Comparação de estações solares: uma ilusão (cara) de autonomia?
Vamos desmistificar um pouco as estações solares….
A estação solar é mais barata por kWP?
Por enquanto, o custo de 7x estações chega a 5473€ incluindo impostos, SEM baterias. Isso nos dá um custo por kWp de 5473/2.98 = 1836 € por kWp, o que à primeira vista é bastante correcto. No entanto, até que ponto isto é comparável a uma solução “clássica”, tipo kit incluindo um inversor centralizado de uma grande marca (Sungrow por exemplo), painéis semelhantes e estruturas de solo? Tal kit de 3 kWp com componentes equivalentes em desempenho e origem de fabricação (painéis bifaciais DENIM, inversor SUNGROW asiático, estrutura de instalação no solo) apresenta um preço incluindo impostos de 3770€ ou 1250€ por kWP. Uma diferença de 48% difícil de justificar!
O risco de raios, um fator negligenciado:
Portanto, parece claramente que a solução da estação solar é muito mais cara, sem outra justificação que não seja uma simplificação da implementação do sistema. Esta simplicidade por vezes acaba por ser enganosa, porque um kit solar padrão inclui proteções como pára-raios, em particular, o que pode fazer a diferença entre um inversor protegido e um inversor queimado em caso de raios. Nas estações solares este tipo de proteção não está integrada. Exemplo ao lado de uma caixa de proteção com pára-raios integrado (P1):
SUNOLOGIA explica em seu site no entanto isso a presença de um protetor contra surtos não é necessária, dada a curta distância entre a tomada de ligação e o painel (e seu microinversor). Muito prático e uma economia para arrancar. Além disso, a integração de um filtro de linha tornaria impossível o próprio conceito de conexão “plug and play”. O argumento técnico é o seguinte:
O argumento levantado é a ausência do fenômeno de indução de loop (“loop induzido”). Isto é impreciso e enganoso. Primeiramente, o cabo não é DC (corrente contínua), mas sim corrente alternada AC 230V, já que existe um microinversor atrás do painel que converte com precisão a corrente contínua do painel solar em corrente alternada, que será injetada na tomada. Além disso, ocorre um loop induzido em circuitos de cabos solares CC, e não em um único cabo CA. (aquele que sai da estação solar). Neste caso portanto, com SUNOLOGY, é impossível ter loops induzidos por definição! O argumento apresentado para a isenção dos pára-raios é, portanto, tecnicamente inválido e até perigosamente enganoso para o utilizador. (especialmente se levarmos em conta que fabricantes de microinversores como HOYMILES recusam saídas de garantia para sobretensões induzidas!).
Finalmente, na ausência de um filtro de linha em seu painel de distribuição elétrica principal, todos os dispositivos conectados a ele (incluindo sua estação solar) estará vulnerável a sobretensões induzidas (= raios), independentemente da distância final entre a tomada (externa!) e o painel. Estamos falando aqui de protetores contra surtos do tipo AC, ou seja, capazes de proteger equipamentos como microinversores, computadores, etc. A norma fotovoltaica francesa UTE recomenda o uso de pára-raios no lado CA, quando a densidade do raio for > 2.5!
Um preço demasiado elevado por kWh por módulo de bateria:
Observe que cada uma dessas estações solares pode acomodar uma bateria de lítio na parte traseira, mas devem ser encomendadas individualmente. A bateria 0.7 kWh é apresentado a 580€, o que nos dá kWh bruto (sem deduzir um DOD de 90%) 580 / 0.7 = 828€ por kWh. Esse preço já é muito alto, comparado a qualquer tipo de bateria de lítio do mercado atual (Pylontech, DEYE). Cuidado, porém, para sua defesa, o sistema possui seu conversor DC/AC, o que não acontece nas demais baterias, portanto será necessário adicioná-lo para uma visão geral do custo.
Calculada em kWh bruto, a bateria é muito mais cara que uma bateria de lítio DEYE e equivale a uma bateria TESVOLT que terá vida útil 2 ou até 3x maior. Tenha cuidado porém, aqui comparamos o preço BRUTO por kWh de cada tipo de bateria, sabendo que o SUNOLOGY MAX possui o conversor AC/DC, e não os demais (que são baterias nuas às quais será necessário adicionar um inversor-carregador), estudaremos posteriormente o custo global com o inversor-carregador para cada sistema.
No final, portanto, o custo global de um sistema SUNOLOGY PLAYMAX 3 kWp com 5 kWH de armazenamento, ou seja, 7 estações conectadas em paraleloe, é dividido da seguinte forma:
– 7 estações SUNOLOGY MAX, com potência de pico de 2.98 kWp. Cada estação integra um microinversor da marca HOYMILES,'potência não revelada (350 ou 400VA?)
– 7x baterias PLAYMAX com capacidade individual de 0.7 kWh, ou um total de 4.97 kWh.
Um total de 9600 € TTC. É esta configuração que utilizaremos como base de comparação no estudo ao lado, e que contrastaremos com um sistema solar autónomo com baterias SUNCONNECT 3000, composto pelos seguintes elementos:
- Uma placa SUNCONNECT 3000 pré-cabeada, com um carregador inversor Victron Multiplus-II 48V/3000VA e seu carregador solar RS 450/100
- Uma bateria Pylontech US5000 (ou equivalente)
- 7 painéis solares bi-vidro DENIM, com potência total de 3 KWp + suportes de montagem no chão.
Para um total de aproximadamente 9400€ incluindo impostos.
Uma bateria certamente, mas restrita e subexplorada!
Olhando mais de perto as características técnicas das estações solares PLAYMAX com baterias integradas, notamos que estas últimas apresentam um desempenho inferior, face à capacidade embarcada em kWh. De fato, com 7 estações PLAYMAX acumulando quase 5 kWh de bateria, lutamos para encontrar mais de 840W de potência máxima de descarga e apenas 945W de recarga máxima de todos os painéis. Isso é pouco e corresponde a um fator de subexploração de quase 6 (na verdade, temos potencialmente 4900VA dos 7 microinversores Hoymiles, e as baterias não são capazes de suportar mais de 940VA, ou 5.44x menos.
Como explicar um nível de desempenho tão baixo? Novamente, o design é a causa:
- A miniaturização dos componentes por trás dos painéis: para poder integrar um regulador DC/AC e DC/DC (capaz de carregar a bateria a partir da fonte solar) e um conversor que irá converter a corrente contínua da bateria em 230V para a casa, é necessário optar por compacto , componentes dissipativos menos calor e, portanto, com menor potencial de conversão elétrica. Além disso, o design IP65 da estação solar exige que os componentes tenham resfriamento passivo (sem ventoinha). É portanto impossível ter 400VA de conversão DC/AC num formato tão pequeno!
- Mantendo a vida útil da bateria: Quanto mais rapidamente uma bateria for descarregada, maior será o impacto na sua vida útil (maior resistência interna = degradação acelerada). Limitar a corrente de descarga é uma dica para otimizar esse parâmetro e limitar a degradação. Limitando desta forma a potência de descarga da bateria, obtemos uma taxa de descarga máxima de 0.27C. Em outras palavras, o cálculo é o seguinte:
135W (potência máxima de carga do painel SUNOLOGY para a bateria) / 37V (tensão nominal da bateria) = 3.64A. Como obter a relação de velocidade de descarga? Dividimos 3.64A pela capacidade nominal, ou 19.2 Ah. Obtemos, portanto, 3.64/19.2 = aproximadamente 0.19C.
Em comparação com outras baterias de lítio, a taxa de descarga é, portanto, muito menor. Com efeito, nas baterias Pylontech, temos uma capacidade de descarga contínua de 0.5C (portanto, numa bateria de 100Ah, podemos recarregar 50A a 48V, ou cerca de 2500W, dos painéis), ou mesmo 1C durante vários minutos. A vantagem? Recarga mais rápida e mobilização mais eficiente da energia solar, tudo sem impacto na vida útil, uma vez que as baterias não foram concebidas para serem expostas a temperaturas extremas.
Concluindo, a bateria PLAYMAX tem as seguintes desvantagens:
- Restrição da potência de carregamento dos painéis solares para a bateria, a 0.19C, em comparação com 1C para baterias de lítio padrão.
- A potência máxima de descarga das baterias para os consumidores é muito limitada, a 945W em comparação com 3000W para um sistema SUNCONNECT (cada módulo PLAYMAX pode fornecer apenas 135W para uma bateria de 0.7 kWh).
- Sem capacidade de sobrecarga (pico de descarga), ao contrário de uma solução SUNCONNECT.
- Nenhuma possibilidade nativa de fornecer energia diretamente da bateria dos consumidores AC, a menos que um conversor externo seja adquirido. Nesse caso a potência máxima será de 1470W em comparação com 3000W.
Bateria rima com autonomia? Não tão certo ...
Além disso, as estações SUNOLOGY não operam na ausência de EDF. Ou seja, em caso de queda de energia, o sistema:
- Não produzirá mais energia solar durante o dia, as baterias não serão mais recarregadas.
- Não alimentará mais as cargas às quais está conectado, através de sua tomada 16 ou 32A em direção à casa. Nenhuma função de “backup”.
- Só poderá ser utilizada como estação de reforço “portátil”, através de um conversor ad hoc para aumentar o já elevado montante do sistema (€139). Para cada bateria, você precisará do seu conversor AC, ou seja, 7x 129€ = 1000€! Claramente impensável, nomeadamente em termos de praticidade de utilização (cada bateria = cada conversor = potência não cumulativa!).
Isto é obviamente uma grande desvantagem, uma vez que, por definição, qualquer bom sistema solar com uma bateria digna desse nome deveria ser capaz de operar em modo “autárcico”, ou seja, na ausência da rede EDF. Qual é o sentido de pagar por baterias a um preço tão alto para não poder utilizá-las durante possíveis interrupções do EDF? Isso não é mencionado em nenhum lugar nas características da SUNOLOGIA, é preciso pedir a um técnico para obter a infeliz resposta, que ainda é pouco argumentada tecnicamente. A ausência de funcionamento da estação solar sem EDF é explicada pela “segurança da rede”. Isto é falso, porque os sistemas solares autossuficientes, como os sistemas SUNCONNECT, desacoplam-se automaticamente da rede EDF, para poderem recriar uma “mini-rede” e restaurar a energia para a casa. A realidade é que a eletrônica embarcada nas estações SUNOLOGY não é intrinsecamente projetada para operar em autossuficiência energética, como veremos através desta comparação de estações solares:
Esta é a história de uma bateria atrás de um painel solar... e a lei de Arrhenius
Em 1889, um cientista e químico sueco formulou uma equação que ainda usamos até hoje para modelar a degradação de baterias ou processos químicos, dependendo da temperatura.
A lei de Arrhenius tem um impacto significativo na degradação de uma bateria de íons de lítio, dependendo das temperaturas. De acordo com esta lei, a velocidade das reações químicas aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura. Particularmente no caso das baterias de lítio, as altas temperaturas aceleram reações químicas indesejadas dentro da célula, como a decomposição eletrolítica e o crescimento de depósitos metálicos. Isto leva a um aumento na resistência interna da bateria, uma diminuição na capacidade de armazenamento de energia, e redução da vida útil da bateria, na melhor das hipóteses, e na pior, acidente térmico (curto-circuito interno, formação de dendritos, etc.).
Quando sabemos que a bateria está localizada logo atrás do painel solar, surge uma dúvida. As temperaturas estão altas? Ao lado, um gráfico representando a variação típica de temperatura atrás de um painel solar.
Quando sabemos que as baterias estão localizadas diretamente atrás do módulo solar, com pouco isolamento, podemos facilmente imaginar que durante o período de verão em particular, as temperaturas excedem em muito os 30-35°C. Isto é absolutamente crítico para a vida útil das células de lítio ali encontradas. Estudos recentes provaram que um O aumento da temperatura das baterias de lítio para níveis próximos de 60°C acelerou a sua degradação por um factor de 3.
Quando vemos o processo de montagem, de elevada qualidade, das estações solares, é no entanto difícil imaginar que um simples deflector térmico localizado sob a plataforma técnica que alberga os componentes, permita manter uma amplitude térmica óptima para garantir o funcionamento de 2500 ciclos, ou 10 anos, sem falhas.
Além disso, notamos outra inconsistência técnica. A ficha técnica da bateria afirma que ela é IP65 (tropicalizada), o que é lógico e absolutamente essencial para a operação externa, mas SUNOLOGY também cita un resfriamento “por convecção” (o que é impossível se o compartimento for à prova d’água/IP65)
A realidade técnica é simples. A bateria deve ser IP65, poder ser colocado atrás de um painel solar e resistir à corrosão ligada à umidade, intempéries, etc. durante sua vida útil. O argumento a favor da “convecção natural” sem ventilador, portanto, equivale simplesmente a diga que será resfriado ou aquecido... dependendo dos elementos e das estações.
Mas é tão sério, doutor? Afinal, a bateria dura 2500 ciclos, ou 10 anos de bom e leal serviço! É de facto difícil modelar com precisão o impacto na vida útil de uma bateria de lítio (já seria necessário conhecer a química utilizada na estação solar, que não é especificada pelo fabricante, LFP, NMC, LCO?), no entanto, duas tendências emergem claramente:
- A bateria será degradada muito mais rapidamente em um design deste tipo, do que numa sala técnica fechada, a uma temperatura mais constante.
- Os riscos de falhas térmicas serão aumentados devido à sua utilização em condições exteriores, e isto de forma diretamente correlacionada com as amplitudes térmicas experimentadas pela bateria (exemplo: ondas de calor no verão, temperaturas negativas no inverno).
- A bateria provavelmente sofrerá perda de energia em temperaturas próximas de 0, o que não está especificado nas fichas técnicas da estação solar. Ou seja, a -5°C, a bateria não será capaz de recarregar a partir dos painéis solares, para preservar a sua degradação (de facto, carregar uma bateria de iões de lítio a temperaturas negativas pode danificá-la).
Conclusão da comparação da estação solar?
Ignorando o verniz de marketing (muito) inteligente, a onda de publicidade e a aparência atraente do conceito de estação solar, ligada à sua facilidade de implementação (apesar das óbvias lacunas de segurança), uma análise técnica ligeiramente aprofundada revela evitar lacunas técnicas e características opacas . Devido ao seu elevado preço face a uma solução solar autónoma produzida de acordo com as regras da técnica, torna-se difícil perceber o real valor acrescentado deste tipo de produto, para além da sua relativa facilidade de implementação (que também pode ser uma fonte de restrição, deve ser lembrado). A sua falta de escalabilidade técnica (sem possibilidade de cópia de segurança), durabilidade duvidosa dos componentes (nomeadamente a vida útil da bateria) e capacidades de carga/descarga de baterias que são demasiado incompletas torná-lo um produto demasiado caro para o seu valor técnico intrínseco.
A única vantagem real em nossa opinião, no final desta comparação de estações solares, reside no aspecto estético e prático da sua implementação….
