As baterias solares são acumuladores elétricos para armazenar a energia elétrica gerada por um painel fotovoltaico numa instalação de energia solar. Às vezes também são conhecidas como baterias fotovoltaicas.
As baterias são dispositivos eletroquímicos que utilizam energia química para armazenar ou liberar eletricidade. Nas baterias convencionais, os reagentes são introduzidos durante a fabricação da bateria. Quando as baterias acabam, a tensão deve enfraquecer 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 poderá ser utilizado posteriormente à noite ou em dias nublados.
A utilização de baterias também permite fornecer uma intensidade de corrente superior à que um painel fotovoltaico em funcionamento pode oferecer. Este seria o caso se vários dispositivos elétricos fossem usados ao mesmo tempo.
A maioria dos kits solares oferecidos no mercado do setor fotovoltaico inclui baterias.
Nem todas as instalações fotovoltaicas possuem baterias. Às vezes, é preferível fornecer toda a energia elétrica gerada pelos painéis solares à rede elétrica. Na verdade, grandes instalações elétricas que utilizam energias renováveis estão ligadas à rede elétrica.
Composição de uma bateria solar
Uma bateria consiste em pequenos acumuladores elétricos de 2V integrados no mesmo elemento. As baterias fornecem corrente contínua de 6, 12, 24 ou 48V. O acumulador é a célula que armazena energia por meio de um processo eletroquímico.
Por exemplo, quando falamos de uma bateria de 12 volts, estamos nos referindo a um conjunto em série de 6 células de chumbo-ácido de 2 volts cada. As baterias monobloco são baterias compostas por várias células de 2V formando um único bloco.
As baterias estacionárias, também conhecidas como acumuladores solares, são baterias constituídas por elementos de 2 volts ligados em série até atingir a tensão de trabalho desejada para a instalação solar.
As baterias de 6V 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 num momento em que os painéis fotovoltaicos não geram a energia elétrica necessária. Por exemplo, durante a noite ou em momentos de pouca luz.
No momento em que os painéis solares conseguem gerar mais eletricidade do que a demandada 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 recebida 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 há um circuito elétrico conectado entre os pólos positivo e negativo.
À medida que a bateria descarrega, a composição do chumbo nas placas torna-se mais semelhante. Neste momento, a densidade do ácido diminui e a tensão entre os terminais diminui.
A capacidade de sofrer carga e descarga constantes é conhecida como resistência ao ciclismo da bateria.
Caracteristicas importantes
Características mais importantes na escolha de uma bateria ou kit solar:
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Habilidade. Capacidade é a intensidade da corrente em amperes (A) que pode ser obtida a partir de uma descarga completa do acumulador elétrico quando ele está totalmente carregado.
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Eficiência de carregamento. A eficiência de carregamento é a relação entre a energia utilizada para encher a bateria e a efetivamente armazenada. Portanto, quanto mais próximo de 100% melhor.
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Autodescarga. A autodescarga é o processo de uma bateria elétrica que tende a descarregar sem estar em uso.
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Profundidade de descarga. A profundidade de descarga é a quantidade de energia obtida durante uma descarga em plena carga (%).
Vida util
A vida útil de uma bateria para instalações solares é normalmente de cerca de 10 anos.
No entanto, se forem realizadas descargas profundas frequentes (> 50%), a sua vida útil diminui drasticamente. Portanto, é aconselhável instalar capacidade suficiente para que a vazão não ultrapasse 50%.
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 até a metade.
Tipos de baterias mais 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 em instalações fotovoltaicas são as baterias de chumbo-ácido, devido à relação preço por energia disponível. Sua eficiência está entre 85-95%, enquanto o Ni-Cad é de 65%.
Certamente as melhores baterias seriam as de lítio, aquelas usadas nos celulares. Porém, 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 capacidade de fornecer altas intensidades de corrente, portanto, suas células possuem alta densidade de potência.
Esta característica e o seu baixo preço tornam-nos adequados para muitas aplicações, nomeadamente em energia solar, para kits solares e para veículos motorizados. Afinal, eles são capazes de fornecer a alta corrente que os motores de partida necessitam.
Por serem mais baratas do que qualquer outro tipo de bateria, as baterias de chumbo-ácido são amplamente utilizadas. No entanto, essas baterias apresentam baixa densidade de energia em termos de volume e peso.
Então, 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 rolagem. Normalmente, eles são usados em grandes espaços.
Eles podem ser usados para armazenar fontes seguras de alimentos, como torres de telefonia celular, hospitais, instalações solares e sistemas elétricos isolados.
Todas as baterias de chumbo-ácido falham prematuramente quando não são totalmente recarregadas após cada ciclo.
Se uma bateria de chumbo-ácido permanecer 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 composto de eletrodos ou nanopartículas. Este combustível vem no estado líquido.
Existem dois tipos de baterias líquidas:
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Aberto, com tampas que permitem a troca da água.
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De forma vedada, são fechados mas com válvulas que permitem a saída de possíveis gases durante cargas excessivas.
Vantagens das baterias líquidas
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O mais velho
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Sua produção permite preços econômicos.
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Eles são menos problemáticos para sobrecarregar.
Desvantagens
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Existe o perigo de perda de líquidos (agressivo).
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Geralmente possuem vida útil curta, entre 400 ciclos de carga e descarga.
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Temperaturas muito baixas podem destruí-los rapidamente.
Baterias AGM - Bateria de absorção de vidro
São as baterias mais modernas e o ácido é fixado em fibras de vidro que o absorvem. Neste tipo de bateria, o ácido é melhor e mais rápido absorvido pelas placas de chumbo da bateria.
Quase todas as baterias AGM são reguladas por válvula: VRLA (ácido de chumbo regulado por válvula)
Possuem todas as vantagens dos gel, além das seguintes:
Vantagens das baterias AGM:
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Boa vida útil.
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Mais resistência a climas frios.
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Sua autodescarga é mínima: quando não está em uso, as perdas de energia são mínimas.
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Baixa resistência interna permitindo altas correntes.
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Ciclo profundo, ou seja, são projetados para serem descarregados repetidamente até 80% de sua capacidade.
Desvantagens de usar baterias AGM:
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Preço mais alto.
Há uma tendência crescente para baterias de chumbo AGM. Eles têm sua melhor relação vida/preço. Se eu dirigir é mais fácil.
Para quem consegue garantir os cuidados necessários, a bateria líquida pode ser a melhor opção. Especialmente considerando o preço.
Baterias virtuais
As baterias virtuais são um novo conceito oferecido por algumas empresas de electricidade que se baseia na injecção do excesso de energia na rede eléctrica e na acumulação do seu valor económico numa conta virtual. Posteriormente, quando você precisar de energia, a empresa lhe fornece e desconta o valor da sua conta.
O que significa que a bateria está fraca ou em ciclo profundo?
Existem dois tipos de baterias dependendo do seu ciclo:
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Baterias de baixo ciclo
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baterias de ciclo profundo
Baterias de baixo ciclo
As baterias de baixo ciclo são projetadas para fornecer uma quantidade de corrente por um curto período de tempo e suportar pequenas sobrecargas sem perder eletrólitos, como é o caso das baterias de automóveis.
No entanto, estas baterias não suportam descargas profundas. Se forem repetidamente descarregados abaixo de 20%, a sua vida útil é consideravelmente reduzida. Portanto estas baterias não são uma boa escolha para sistemas solares fotovoltaicos.
baterias de ciclo profundo
Este modelo de bateria foi projetado para ser descarregado repetidamente até 80% de sua capacidade. Esta característica os torna a melhor opção para sistemas de energia solar.
Impacto no meio ambiente
As baterias são um resíduo especial, tóxico e perigoso. As baterias solares nunca devem ser jogadas fora diretamente. Sua coleta deve ser feita de forma temática para levá-los a um local de reciclagem adequado.
As baterias têm uma elevada capacidade poluente e a reciclagem envolve o controlo dessa capacidade. Por exemplo, o mercúrio numa bateria tipo botão pode contaminar dois milhões de litros de água; Isso representa sérios riscos, inclusive para a saúde. Facilita o aproveitamento das matérias-primas contidas nas baterias.
Após a entrega das baterias em lavanderias e demais instalações, as baterias são levadas ao centro de reciclagem; onde o mercúrio e outros metais (zinco, cádmio, chumbo, prata) são recuperados.
Resumo
As baterias solares são reservas de eletricidade. Eles armazenam a eletricidade gerada pelos painéis solares em momentos de baixa demanda e a fornecem em momentos de maior demanda.
Esses elementos são capazes de transformar energia elétrica em energia química no momento do carregamento. No momento da descarga, transformam novamente a energia química em eletricidade.