Integração de Sistemas de Armazenamento de Energia

Publicamos recentemente em nosso site, textos sobre o que é clipping em sistemas fotovoltaicos e o que são os inversores híbridos.

Mas quais são as opções de aplicações que podemos ter em um sistema com baterias, seja através de um inversor híbrido, ou de inversores com acoplamento em corrente alternada?

A solução mais comum de ser buscada, é a chamada de Backup + Aumento de autoconsumo.

Também conhecida por “sistema de emergência” e afins, esta é a aplicação onde o sistema tem simultaneamente duas funções, de acordo com cada momento:

Já é conhecido no mercado que o sistema fotovoltaico puro, on-grid, trabalha como uma fonte de corrente e injeta a corrente gerada pela energia solar, na rede disponibilizada pela concessionária.

Por isso, e por questões de segurança, quando a rede da concessionária não está disponível, o sistema on-grid deixa de gerar energia.

Neste momento, entra em cena um sistema de backup, comumente encontrado em sistemas com baterias, que forma a rede necessária para que o fotovoltaico possa continuar a injetar energia e as cargas locais possam continuar em operação.

Talvez a aplicação mais simples de um sistema com baterias, trata-se de um algoritmo de controle – e que pode ser configurado de acordo com a demanda de cada cliente – em que a energia que alimenta as cargas é priorizada pelo fotovoltaico, ao invés da rede da concessionária.

Ou seja, invés de ser injetada na rede, é armazenada em bancos de baterias para que seja consumida em momentos de baixa ou nenhuma geração solar.

Assim, o sistema irá priorizar a energia gerada pelo fotovoltaico, ao invés de injetar energia na rede no momento de pico e consumir novamente quando precisar.

Esta função ganhou muita popularidade com as recentes alterações de regulamentação do mercado livre de energia e a inversão de fluxo, tornando o sistema híbrido ainda mais viável.

Nestes exemplos, podemos observar o sistema fotovoltaico em pleno funcionamento. No primeiro, o fotovoltaico é capaz de fornecer energia para a empresa e para as baterias, sem injetar o excedente na rede elétrica.

No segundo exemplo, a empresa consome energia do fotovoltaico e das baterias, também injetando energia na rede elétrica.

Soluções 100% Off-Grid são uma necessidade para clientes que não possuem ligação com a rede do SIN (Sistema Interligado Nacional).

Normalmente, este tipo de cliente tem um consumo alimentado por geradores a diesel e outras fontes poluentes que estão altamente suscetíveis aos múltiplos aumentos de preços, sem falar dos gastos com manutenção, transporte do combustível e outros percalços que podem ocorrer.

Duas formas de operação podem ser aplicadas para este tipo de cliente:

Neste primeiro cenário, um grupo gerador é mantido em funcionamento, formando a referência de tensão e frequência para que inversores On-grid sejam conectados a esta rede, reduzindo o consumo de Diesel.

Através de um controlador como o SMA Hybrid Controller, que faz todo o gerenciamento energético da planta, o grupo gerador pode ser configurado para operar em um mínimo de por exemplo 20 % (cada fabricante de geradores terá uma rotação mínima diferente) para que o restante da energia seja suprido pelo fotovoltaico e baterias.

Um banco de baterias aqui é opcional, mas torna-se viável para reduzir ainda mais o consumo de combustível e por ser um sistema de resposta rápida, é ideal para suprir cargas com alta potência reativa, ou seja, todo o controle de fator de potência pode ser encarregado por um sistema solar + baterias!

Um exemplo prático disto é o nosso case do Projeto Híbrido em Quirinópolis – GO, onde houve um benefício tremendo ao adotar a energia solar.

Sem a rede da concessionária e sem um grupo gerador ligado, um sistema de baterias irá ser a fonte formadora da rede local, por isso, nesse sistema, o banco de baterias é normalmente maior que na solução anterior.

Com isso, o fotovoltaico irá disponibilizar energia sempre que possível para alimentar as cargas e carregar as baterias e o grupo gerador é ligado apenas como backup, tornando a economia de combustível ainda maior.

Para exemplificar, veja o nosso case na Ilha do Japão, em Angra dos Reis – RJ.

Sabemos que em algumas regiões remotas, como fazendas no interior do país, há um alto consumo de energia, mas muitas vezes a potência disponibilizada pela concessionária não é suficiente, por conta de um sistema de distribuição deficiente.

Para isso, um sistema fotovoltaico + baterias pode ser acoplado, com foco no aumento de potência (kW) imediata disponível, para que não seja necessário iniciar um gerador a diesel, ou correr o risco de tomar uma multa da concessionária por ultrapassar a potência disponível.

Seguindo neste contexto de clientes do grupo A e limite de potência disponível, tais clientes muitas vezes precisam das aplicações de Peak Shaving e Time Of Use.

O Peak Shaving nada mais é do que usar um banco de baterias para suprir picos de potência instantânea que podem ultrapassar a demanda contratada, por exemplo:

Cliente com demanda contratada de 300 kW e que em certo momento, o consumo ultrapassa este valor, o que irá gerar uma multa da concessionária:

As baterias são capazes de fornecer a energia gerada neste período (de 14h a 15h no exemplo) para não ultrapassar a demanda de 300 kW.

Note que as baterias podem ser carregadas em outro horário de baixo consumo, por exemplo as 6h, fazendo com que não seja necessário um fotovoltaico.

O Time Of Use, também é conhecido como Time Shifting, ou Hora Ponta. Consumidores do grupo A normalmente possuem um período de 3 horas /dia (que varia de acordo com cada concessionária) em que a energia é mais cara.

Um banco de baterias torna possível carregar em momentos de energia mais barata (como a madrugada) ou com um fotovoltaico e descarregar nos horários de energia mais cara, reduzindo drasticamente os custos ao final do mês.

Ao falar de sistemas de grande porte, outras aplicações também são possíveis, como a Estabilização de Redes Elétricas, em que baterias são usadas para controlar oscilações de tensão na rede ou auxiliar em momentos de grande consumo.

Cada solução deve ser pensada e estudada de acordo com a necessidade de cada cliente.

O dimensionamento correto para a aplicação é fundamental e é um fator decisivo sobre a viabilidade operacional e financeira do projeto.

O time Ideatek possui mais de 11 anos de experiência e o Know How de diversos projetos híbridos que qualificam para o dimensionamento correto de projetos complexos.

O novo inversor híbrido da SMA, o Sunny Boy Smart Energy, possui uma saída de backup de até 3,6 kW que pode ser energizada mesmo sem a presença de um banco de baterias, ou seja, pode operar apenas com o fotovoltaico mesmo quando há quedas da energia da concessionária.

A SMA possui inversores de baterias no mercado desde 1999, ao lançar o primeiro modelo de Sunny Island.

O portfólio de modelos SMA Sunny Island atende desde 3,3 kW até 800 kW com toda a confiança que a marca oferece.

Entre em contato com nosso setor comercial para mais informações:

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E-mail: vendas.sma@ideatek.com.br