Por que investir em uma bateria doméstica para armazenar energia fotovoltaica?
- Maximize sua energia solar mesmo à noite : Com uma bateria, você tem a capacidade de armazenar a energia solar produzida durante o dia para uso à noite. Isto significa menos dependência da rede e, portanto, potencialmente, poupança nas suas contas de electricidade.
- Aproveite o preço variável : Os preços baseados no horário de consumo estão em voga (e podem se tornar mais difundidos). Essas taxas costumam ser mais altas em horários de alta demanda, geralmente no início da noite.
- backup : proteja o seu fornecimento de energia em caso de interrupção do EDF: se você perder energia da rede, uma bateria doméstica pode fazer backup de todo ou parte do seu painel elétrico e, assim, garantir a continuidade do fornecimento de energia para sua casa, através dos painéis solares durante o dia (ou à noite graças às baterias).
Como funciona uma bateria doméstica?
Uma bateria doméstica funciona por meio de um mecanismo eletroquímico que conserva energia. Pense nisso como um “sanduíche” energético. De um lado temos o ânodo, do outro o cátodo. No meio, uma substância chamada eletrólito é separada por um material isolante.
Para lembrar que o cátodo é positivo: imagine gatos, muitas vezes percebidos de forma positiva. Em contraste, o ânodo é negativo, um pouco como uma tia mal-humorada que poderíamos chamar de tia Annette.
Os elétrons, carregando uma carga negativa, se aglomeram no ânodo. Eles procuram alcançar o cátodo, que é o seu oposto com carga positiva. Mas o eletrólito no meio impede que passem diretamente pela bateria.
Ao conectar o ânodo e o cátodo a um condutor, os elétrons podem se mover através deles. Esse fluxo de elétrons constitui a eletricidade que usamos.
Nas baterias recarregáveis, uma fonte de energia externa permite que a direção da corrente seja invertida. Isso ajuda a conservar essa energia para uso posterior.
Em uma bateria doméstica moderna do tipo íon-lítio, existem muitas configurações possíveis para as placas catódicas, anódicas e o separador. Normalmente, eles são projetados como um rolo dentro de cilindros metálicos chamados células. Um sistema doméstico de armazenamento de energia pode conter milhares dessas células cilíndricas.
A distinção entre kW e kWh: potência e energia!
Para ilustrar o funcionamento de uma bateria doméstica (seja de lítio, de tecnologia de níquel-ferro, etc.), podemos pensar na água fluindo em um cano em direção a um recipiente.
A potência (kW) corresponde à velocidade com que a água circula na tubulação, entrando ou saindo do contêiner.
Energia (kWh) representa a quantidade de água que o recipiente pode conter.
É crucial compreender a distinção entre potência e energia. Isto pode influenciar a sua escolha entre uma bateria doméstica adequada e uma menos eficiente.
Existem muitas baterias solares disponíveis, cada uma oferecendo um equilíbrio específico entre a produção de energia e a energia armazenada.
A maioria das baterias solares oferece uma potência máxima contínua de 4 ou 5 kW. Por exemplo, minha bateria Pilontech US5000 fornece 5 kW no máximo. Se eu quiser 10 kW de potência, precisarei de uma segunda bateria.
Portanto, é essencial conhecer as necessidades de potência e energia da sua casa antes de escolher uma bateria.
Se a sua bateria solar fornecer apenas 3 kW e a sua casa necessitar de 5 kW, você precisará complementar com eletricidade da rede. Por exemplo, tenho uma sauna finlandesa que consome 7 kW em casa. Não consigo operá-lo apenas com minha bateria Pylontech US5000, pois ela fornece apenas 5 kW. Portanto, nada de sauna durante uma queda de energia!
Bateria doméstica: Níquel-Ferro, Lítio, qual tecnologia escolher?
Antes de 2015, a instalação de um sistema de armazenamento de energia significava muitas vezes uma vida autossuficiente numa área remota.
A tecnologia comum naquela época era baseada em chumbo-ácido. Esta solução exigia um grande banco de baterias, normalmente colocado em um espaço separado, como um abrigo, e exigia cuidados constantes, longe da ideia de uma solução “configure e esqueça”.
Mas, com o surgimento das tecnologias de lítio, elas ganharam impulso no mercado residencial de armazenamento de energia por vários motivos:
- Eles oferecem melhores capacidades (tanto em termos de potência entregue como de profundidade de descarga).
- Eles são praticamente livres de manutenção.
- Beneficiam de garantias alargadas.
- Eles são oferecidos a preços atraentes.
- Eles são mais compactos e menos volumosos.
- Portanto, atualmente, grande parte das baterias solares residenciais depende de lítio.
Existem duas variantes principais desta tecnologia: Níquel Manganês Cobalto (NMC) e o Fosfato de Lítio e Ferro (LiFePO). A título de ilustração, as baterias TESLA Powerall ou TESVOLT são baseadas na tecnologia NMC.
Apesar das vantagens distintas das baterias de íons de lítio do tipo LIFEPO4 ou NMC, as baterias de níquel-ferro e titanato de lítio são superiores em termos de durabilidade e número de ciclos possíveis:
Adicione uma bateria doméstica à sua instalação fotovoltaica: acoplamento AC vs DC?
As baterias, por outro lado, carregam e descarregam usando corrente contínua. Então, como você integra baterias domésticas a um sistema solar?
Existem basicamente duas técnicas:
Acoplamento CC: Este método utiliza um único 'inversor híbrido' para controlar os painéis solares e a bateria. As funções deste inversor incluem:
- A conversão da eletricidade CC do sistema solar em uma forma de CC adequada para carregamento de baterias.
- Converter as saídas CC da bateria e dos painéis solares para a corrente CA de 230 volts necessária para a casa.
- Conversão de corrente 230 V AC da rede para corrente DC, permitindo carregar a bateria diretamente da rede se necessário.
Os inversores híbridos deste tipo são geralmente totalmente integrados (função de gestão solar via MPPT e gestão de bateria). Um exemplo éNo inversor híbrido Fronius GEN24:
Acoplamento CA:
Neste cenário, um inversor de bateria (tipo Victron Multiplus) é responsável por converter a potência dos painéis solares na saída do inversor solar, para recarregar as baterias. Portanto, há uma etapa adicional. Durante o dia, o autoconsumo é feito diretamente na saída do inversor solar, apenas o excedente será reinjetado nas baterias para uso noturno, por exemplo.
Vantagens e desvantagens de cada arquitetura?
Vantagens do acoplamento DC : Um sistema acoplado DC tem menos etapas intermediárias. Menos etapas = menos desperdício = maior eficiência.
Desvantagens do acoplamento DC : As baterias são frequentemente projetadas para funcionar com inversores híbridos específicos. Portanto, um futuro produto inovador de armazenamento de energia pode não ser compatível com o inversor híbrido que você compra hoje. Isso não é um problema se você planeja comprar um sistema solar + bateria de uma só vez.
Vantagens do acoplamento AC : É independente do inversor solar. Você pode adicionar uma bateria acoplada AC a qualquer sistema solar existente.
Desvantagens do acoplamento AC : Com a conversão DC->AC->DC, há mais etapas, tornando-a um pouco menos eficiente. Outra limitação do acoplamento AC diz respeito às regras relativas ao tamanho do sistema. Com efeito, se tiver, por exemplo, 5 kW de painéis solares já instalados, será necessário instalar um inversor de bateria (Victron Multiplus por exemplo) de potência pelo menos equivalente, para respeitar a relação de dimensionamento de 1:1.