Nas instalações isoladas de fornecimento de eletricidade, é necessário armazenar a energia captada durante as horas de radiação solar para poder cobrir o fornecimento nas horas em que não existe (ciclo diário e ciclo sazonal). Para isso, é necessária a instalação de um acumulador de energia elétrica.
Os acumuladores elétricos de energia solar devem ter capacidade suficiente para garantir o fornecimento de eletricidade em períodos nublados (autonomia da instalação). São sistemas eletroquímicos baseados em reações químicas reversíveis que ocorrem dentro deles.
Normalmente, as instalações fotovoltaicas autônomas, além dos acumuladores elétricos fotovoltaicos, são acompanhadas de acumuladores de calor. Neste tipo de instalação, muitas vezes a rede elétrica não chega e os painéis solares também são utilizados para obter água quente para uso doméstico e aquecimento.
Nas instalações conectadas à rede elétrica, os acumuladores solares também podem ser usados para economizar energia e reduzir o valor da conta de eletricidade.
Parâmetros principais de um acumulador elétrico
Os principais parâmetros de um acumulador de energia elétrica são:
1. Capacidade do acumulador
A capacidade é a quantidade máxima de eletricidade que pode armazenar. Na prática, e para evitar danos irreversíveis à bateria, ela só pode fornecer uma parte da capacidade total, que chamamos de capacidade útil.
A capacidade da bateria é expressa em amperes-hora (Ah). Com a notação C5, C25, C100 o tempo de alta é representado em horas, respectivamente 5, 25 ou 100 (C5 = alta em 5 horas).
As baterias de lítio são uma daquelas com maior capacidade.
2. Profundidade de descarga
A profundidade de descarga é a porcentagem da capacidade máxima do acumulador que pode ser extraída da bateria em condições normais. É um termo muito variável que depende muito do tipo de acumulador e que influencia na sua vida útil.
3. Prazo de validade
A vida útil é geralmente medida em ciclos (em vez de anos), portanto, um ciclo é um processo completo de carga-descarga (até que a profundidade de descarga recomendada seja alcançada). Assumindo um ciclo médio de um ciclo por dia e um acumulador bem conservado, deve durar no mínimo 10-15 anos.
4. Auto-descarga
Autodescarga: é um fenômeno pelo qual uma bateria, por vários motivos, descarrega lenta mas continuamente, mesmo que não esteja conectada a um circuito externo.
Quais são os tipos de acumuladores elétricos?
Podemos diferenciar diferentes tipos de acumuladores de acordo com seu uso:
-
Baterias monobloco: estas baterias são comumente usadas em pequenas instalações.
-
Baterias estacionárias: geralmente estão em um local fixo e fornecem corrente elétrica de forma permanente ou esporádica para diversos fins. Em nenhum momento, no entanto, eles são solicitados a fornecer valores de alta intensidade em tempos curtos.
-
Acumuladores de partida: são responsáveis por produzir energia elétrica com altos valores de intensidade de corrente por curtos períodos.
-
Acumuladores de tração: são responsáveis por fornecer corrente aos pequenos veículos elétricos e, portanto, são necessárias intensidades de corrente relativamente altas por períodos de algumas horas.
Para instalações com painéis solares fotovoltaicos, utilize preferencialmente acumuladores estacionários.
Qual a função de um acumulador elétrico?
As funções básicas dos acumuladores solares são:
-
Fornecer energia na ausência de radiação. Durante as noites, dias nublados, no ciclo diário e no ciclo sazonal, o fornecimento de energia deve ser assegurado para uso de radiadores elétricos ou outros dispositivos.
-
Manter um nível de tensão estável na instalação: a tensão na saída dos módulos varia em função da radiação incidente, o que pode não ser muito bom para o funcionamento de alguns dispositivos.
-
Fornecer energia instantânea, ou por tempo limitado, maior do que o campo de painéis poderia gerar mesmo nos melhores casos. É o caso de motores de partida como, por exemplo, o motor do compressor de uma geladeira.
Características de um acumulador solar
Para a seleção de uma bateria, pelo menos é necessário saber:
-
Tipo de bateria com tensão nominal, dimensões, peso ...
-
Capacidades de descarga C20, C50, C100 com os valores correspondentes de tensão de cisalhamento.
-
Faixa de temperatura de trabalho.
-
Profundidade máxima de descarga.
-
valor de auto-descarga.
-
Ciclo diário máximo permitido.
-
Tempo máximo de trabalho a 50% de carga e com um ciclo de 10%.
-
desempenho de carregamento.
-
Variação da capacidade em função da temperatura.
-
Tensões finais de acordo com a taxa de descarga.
-
Tensão máxima de carga em função da temperatura e regime de carga.
-
Temperatura de congelamento.
-
Densidade de acordo com o estado de carga.
Comportamento de uma bateria de armazenamento em uma instalação de energia solar fotovoltaica
A tensão nos terminais da bateria depende dos seguintes fatores:
1. Nível ou estado de carga
A tensão nos terminais da bateria diminui quando ela é descarregada e aumenta quando ela é carregada até atingir o máximo. Quando está descarregada, antes de estar completamente descarregada, é atingido um valor limite inferior de tensão abaixo do qual a bateria pode não se recuperar se continuar descarregando.
Por outro lado, deve-se tomar cuidado para não sobrecarregar a bateria. Se os painéis solares continuarem a enviar corrente para a bateria, continuam a ocorrer reações químicas que prejudicam e encurtam a vida útil do acumulador solar.
2. Velocidade de upload ou download
Se uma bateria estiver carregada, a tensão em seus terminais é maior que a queda na resistência elétrica interna. Quando é descarregado, acontece o contrário: a pequena queda de tensão na resistência interna faz com que a diferença de potencial entre os terminais seja um pouco menor do que a medida.
3. Temperatura
Como as reações internas que ocorrem em uma bateria são de natureza química, a temperatura tem uma influência decisiva nessas reações. Assim, a tensão final recomendada para atingir o estado de carga total deve ser maior quanto menor for a temperatura, pois as reações químicas têm mais dificuldades para ocorrer e, portanto, precisam de mais energia para que o processo seja realizado.
Este fato é importante, pois dependendo do local onde se encontra a instalação, o valor da tensão aplicada deve ser corrigido de acordo com a temperatura a que a bateria está submetida. Isso condiciona a sala de baterias, como veremos mais adiante.
