Assim como diferentes tipos de painéis solares mudam a forma como um sistema de energia solar é operado e mantido, vários tipos de baterias afetarão o desempenho e a manutenção de um sistema de armazenamento solar plus. Se alguém está procurando um produto de armazenamento de energia barato e durável, baterias de chumbo-ácido podem ser o caminho a percorrer, mas isso requer um pouco mais de manutenção. Os sistemas de armazenamento de baterias de íons de lítio são uma opção comum para proprietários de sistemas de energia solar que requerem uma abordagem livre de manutenção, mas não são adequados para ambientes extremos.
Diferentes níveis de trabalho de manutenção da bateria podem afetar qual sistema de armazenamento de energia é usado para armazenamento solar + de energia. O seguinte explicará os requisitos de manutenção de vários produtos comuns de armazenamento de energia da bateria usados na indústria de geração de energia solar: baterias de íons de lítio, baterias de chumbo-ácido, baterias de níquel-cádmio, baterias de fluxo.
(1) Bateria de íons de lítio
De acordo com Brent Harris, fundador e CTO da Eguana Technologies, as baterias de íons de lítio são o produto de armazenamento de energia escolhido para a maioria das aplicações de energia solar devido à sua alta densidade, baixa manutenção e baixo custo. As baterias de lítio não são adequadas para algumas aplicações específicas, como faixas de temperatura extremas ou onde o armazenamento de energia a longo prazo é necessário, e outras baterias podem ser mais econômicas. O maior item de manutenção para baterias de íons de lítio é a taxa de degradação. Assim como as baterias de celular, as baterias de lítio usadas em sistemas de armazenamento de energia em instalações de energia solar são severamente esgotadas após um certo número de cargas e descargas. Os desenvolvedores devem planejar essa taxa de degradação. Os dois tipos mais comuns de baterias de íons de lítio usados em projetos de armazenamento solar plus são baterias de fosfato de ferro de lítio (LFP) e baterias de cobalto de níquel-lítio (NMC).
(2) Bateria de fosfato de ferro de lítio (LFP)
As baterias de Fosfato de Ferro de Lítio (LFP) são baterias seguras e duráveis. Como não é usado cobalto, não há problema de escape térmico (fogo), e não são necessárias medidas de ventilação ou resfriamento, por isso pode ser facilmente instalado dentro de casa, tornando-o ideal para aplicações de armazenamento de energia residencial. De acordo com a Sonnen Corporation, fabricante de baterias de fosfato de ferro de lítio (LFP), as baterias são ideais para aplicações estacionárias de armazenamento de energia, especialmente quando as baterias são obrigadas a ser pedalar diariamente para otimização de autoconsumito de energia solar e serviços conectados à rede.
As baterias de Fosfato de Ferro de Lítio (LFP) não requerem mais manutenção, mas onde estão instaladas podem afetar o desempenho. As baterias de lítio são obrigadas a usar um sistema de gerenciamento de baterias (BMS) que monitora automaticamente a temperatura de cada bateria, estado de carga, vida útil do ciclo, etc. para maximizar o desempenho. Enquanto o sistema de armazenamento de energia estiver instalado em uma faixa de temperatura e altitude aceitáveis, as medidas de manutenção não são necessárias.
"Enquanto as baterias de fosfato de ferro de lítio (LFP) forem armazenadas e instaladas em um local que corresponda ao ambiente em que o produto é implantado, a manutenção regular não é necessária", disse Carlos Restrepo, vice-presidente de tecnologia da Sonnen. Isso é importante. As baterias não têm que estar preparadas para mudanças de temperatura sazonais."
Brad Hansen, CEO da EnSync Energy, disse: "As baterias de Fosfato de Ferro de Lítio (LFP) podem estar sujeitas a ameaças de sobrecarga, altas temperaturas e até danos físicos e estresse, por isso a segurança precisa ser mantida. Quando as baterias são usadas em espaços de convivência ou próximos, escolher a bateria mais segura como parte essencial do sistema é um importante princípio norteador."
(3) Bateria de óxido de cobalto de níquel de lítio (NMC)
As baterias de óxido de cobalto de níquel de lítio (NMC) são duráveis e muito seguras, desde que sejam monitoradas por um sistema de gerenciamento de baterias. Adicionando elementos como níquel e manganês à química da bateria, a bateria pode armazenar mais eletricidade do que outros tipos de baterias de íons de lítio.
Como outras baterias de lítio, as baterias de óxido de cobalto de níquel-lítio (NMC) não requerem nenhuma manutenção importante. Um sistema de gerenciamento de baterias (BMS) monitorará a tensão, a corrente e a temperatura da bateria para garantir a segurança e a vida útil.
Harris, da Eguana, disse: "A operação extrema pode encurtar a vida útil da bateria, e o sistema de monitoramento registra a operação através do sistema de gerenciamento de baterias (BMS) para notificar as reivindicações de garantia. Em quaisquer condições operacionais potencialmente inseguras, o sistema de gerenciamento de baterias (BMS) desligue o sistema." O sistema de armazenamento de energia de baterias da empresa usa baterias de óxido de cobalto de níquel-lítio (NMC) da LG Chem.
As baterias de óxido de cobalto de níquel-lítio (NMC) podem ser usadas no inverno, desde que a faixa de temperatura segura seja confirmada.
"Se forem necessários sistemas sazonais de armazenamento de energia, eles devem ser armazenados dentro de casa", disse Harris, citando os invernos canadenses como um exemplo extremo.
(4) Baterias de fluxo - especialmente baterias de brometo de zinco (ZNBR)
As baterias de fluxo de brometo de zinco (ZNBR) (mais comumente fabricadas pela Primus Power) são adequadas para sistemas de armazenamento de energia de longo prazo em larga escala. As baterias de fluxo utilizam dois componentes químicos dissolvidos em um líquido separado por um separador para fornecer carga elétrica. As baterias de fluxo de brometo de zinco (ZNBR) têm sais de brometo de zinco dissolvidos em um eletrólito. A tecnologia da bateria usada pela Primus Power é ligeiramente diferente das baterias convencionais de fluxo de brometo de zinco (ZNBR), e seu separador não requer limpeza ou substituição. Primus Power usa tanques de armazenamento para armazenar eletrólitos, e suas baterias de fluxo têm ciclos infinitos de descarga de carga sem degradação de desempenho. As baterias de fluxo geralmente requerem muito pouca manutenção.
Baterias de fluxo são como células de combustível, então são apenas caixas com eletrônicos e eletrólitos. A Primus diz que seus produtos Energy Pods só exigem visitas anuais de manutenção de técnicos de serviços certificados de operações e manutenção (O&M) para realizar inspeções de rotina, substituir filtros de ar e completar eletrólitos. As baterias de fluxo podem ser usadas no inverno e podem ser instaladas em condições muito frias.
"Monitoramos todas as baterias implantadas 24 horas por dia, 7 dias por semana, para garantir o bom funcionamento e abordar proativamente quaisquer possíveis problemas de campo. Esses dados também estão disponíveis para o provedor de O&M do proprietário em tempo real", disse o CCO da Primus Power, Jorg Heinemann. As baterias são projetadas para durar enquanto, se não mais, usinas solares com soluções de armazenamento de energia, e não requerem adições ou substituições regulares, como baterias de íons de lítio."
(5) Bateria de ácido de chumbo
É sabido que as baterias de chumbo-ácido são confiáveis e baratas. Suas estruturas em forma de grade estão imersas em eletrólitos ácidos, cujos eletrólitos podem exigir reposição a longo prazo. As baterias são pesadas devido ao material e algumas devem ser instaladas em áreas ventiladas. Seus requisitos de operação e manutenção são bem compreendidos neste momento, por isso são ideais para a maioria das aplicações solar+armazenamento e devem ser armazenados em um local seco com temperaturas moderadas.
As conexões terminais das baterias de chumbo-ácido devem ser verificadas várias vezes ao ano para garantir que elas não se soltem ao longo do tempo. As baterias de chumbo-ácido alagadas precisam ser reabastecidas com água destilada regularmente. As baterias do separador de fibra de vidro (AGM) e as baterias de chumbo-ácido em gel são hermeticamente seladas e, portanto, não requerem reposição de eletrólitos.
Se a bateria de chumbo-ácido não for usada temporariamente, ela precisa ser armazenada corretamente. A bateria do Trojan diz que as baterias de chumbo-ácido se auto-descarregam ao longo do tempo e precisam ser carregadas a um nível mínimo, mesmo quando não estão conectadas a uma carga. Essa taxa de auto-descarga varia de acordo com a temperatura, com altas temperaturas aumentando a taxa de descarga e baixas temperaturas diminuindo a taxa de descarga.
Os especialistas em bateria de trojan disseram: "A manutenção necessária para baterias de chumbo-ácido não é muito difícil, mas o trabalho de manutenção é grande. Isso é especialmente verdadeiro para baterias de chumbo-ácido que precisam ser preenchidas com água. Ao adicionar água destilada para repor o nível de eletrólito, o ácido será exposto. Recomendamos que a equipe de manutenção da bateria use óculos de segurança e luvas. Se os clientes estão preocupados com a manutenção da bateria, eles podem pedir ajuda externa para completar essa tarefa."
(6) Bateria de níquel-cádmio (NiCd)
As baterias baseadas em níquel são ideais para instalações remotas fora da grade em aplicações exigentes onde é necessária uma energia de backup confiável e a manutenção regular não é possível. Eles funcionam bem em temperaturas extremas e descargas profundas.
A EnerSys disse que, semelhante aos mantenedores de baterias de chumbo-ácido, as baterias de níquel-cádmio (NiCd) devem ser regularmente inspecionadas e reabastecidas. Como as baterias de níquel-cádmio (NiCd) podem operar em uma ampla faixa de temperatura operacional, você não precisa se preparar para o frio extremo no inverno, mas as baterias não devem ser armazenadas abaixo de -22°F. As baterias de níquel-cádmio (NiCd) podem ser armazenadas (não conectadas a uma carga) por até 12 meses, desde que o ambiente esteja seco e dentro da faixa de temperatura adequada.
Jay Frankhouser, diretor de desenvolvimento de negócios e marketing para poder de backup na EnerSys. "Leituras de tensão e verificações de nível de eletrólitos em baterias NiCd podem ser facilmente feitas pelo proprietário do sistema de baterias. A adição de água pode ser feita pelo proprietário, mas eles precisarão tomar as precauções de segurança descritas no manual de instalação e funcionamento. Enquanto os testes de capacidade ou outros testes eletrônicos devem ser feitos por técnicos qualificados."