para descarga lenta.

• Baterias Estacionárias Seladas de Chumbo-Ácido com Eletrólito em Gel (VRLA GEL): A Sulfatação das placas é reduzida e possui maior vida útil, com mais de 1000 ciclos de carga e descarga e menor exigência de manutenção. Libera menos gases em locais pouco ventilados e sua válvula de segurança permite a liberação dos gases em caso de sobrecargas, exige controlador de carga adequado às suas características.

• Baterias Estacionárias de Chumbo-Ácido Seladas com Microfibras de Vidro (VRLA AGM): Último passo na evolução das baterias de chumbo-ácido com alto custo e raramente utilizadas, mas uma das baterias de melhor qualidade no mercado.

Em vez de utilizar gel, a bateria AGM utiliza um separador especial com microfibras de vidro poroso para envolver o eletrólito. Também utiliza tecnologia VRLA, regulada por válvulas, fazendo tudo o que as baterias de gel fazem, mas de uma forma superior, permitindo ciclos de descarga ainda mais profundos.

Possui excelente armazenamento, libera menos gases e tem vida útil superior. Por todos esses fatores, tem o custo mais elevado entre as baterias de chumbo-ácido. Uma vez que estas baterias também são seladas, o carregamento deve ser controlado com cuidado para evitar sobrecargas.

• Baterias Estacionárias de Chumbo-Ácido Abertas e Ventiladas (FVLA): As baterias de chumbo ácido podem ser abertas e necessitam de maior ventilação para liberação de gases e preenchimento em intervalos regulares. São baterias com longa vida útil e podem durar mais de dez anos. Porém seu preço é mais elevado comparado à bateria estacionária comum. Podem ser compostas por Placas Planas, como a OGI Flat, ou de Elementos Tubulares, como a OPzS com eletrólito líquido ou OPzV com eletrólito em gel.

Existem outros tipos de baterias com melhor desempenho e outras características, se quiser entender mais, detalhamos tudo em nosso Curso de Instalador Fotovoltaico. Fique atento pois abrimos poucas turmas durante o ano.

É preciso ter em mente que as baterias de seu sistema solar fotovoltaico são investimentos de longo prazo e trarão um excelente retorno. Portanto coloque na ponta do lápis os investimentos e manutenção e confie em um excelente projetista para escolher a bateria mais adequada para você.

Quantas baterias devo instalar?
Como você deve imaginar, o projeto com baterias não é simples, possuem maior custo e vida útil reduzida, portanto devem ser dimensionadas sob medida. Não recomendamos estimar o cálculo de baterias sem um profissional qualificado, pois é muito mais complexo e depende de diversos fatores, como o perfil de consumo da casa, profundidade de descarga, quantidade de ciclos, autonomia, perdas no sistema e depreciação. Lembre-se que você terá o retorno a longo prazo.