As baterias solares são acumuladores elétricos para armazenar a energia elétrica gerada por um painel fotovoltaico em uma instalação de energia solar. Às vezes, eles também são conhecidos como baterias fotovoltaicas.
As baterias são dispositivos eletroquímicos que usam energia química para armazenar ou liberar eletricidade. Em baterias convencionais, os reagentes são introduzidos durante a fabricação da bateria. Quando as baterias acabam, a tensão deve diminuir e a bateria deve ser substituída.
As baterias solares são utilizadas para armazenar a energia elétrica gerada pelos painéis solares fotovoltaicos nos horários de maior radiação solar. Desta forma, pode ser usado à noite ou em dias nublados.
O uso de baterias também permite fornecer uma intensidade de corrente superior à que um painel fotovoltaico pode oferecer em operação. Este seria o caso se vários aparelhos elétricos fossem usados ao mesmo tempo.
A maioria dos kits solares oferecidos no mercado fotovoltaico inclui baterias.
Nem todas as instalações fotovoltaicas possuem baterias. Às vezes, é preferível fornecer toda a energia elétrica gerada pelos painéis solares para a rede elétrica. Na verdade, grandes instalações elétricas que usam energia renovável estão conectadas à rede elétrica.
Como uma bateria solar é formada?
Uma bateria é composta por pequenos acumuladores elétricos de 2 V integrados no mesmo elemento. As baterias fornecem corrente contínua em 6, 12, 24 ou 48V. O acumulador é a célula que armazena energia por meio de um processo eletroquímico.
Por exemplo, quando falamos sobre uma bateria de 12 volts, queremos dizer um conjunto em série de 6 células de chumbo-ácido de 2 volts cada. As baterias monobloco são baterias compostas por várias células de 2 V formando um único bloco.
As baterias estacionárias, também conhecidas como acumuladores solares, são baterias compostas por elementos de 2 volts conectados em série até atingir a tensão de trabalho desejada para a instalação solar.
As baterias de 6 V são utilizadas em instalações fotovoltaicas de pequeno e médio porte.
Como funcionam as baterias solares?
As baterias têm a função de fornecer energia elétrica ao sistema quando os painéis fotovoltaicos não geram a eletricidade necessária. Por exemplo, à noite ou em horários de pouca luz.
No momento em que os painéis solares conseguem gerar mais eletricidade do que a exigida pelo sistema elétrico, toda a energia demandada é fornecida pelos painéis e o excedente é utilizado para carregar as baterias.
As baterias transformam a energia elétrica que recebem dos módulos fotovoltaicos em energia química. Essa conversão é realizada a partir da reação que ocorre quando dois materiais diferentes, como os das placas positiva e negativa, são imersos no eletrólito. O eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico e água.
A eletricidade flui da bateria assim que houver um circuito elétrico conectado entre os pólos positivo e negativo.
À medida que a bateria se descarrega, a composição do chumbo nas placas é mais semelhante. Nesse momento, a densidade do ácido diminui e a voltagem entre os terminais diminui.
A capacidade de passar por um processo de carga e descarga constante é conhecida como resistência de ciclo de uma bateria.
O que deve ser levado em consideração antes de comprar uma bateria solar?
Características mais importantes ao escolher uma bateria ou kit solar:
Capacidade. A capacidade é a intensidade da corrente em amperes (A) que pode ser obtida a partir de uma descarga completa do acumulador elétrico quando este está totalmente carregado.
Eficiência de carregamento. A eficiência de carregamento é a relação entre a energia usada para encher o acumulador e a energia realmente armazenada. Portanto, quanto mais próximo de 100%, melhor.
Auto descarga. A autodescarga é o processo de um acumulador elétrico que, sem estar em uso, tende a se descarregar.
Profundidade de descarga. A profundidade de descarga é a quantidade de energia obtida durante uma descarga totalmente carregada (%).
Qual é a vida útil de uma bateria solar?
A vida útil de uma bateria para instalações solares é normalmente em torno de 10 anos.
No entanto, se forem feitas descargas profundas frequentes (> 50%), sua vida útil cai vertiginosamente. Portanto, é aconselhável instalar capacidade suficiente para que 50% da vazão não seja ultrapassada.
Outro fator muito importante é a temperatura. Se a temperatura for mantida entre 20 e 25ºC, a vida útil será em torno de 10 anos. Por outro lado, se a temperatura for alterada em 10ºC, a vida útil pode ser reduzida em até metade.
Quais são os tipos de baterias solares mais comumente usados?
As baterias são classificadas de acordo com o tipo de tecnologia de fabricação e também com os eletrólitos utilizados.
Os tipos de baterias solares mais utilizados nas instalações fotovoltaicas são as baterias de chumbo-ácido, devido à relação do preço da energia disponível. Sua eficiência está entre 85-95%, enquanto Ni-Cad é de 65%.
Certamente, as melhores baterias seriam as baterias de lítio, as usadas em celulares. No entanto, a bateria de lítio não é economicamente viável para esta aplicação.
Baterias de chumbo-ácido para aplicações solares
As baterias de chumbo-ácido são as baterias recarregáveis mais antigas. Essas baterias têm a capacidade de fornecer altas intensidades de corrente, portanto, suas células têm uma alta densidade de potência.
Esta característica e o seu baixo preço tornam-nos adequados para muitas aplicações, em particular na energia solar, para kits solares e para veículos motorizados. Afinal, eles são capazes de fornecer a alta intensidade de que os iniciantes precisam.
Por serem mais baratas do que qualquer outro tipo de bateria, as baterias de chumbo-ácido são amplamente utilizadas. No entanto, essas baterias têm baixa densidade de energia em termos de volume e peso.
Portanto, se você quiser acumular grandes quantidades de energia, o tamanho da bateria terá que ser muito grande. Por esse motivo, não seria a melhor escolha para aplicativos que exigem um deslocamento. Normalmente usado em grandes espaços.
Eles podem ser usados para armazenar fontes seguras de alimentos, como torres de telefones celulares, hospitais, instalações solares e sistemas elétricos fora da rede.
Todas as baterias de chumbo-ácido falham prematuramente quando não são totalmente recarregadas após cada ciclo.
Se uma bateria de chumbo-ácido for deixada descarregada (por dias) a qualquer momento, isso causará uma perda permanente de capacidade.
Baterias líquidas - eletrólito líquido
As baterias líquidas armazenam energia usando um combustível recarregável feito de eletrodos ou nanopartículas. Este combustível está no estado líquido.
Existem dois tipos de baterias líquidas:
Aberta, com tampas que permitem a troca da água.
De forma vedada, são fechados, mas com válvulas que permitem o escape de possíveis gases durante cargas excessivas.
Vantagens das baterias líquidas
O mais velho
Sua produção permite preços econômicos.
Eles são menos problemáticos em sobrecargas.
Desvantagens
Existe o perigo de perder fluido (agressivo).
Eles tendem a ter uma vida útil curta, entre 400 ciclos de carga e descarga.
Temperaturas muito baixas podem destruí-los rapidamente.
Baterias AGM - Bateria de tapete de vidro de absorção
São as baterias mais modernas e o ácido é fixado em fibra de vidro que o absorve. Nesses tipos de bateria, o ácido é absorvido melhor e mais rápido pelas placas de chumbo da bateria.
Quase todas as baterias AGM são reguladas por válvula: VRLA (ácido de chumbo regulado por válvula)
Eles têm todos os benefícios do gel, mais os seguintes:
Vantagens das baterias AGM:
Boa vida útil.
Mais resistência a climas frios.
A sua autodescarga é mínima: quando não está a ser utilizado as perdas de energia são mínimas.
Baixa resistência interna permitindo altas correntes.
Ciclo profundo, ou seja, são projetados para serem descarregados repetidamente até 80% de sua capacidade.
Desvantagens de usar baterias AGM:
Preço mais alto.
Há uma tendência crescente para baterias AGM de chumbo. Eles têm sua melhor relação vida / preço. Se o manuseio for mais fácil.
Para quem pode garantir os cuidados necessários, a bateria líquida pode ser a melhor opção. Especialmente considerando o preço.
O que significa que a bateria está fraca ou com ciclo profundo?
Existem dois tipos de baterias de acordo com seu ciclo:
Baterias de ciclo baixo
Baterias de ciclo profundo
Baterias de ciclo baixo
As baterias de baixo ciclo são projetadas para fornecer uma quantidade de corrente por um curto período de tempo e suportar pequenos picos sem perder eletrólitos, como no caso dos automóveis.
No entanto, essas baterias não resistem a descargas profundas. Se eles são descarregados repetidamente abaixo de 20%, sua vida útil é reduzida consideravelmente. Portanto, essas baterias não são uma boa escolha para sistemas solares fotovoltaicos.
Baterias de ciclo profundo
Este modelo de bateria é projetado para descarregar repetidamente até 80% de sua capacidade. Esse recurso os torna a melhor opção para sistemas de energia solar.
Qual é o impacto das baterias solares no meio ambiente?
As baterias são resíduos especiais, tóxicos e perigosos. As baterias solares nunca devem ser jogadas fora diretamente. Sua coleta deve ser feita de forma temática para encaminhamento a local adequado para reciclagem.
As baterias têm alta capacidade poluente e a reciclagem envolve o controle dessa capacidade. Por exemplo, o mercúrio em uma célula-botão pode contaminar dois milhões de litros de água; Isso apresenta sérios riscos, até mesmo para a saúde. Facilita o uso das matérias-primas contidas nas baterias.
Após deixar as baterias em lavanderias e outros conjuntos, as baterias são encaminhadas para centro de reciclagem; onde o mercúrio e outros metais (zinco, cádmio, chumbo, prata) são recuperados.
Resumo
As baterias solares são depósitos de eletricidade. Eles armazenam a eletricidade gerada por painéis solares em momentos de baixa demanda e fornecem-na em momentos de maior demanda.
Esses elementos são capazes de transformar energia elétrica em energia química no momento da carga. No momento da descarga, eles transformam a energia química de volta em eletricidade.
