Como escolher um sistema de baterias para uma instalação fotovoltaica
Nem todos os sistemas fotovoltaicos necessitam do apoio de baterias, e para determinar isto é necessário realizar um bom dimensionamento da instalação que nos permita tomar a decisão de utilizar ou não a acumulação
Quando falamos de um sistema fotovoltaico, referimo-nos à instalação que, através de painéis solares, inversor, estrutura, proteções CC/CA e bateria, nos confere a possibilidade de autoconsumir energia elétrica em casa ou mesmo num local remoto sem cobertura de rede, ou seja, de forma totalmente independente. No entanto, nem todos os sistemas fotovoltaicos necessitam do apoio de baterias, e para determinar isto é necessário realizar um bom dimensionamento da instalação que nos permita tomar a decisão de utilizar ou não a acumulação.
Entre os fatores que devem ser tidos em conta na conceção de uma instalação fotovoltaica, encontram-se os seguintes:
- Perfis de consumidores
- Fator económico e espaço
- Desempenho do campo fotovoltaico
- Tipo de acumulador 12/24/48V em baixa tensão (chumbo de lítio) e alta tensão (lítio).
Fator de perfis de consumo:
No artigo "Conselhos práticos para a conceção de um sistema de autoconsumo fotovoltaico" falámos sobre a importância das curvas de consumo, pois estas permitem-nos decidir relativamente à aquisição ou não de baterias para a nossa instalação.
A área sombreada sob a curva pertence à energia solar fotovoltaica gerada que não é imediatamente utilizada (autoconsumo), o que resulta na viabilidade de sugerir a instalação de um sistema com baterias.
Relativamente ao perfil abaixo, podemos ver que a energia não consumida (área sombreada sob a curva) é muito mais baixa, pelo que é aconselhável não instalar baterias, uma vez que a amortização económica desta instalação levaria muitos mais anos. Nestes casos, a instalação deve ser legalizada como autoconsumo com descarga na rede e compensação de excedentes utilizando o método simplificado.
Detalhes sobre as modalidades de autoconsumo https://www.autoconsumoaldetalle.es/modalidades/
Fator económico
Num sistema de autoconsumo com baterias, o custo aproximado das baterias é de cerca de 70% da instalação. Com base nos perfis de consumo acima referidos, para o primeiro caso, a conceção da instalação oferecerá a opção de bateria, pois esta funcionará de modo que a energia produzida durante o dia seja utilizada à noite, gerando poupanças de energia entre 60 e 65%, bem como poupanças económicas. No entanto, o período de amortização será mais longo.
No segundo perfil, contudo, deve ser excluída a possibilidade de utilização de uma bateria, uma vez que a maior parte da energia produzida durante o dia é consumida automaticamente, pelo que não haverá excedente suficiente para que o seu armazenamento se justifique. Neste caso, a poupança de energia é geralmente de cerca de 30 a 40 % com períodos de amortização de 5 a 8 anos.
Finalmente, numa instalação fora da rede, as baterias são obrigatórias, pelo que o custo de €/Wp instalado pode triplicar em alguns casos, em comparação com o custo de instalação de um sistema de autoconsumo sem baterias. A este respeito, a escolha da tecnologia de armazenamento varia entre baterias. As de chumbo são mais económicas do que as baterias de lítio, mas tendem a apresentar mais dificuldades, tanto em termos de instalação como de manutenção.
A tabela seguinte mostra uma comparação de baterias de chumbo vs. lítio
Fator de rendimento do campo fotovoltaico - espaço disponível
Este fator baseia-se num exemplo de um sistema de 4 kWp numa disposição coplanar com um inversor de 4 kW.
Por vezes a potência de pico que podemos instalar no nosso telhado é limitada e, em alguns casos, não nos permite ter excedentes, pelo que para este tipo de aplicação não se recomenda a utilização de acumuladores em caso algum, uma vez que estes não cumprirão qualquer função.
Fator de sistema de bateria (chumbo, lítio de baixa tensão e lítio de alta tensão)
As baterias de 2/6/12/24 e 48 V são denominadas de baterias de baixa tensão, mas esta característica permite-lhes, em alguns casos, ter grandes capacidades de Ah, tais como as caixas de chumbo-ácido de 2V, que podem formar um grupo de 24 unidades e ter capacidades superiores a 1000 Ah, armazenando até 48 kWh por dia.
Este sistema apresenta muitas dificuldades uma vez que as caixas pesam mais de 70 kg e ocupam muito espaço. Atualmente, o desenvolvimento do lítio tornou possível ter baterias de baixa tensão de 48 V com capacidades até 15 kWh numa única bateria, como é o caso da LVL da BYD, das LG CHEM 48 V nos seus modelos de 3,3 a 13 kWh ou das Axitec Battery de até 10 kWh, todas disponíveis na Krannich Solar e com opções de paralelização.
Se conseguirmos alcançar estas capacidades numa única bateria, conseguimos maior poupança de espaço e muito menor tempo de instalação, para além de todas as vantagens que já mencionámos na tabela no ponto anterior.
Os fabricantes de baterias acima mencionados são compatíveis com inversores Victron, SMA Sunny Island e, à exceção dos modelos Axistorage, também com dispositivos híbridos trifásicos SolarEdge.
Estas baterias podem ser utilizadas tanto em sistemas de autoconsumo como em sistemas autónomos (à exceção do LG), permitindo que as instalações sejam concebidas de acordo com o consumo, as necessidades energéticas e os gostos dos clientes finais.
As baterias de alta tensão, por outro lado, caracterizam-se por funcionar com tensões entre 200 e 400 volts e são utilizadas principalmente em sistemas de autoconsumo com bateria ligados à rede. Este grupo inclui as baterias BYD premium HVS e HVM, LG CHEM RESUH, Axitec Li SH e os acumuladores LUNA da Huawei.
A principal diferença entre baixa e alta tensão é que com baixa tensão podemos alcançar grandes capacidades de armazenamento ligando várias unidades em paralelo, chegando quase a 1 MWh de armazenamento (modelos LVL 15.4 da BYD). Por outro lado, com alta tensão, o máximo que podemos alcançar é 66 kWh (modelos HVM da BYD).
Outra diferença é que as intensidades que fluirão através dos circuitos CC dependerão de estarmos a trabalhar com baixa ou alta tensão. No primeiro caso, a secção transversal do cabo deve ser de, pelo menos, 35 mm2, uma vez que as intensidades que fluem são elevadas. Na tecnologia de alta tensão, contudo, só podemos trabalhar com secções transversais entre 6 e 10 mm, uma vez que a intensidade de fluxo é menor, de modo que as perdas também sejam reduzidas. Como é sabido, quanto menor for a intensidade, menores serão as perdas por efeito Joule, o que aumenta a eficiência do acumulador.
Em suma, há vários fatores a considerar quando se opta pelo armazenamento em sistemas fotovoltaicos. Neste artigo, tentámos classificá-los do mais para o menos relevante, sendo a produção excedentária a chave. A partir daqui, adaptaremos a nossa instalação ao que mais nos interessa em termos de fabricante e tipo de tecnologia, tendo em conta as vantagens e/ou versatilidades que nos permitem optar por um ou outro fabricante. Se a nossa instalação for menos dependente da rede, permitir-nos-á ser mais amigos do ambiente e aumentar a nossa autossuficiência, de modo a não precisarmos de depender, em grande medida, de recursos não renováveis para o nosso abastecimento energético.