A bateria de armazenamento é um dos elos mais importantes da cadeia que representa o dispositivo do sistema solar. É aqui que a energia recebida dos painéis solares é acumulada e posteriormente gasta nas necessidades do consumidor. A eficiência de todo o sistema, garantindo sua máxima eficiência, depende em grande parte da bateria. Ao comprar uma bateria, é necessário levar em consideração muitos parâmetros e características técnicas em cada caso. Mas o primeiro passo que precisa ser dado para escolher a bateria certa para os painéis solares é decidir sobre o tipo de bateria, sobre a qual falaremos neste artigo.
- Quais baterias são usadas em painéis solares
- Tipos de bateria
- Baterias de chumbo-ácido
- Bateria de chumbo-ácido inundada
- Bateria de chumbo-ácido regulada por válvula
- Baterias de chumbo-ácido seladas AGM
- Baterias de chumbo-ácido seladas em gel
- Baterias de chumbo-carbono
- Baterias tubulares de gel OPzV
- baterias de íon de lítio
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Quais baterias são usadas em painéis solares
Escolha qualquer bateria para painéis solares não funcionará. Por exemplo, um carro comum não funcionará, que é tradicionalmente projetado para cargas de pico de curto prazo ao iniciar um carro (operação de partida) com recuperação de carga subsequente à medida que ele se move. É indesejável permitir que essa bateria descarregue abaixo de 45–50%, o que não é adequado no caso de painéis solares. De fato, à noite, as baterias instaladas em sistemas de painéis solares começam a perder carga para valores inaceitáveis para baterias de partida convencionais. Para sistemas solares, é necessário usar baterias de ciclo profundo, ou seja, aquelas que geralmente são descarregadas a um valor de pelo menos 50% ou até 80-90%. Hoje existem vários tipos principais destes, considere suas características.
Tipos de bateria
Baterias de chumbo-ácido
Este é um tipo de bateria de longa data e mais comum, que há muito é considerado o mais preferido para sistemas de energia fora da rede devido ao seu custo, confiabilidade e vida útil relativamente baixos. Existem vários tipos diferentes de baterias de chumbo-ácido, como chumbo-ácido selado e chumbo-ácido inundado.
Bateria de chumbo-ácido inundada
O principal tipo desta série é a bateria de chumbo-ácido inundada , na qual o eletrólito (ácido) está na forma líquida. Essas baterias consistem em células cujas placas devem estar completamente imersas em líquido para que funcionem adequadamente. Por esta razão, eles também são chamados de “inundados” ou “inundados”. Eles precisam ser verificados regularmente quanto aos níveis de fluido para manter as placas submersas. Já há 10 anos, essas baterias eram as baterias de ciclo profundo mais comuns e ainda são usadas em alguns grandes sistemas fora da rede. Uma de suas desvantagens é a necessidade de ventilação no local onde estão localizadas, pois durante o carregamento e descarregamento dessas baterias, forma-se um subproduto na forma de gases voláteis, que saem da bateria para evitar o acúmulo de pressão. . Devido a isso, o nível de eletrólito também diminui – é necessária manutenção constante, a bateria precisa ser monitorada e água adicionada a cada 1 a 3 meses, o que também remete às desvantagens desse tipo de bateria. Além de serem volumosas e corrosivas, exigindo verificações regulares, as baterias devem ser armazenadas na posição estritamente vertical para evitar vazamentos.
Mas, por outro lado, com operação adequada, manutenção e cuidados regulares, você pode manter o desempenho da bateria no nível adequado. Como resultado, essas baterias inundadas podem funcionar por um longo tempo (até 20 anos ou mais), o que é uma vantagem dessas baterias. Eles também são a categoria mais acessível e econômica para painéis solares . Portanto, para quem não se importa com manutenção e monitoramento regulares, essas baterias podem ser a escolha certa.
Aqueles que não querem gastar muito tempo e esforço na manutenção de sistemas solares ainda passam a usar outros modelos.
Bateria de chumbo-ácido regulada por válvula
Este tipo de bateria selada com chumbo é selada e livre de manutenção. As baterias deste tipo são muitas vezes abreviadas como VRLA (do inglês. Valve Regulated Lead Acid – ácido de chumbo com uma válvula ajustável) ou SLA (do inglês. Sealed Lead Acid – ácido de chumbo selado). A estanqueidade neste caso significa que o eletrólito não vazará de uma bateria desse tipo, mesmo com forte agitação ou queda de lado. Além disso, os vapores combustíveis liberados durante a operação da bateria não saem, mas são “bloqueados”, e a válvula de emergência só pode abrir em caso de graves violações das condições de operação. O termo “livre de manutenção” significa que em baterias deste tipo não é necessário monitorar o nível de eletrólito e adicionar líquido. As baterias seladas VRLA ou de chumbo-ácido reguladas por válvula operam da mesma forma que as baterias inundadas, mas são hermeticamente seladas em uma caixa selada com eletrólito não líquido. As baterias VRLA usam um sistema de recombinação de gás que combina os gases gerados durante o processo de carga/descarga e os envia de volta para a bateria. Isso evita quase toda a perda (cerca de 99%) do eletrólito devido à liberação de gases. Portanto, essas baterias são livres de manutenção e não há possibilidade de derramamento de ácido. Isso significa que eles são muito mais seguros, fáceis de manusear e transportar do que as baterias inundadas.
Este tipo de bateria possui duas subespécies: baterias AGM (Absorbtion Glass Matt) e Gel (Gelled Electrolite).
Baterias de chumbo-ácido seladas AGM
Essa tecnologia ganhou popularidade desde o início dos anos 80 com baterias de chumbo-ácido seladas para veículos militares, aeronaves e aplicações de UPS. As baterias AGM (Absorbtion Glass Matt) utilizam o sistema VRLA, mas o eletrólito fica em uma camada de vidro absorvente – um pano de vidro especial (manta de fibra de vidro) impregnado com eletrólito – e está localizado entre as placas de chumbo-cálcio. Este é o tipo mais econômico de bateria VRLA e se tornou muito popular nos últimos anos. Uma das principais vantagens das baterias AGM é que sua resistência interna é significativamente menor que a das baterias inundadas. Portanto, essas baterias podem suportar temperaturas mais altas e também descarregar mais lentamente. Ao contrário das baterias inundadas, as baterias AGM são seladas e requerem menos ou nenhuma ventilação. Eles não são perigosos, resistentes a baixas temperaturas, relativamente leves, menos propensos ao calor (devido à baixa resistência interna) e podem reter uma carga estática por um longo tempo. No entanto, esse tipo de vida útil da bateria pode ser bastante baixa em comparação com as baterias inundadas e de gel, normalmente de 6 a 10 anos. Como regra, eles são uma excelente escolha para um sistema solar fora da rede.
Baterias de chumbo-ácido seladas em gel
As baterias de gel (do inglês Gelled Electrolite) usam o sistema VRLA, mas com um eletrólito em gel. Na verdade, ele usa um ácido ligado com um estabilizador especial de formação de gel (gel de sílica – dióxido de silício coloidal) para formar um eletrólito espesso do tipo gel. O gel está localizado entre as placas de chumbo em forma de gelatina e ocupa quase todo o espaço entre elas. Devido a tal dispositivo, essas baterias são mais fortes, mais duráveis, livres de manutenção e altamente resistentes a vibrações e choques, funcionam bem em altas e baixas temperaturas, têm um longo ciclo de vida, é impossível drenar as placas ou descartá-las. A viscosidade do eletrólito torna as células menos propensas a vazar se danificadas, funcionam muito bem em altas taxas de descarga e geralmente duram mais do que as baterias AGM.
No entanto, as baterias GEL têm mais desvantagens do que outros tipos de baterias, o que as torna menos populares. Essas baterias não são ventiladas e descarregam um pouco mais rápido do que as células inundadas. Outros pontos negativos incluem perfis de carregamento estreitos que são facilmente danificados se não forem carregados corretamente, capacidade insuficiente de amp-hora e sua baixa tensão de carregamento pode levar a sobrecarga acidental. Isso é importante na aplicação em sistemas de energia solar onde a geração de energia é variável e pode causar essa recarga. Além desses contras, as baterias de gel são mais caras do que as baterias de chumbo-ácido inundadas.
Baterias de chumbo-carbono
As baterias de chumbo-carbono são baterias de chumbo-ácido do tipo VRLA seladas avançadas que usam uma placa positiva de chumbo comum (agindo como ânodo) e uma placa negativa de carbono (composta) (agindo como cátodo). O carbono atua como uma espécie de “supercapacitor” que permite o carregamento e descarregamento mais rápido da bateria e prolonga a vida útil de uma carga parcial. Assim como as baterias de gel seladas convencionais, as baterias de chumbo-carbono também são seladas e normalmente usam um eletrólito de gel para aumentar a segurança e reduzir os custos operacionais.Elas têm uma vida útil mais longa do que as baterias de chumbo-ácido convencionais. Existem várias empresas que fabricam baterias de chumbo-carbono com nano-carbono ou ligas catódicas avançadas para proporcionar uma vida útil mais longa. Entre elas, por exemplo, as marcas japonesas GS Yuasa e YHI Power, também anunciadas pela fabricante chinesa Narada.
Baterias tubulares de gel OPzV
Um dos tipos mais populares e usados de baterias de dispositivos de enchimento são as baterias OPzV (do alemão Ortsfest PanZerplatte Verschlossen – “placa tubular fechada estacionária”). Essas baterias VRLA de célula única de gel tubular (2V) são conectadas em série para formar baterias de ciclo profundo de 24 V ou 48 V. São fundamentalmente diferentes de outras baterias em termos de montagem, e são placas tubulares positivas e negativas manchadas planas. Algum os elementos dessas baterias (2V) são feitos na forma de caixas feitas de plástico transparente especial (material SAN – estireno-acrilonitrila, altamente resistente a danos mecânicos, ataque químico, não inflamável). Portanto, o nível de eletrólito em caixas transparentes é sempre claramente visível, seu máximo e mínimo são marcados. As baterias tubulares de gel têm uma longa vida útil (até 20 anos), resistência mecânica significativa das próprias placas e baixa manutenção – é necessário adicionar água cerca de 1 vez em 1-2 anos. As baterias OPzV também têm um dos ciclos de vida mais longos de qualquer bateria: até 5.000 ciclos (15 anos) a 20% DOD e 3.000 ciclos a 40% DOD (sujeito a certos parâmetros de carregamento e mantendo a faixa de temperatura correta, normalmente 15-30 °C). COM).
baterias de íon de lítio
As baterias de íons de lítio são consideradas o melhor tipo de bateria de armazenamento de energia solar hoje devido à sua alta densidade de energia e eficiência superior. Nos últimos anos, essas baterias se tornaram mais populares entre os proprietários de módulos solares do que as baterias de chumbo-ácido. Apesar do fato de que essa tecnologia se tornou comercialmente disponível apenas 15-20 anos atrás, as baterias de íons de lítio rapidamente se tornaram muito populares em eletrônicos de consumo (smartphones, laptops) devido ao seu peso relativamente leve e alta densidade de energia / potência armazenada. Essas vantagens levaram ao fato de serem preferidos para serem instalados em veículos elétricos e sistemas solares domésticos.
Embora as baterias de lítio sejam mais caras do que outros tipos de baterias, elas têm muitas vantagens que compensam seu preço. Isso inclui vida útil mais longa (varia de 3.000 a 5.000 ciclos), uso mais eficiente de energia, sem necessidade de manutenção, descargas mais profundas (maior capacidade de armazenamento), sem desgaseificação e muito mais. As baterias de íons de lítio são muito menores e mais leves para a mesma capacidade, mas também podem ser profundamente descarregadas em 80-90% de sua capacidade total sem comprometer a vida útil da bateria. Sua carga/descarga alta e eficiente ajuda a otimizar a geração de energia solar. A propósito, a capacidade de carregar rapidamente é uma grande vantagem para uso em veículos elétricos e sistemas de energia solar fora da rede, pois o tempo de carregamento lento das baterias de chumbo-ácido é uma grande desvantagem para os consumidores.
Acredita-se que as baterias de íons de lítio sejam a melhor escolha para painéis solares hoje. No entanto, as células de lítio individuais têm densidades de energia muito altas e podem ficar quentes durante o uso, portanto, podem exigir sistemas de controle sofisticados para controlar a temperatura e a tensão da célula.
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Existem também alguns tipos menos comuns de baterias que podem ser usadas na indústria solar. Por exemplo, baterias de sal de níquel, que são caracterizadas pela resistência a temperaturas extremas, altas e baixas temperaturas, alta umidade. Além disso, eles são feitos de materiais ecológicos que podem ser facilmente reciclados – Fe, Ni, Al, alumina, sal. Mas, apesar das muitas vantagens sobre os dispositivos de chumbo-ácido, essas baterias são as mais caras.
Outro tipo são as baterias blindadas feitas com base em placas de chumbo positivo no chamado “shell” – um estojo feito de ebonite ou fibra de vidro. Essas baterias são estacionárias, de tração, solares. Dispositivos deste tipo fornecem alimentação confiável em condições difíceis de operação, durante sobrecargas. Suporta 850-1600 ciclos.
Um recém-chegado à indústria de armazenamento de energia doméstica é a bateria de água do mar. Ao contrário de outras baterias, essas baterias não contêm metais pesados, mas usam eletrólitos com água do mar. Enquanto as baterias que usam metais pesados, incluindo chumbo-ácido e íons de lítio, devem ser descartadas por meio de processos especiais, uma bateria marítima pode ser facilmente reciclada. No entanto, como uma nova tecnologia, as baterias de água do mar ainda não foram suficientemente testadas em operação e não são amplamente utilizadas.
Nos artigos a seguir, falaremos sobre outros fatores que influenciam a escolha de uma bateria de bateria solar – sobre o que mais você precisa considerar ao comprar este dispositivo para que seu sistema solar funcione com eficiência.