Armazenamento de Energia Solar: Como Funcionam as Baterias em Sistemas Off-Grid e Híbridos

Painel solar só gera energia enquanto há sol. Se a ideia é usar essa energia à noite, ou durante uma queda da rede, ela precisa ser guardada em algum lugar. Existem duas formas de fazer isso: na rede da distribuidora, como crédito, ou numa bateria instalada no próprio imóvel. Este artigo trata da segunda: como funciona o armazenamento em baterias, em que tipo de sistema ele aparece e quando faz sentido pagar por ele em Natal e no interior do Rio Grande do Norte.

Se você ainda não conhece o caminho básico da energia (painel, inversor, quadro de distribuição e rede), comece pelo guia de como funciona a energia solar. Os componentes que ele apresenta continuam valendo aqui. A diferença é que entra um elemento novo no meio do caminho.

Rede ou bateria: as duas formas de “guardar” energia solar

Na grande maioria dos telhados do RN não existe bateria nenhuma. São sistemas on-grid: o excedente gerado ao meio-dia é injetado na rede da Neoenergia Cosern e vira crédito em kWh, usado para abater o consumo da noite e dos meses seguintes. É o Sistema de Compensação de Energia Elétrica (SCEE), regulado pela ANEEL. Nesse modelo a rede funciona como uma bateria contábil. Você não guarda os elétrons, guarda o direito de consumir a mesma quantidade depois. E ninguém paga em dinheiro pela energia injetada: ela vira crédito, não venda.

A bateria física faz outra coisa. Ela armazena energia química no próprio imóvel e devolve essa energia quando os painéis não estão gerando, sem depender da rede. É isso que permite manter a casa ligada quando falta luz, ou ter energia num lugar onde a rede da Cosern simplesmente não chega.

São soluções para problemas diferentes. O crédito reduz a conta. A bateria dá autonomia.

Como uma bateria se encaixa no sistema solar

Num sistema com armazenamento, o caminho da energia ganha uma etapa:

1. Os painéis geram corrente contínua durante o dia, como em qualquer sistema.
2. O inversor (ou controlador de carga) decide para onde ela vai: primeiro abastece o que está ligado na casa naquele momento; o que sobra carrega a bateria.
3. Com a bateria cheia, o excedente é injetado na rede (no sistema híbrido) ou simplesmente deixa de ser aproveitado (no off-grid).
4. À noite, ou quando a geração cai, a bateria descarrega e o inversor converte essa energia em corrente alternada para as tomadas.

O equipamento que coordena tudo isso é o inversor híbrido, ou, em sistemas off-grid, um conjunto de inversor e controlador de carga. Um inversor on-grid comum não sabe administrar bateria. Por isso, adicionar armazenamento a um sistema existente quase sempre envolve trocar ou complementar o inversor.

Off-grid e híbrido: as duas configurações com bateria

Sistema off-grid

O sistema off-grid não tem nenhuma ligação com a rede da distribuidora. Tudo o que o imóvel consome vem dos painéis ou da bateria. Não há crédito, conta da Cosern nem homologação, e também não há para onde correr se a bateria acabar.

Por isso o off-grid é dimensionado de um jeito bem mais conservador que o on-grid. O projeto precisa considerar:

• O consumo diário real, aparelho por aparelho, incluindo o que funciona à noite;
• Os dias de autonomia, ou seja, quantos dias seguidos de pouca geração o sistema precisa aguentar sem ficar no escuro;
• A potência de pico, porque um motor de bomba ou um freezer puxa muito mais corrente na partida do que em funcionamento.

No RN, o off-grid aparece principalmente em propriedades rurais longe da rede: um poço com bomba no sertão, uma casa de sítio, uma estrutura de apoio na roça. A irradiação alta e regular do semiárido ajuda bastante, já que os dias seguidos sem sol são raros, mas não dispensa um banco de baterias bem dimensionado.

Sistema híbrido

O sistema híbrido continua conectado à rede e continua no SCEE, gerando créditos como um on-grid. A diferença é a bateria, que entra em ação em duas situações:

• Queda de energia: o sistema on-grid comum desliga quando a rede cai, por uma proteção de segurança chamada anti-ilhamento. O híbrido também se desconecta da rede, mas continua alimentando os circuitos ligados à bateria. Dependendo do modelo de inversor, a transferência acontece em frações de segundo.
• Uso no horário sem sol: parte da energia gerada de dia pode ser guardada para consumo à noite, em vez de ir toda para a rede como crédito.

Um detalhe que muda o projeto: na maioria das instalações híbridas, a bateria não segura a casa inteira. Ela alimenta um quadro de cargas essenciais, separado do quadro principal: geladeira, iluminação, tomadas da internet e do computador, bomba d’água, portão. Ar-condicionado e chuveiro elétrico, que são as maiores cargas de uma casa potiguar, normalmente ficam de fora, porque exigiriam um banco de baterias muito maior e mais caro.

Como continua ligado à rede, o híbrido passa pela mesma homologação na Cosern que um sistema on-grid, com projeto, solicitação de acesso, vistoria e troca para medidor bidirecional.

Lítio ou chumbo-ácido: os tipos de bateria

Hoje, praticamente toda bateria usada em energia solar é de uma destas duas famílias.

Chumbo-ácido (estacionária). É a tecnologia mais antiga e mais barata na compra. As baterias estacionárias, projetadas para ciclos de carga e descarga, são diferentes da bateria de carro, que não serve para esse uso. A desvantagem é a vida útil curta quando descarregadas profundamente: para durar, o uso costuma ficar limitado a cerca de metade da capacidade nominal. Também são pesadas, pedem mais cuidado com ventilação e perdem rendimento rápido em calor.

Lítio (principalmente LiFePO4, lítio-ferro-fosfato). Custam mais na compra, mas aceitam descargas bem mais profundas, aguentam muito mais ciclos ao longo da vida, ocupam menos espaço e vêm com um sistema de gerenciamento eletrônico (BMS) que protege contra sobrecarga, descarga excessiva e temperatura alta. É a química que domina os sistemas híbridos residenciais e a que mais cresce nos off-grid.

Na comparação de custo, o que importa não é o preço da bateria, e sim o custo por kWh efetivamente usado ao longo da vida útil. Uma bateria de chumbo-ácido mais barata, que só pode ser descarregada pela metade e precisa ser trocada mais cedo, costuma sair mais cara no fim das contas do que uma de lítio.

Os números que definem uma bateria

Três especificações aparecem em qualquer proposta de sistema com armazenamento, e vale entender cada uma:

• Capacidade (kWh): quanta energia a bateria guarda. Uma bateria de 5 kWh mantém uma carga de 500 W ligada por cerca de 10 horas, na teoria.
• Profundidade de descarga (DoD): quanto dessa capacidade pode ser usado sem encurtar a vida útil. Uma bateria de 10 kWh com DoD de 90% entrega 9 kWh úteis. Com DoD de 50%, entrega 5 kWh.
• Potência (kW): quanta energia ela consegue entregar ao mesmo tempo. Uma bateria pode ter capacidade de sobra e mesmo assim não conseguir partir uma bomba ou um ar-condicionado, se a potência de descarga for baixa.

Na prática, o dimensionamento começa pela lista do que precisa ficar ligado e por quanto tempo, nunca pelo tamanho da bateria.

Calor e bateria: o cuidado específico do RN

Baterias, principalmente as de chumbo-ácido, perdem vida útil quando trabalham quentes, e o clima de Natal e do interior do estado não ajuda. Uma bateria instalada num quarto de despejo sem ventilação, num telhado ou encostada numa parede que pega sol da tarde vai durar menos do que o fabricante promete.

O local de instalação faz parte do projeto: ambiente coberto, ventilado e protegido do sol direto, com espaço para manutenção e longe de umidade. No litoral, vale somar a isso os cuidados com maresia nas conexões e nos terminais. As de lítio toleram melhor o calor e o BMS corta a operação se a temperatura passar do limite, mas o local continua importando.

Bateria reduz a conta de luz?

Essa é a pergunta mais comum, e a resposta honesta é: na maioria dos imóveis conectados à rede no RN, a bateria não se paga pela economia na fatura.

O motivo está no próprio SCEE. Para quem tem sistema on-grid, a energia injetada de dia já volta como crédito para abater o consumo da noite. A bateria só “economiza” a diferença entre usar a energia guardada no próprio imóvel e usar o crédito, e essa diferença é pequena:

• Para sistemas homologados a partir de 2023, a energia compensada paga uma parcela crescente do Fio B. A energia que sai da bateria não passa pela rede e escapa dessa cobrança. É um ganho real, mas limitado.
• Por outro lado, toda bateria perde um pouco de energia no ciclo de carga e descarga, e tem vida útil menor que a dos painéis, o que significa uma troca durante a vida do sistema.
• O custo de disponibilidade e a contribuição de iluminação pública continuam sendo cobrados de qualquer forma.

Feita a conta, o tempo de retorno de um sistema com bateria fica bem mais longo que o de um on-grid puro, que no RN já se paga em poucos anos (o artigo sobre retorno do investimento em energia solar no RN mostra esse cálculo). Por isso, quem procura só economia normalmente faz melhor negócio com um sistema on-grid bem dimensionado.

O valor da bateria está em outro lugar: autonomia e continuidade. E, para muita gente, isso vale o investimento.

Quando o armazenamento faz sentido

A bateria se justifica quando parar custa caro ou quando a rede não está disponível:

• Propriedade sem acesso à rede da Cosern, onde estender a rede seria mais caro ou demorado que montar um off-grid;
• Fim de linha e zona rural com quedas longas e frequentes, comuns em parte do interior do estado;
• Cargas que não podem desligar: refrigeração de mercadoria, bomba de irrigação em horário crítico, equipamento médico em casa, servidor, sistema de segurança;
• Home office e pequenos negócios em que uma queda de algumas horas significa trabalho parado;
• Bombeamento de água no semiárido, em que guardar água numa caixa elevada às vezes resolve melhor que guardar energia numa bateria. É uma alternativa que vale comparar no projeto, como explicamos no artigo sobre energia solar para o agronegócio.

Já para uma casa ou apartamento em Natal, Parnamirim ou outro município da região metropolitana, com quedas raras e curtas, o on-grid continua sendo a escolha mais econômica. A comparação completa está no artigo sobre as vantagens do sistema on-grid.

Dá para começar sem bateria e adicionar depois?

Dá, e muitas vezes é o caminho mais sensato. Quem instala hoje um sistema on-grid e acha que pode querer bateria no futuro tem duas opções:

• Escolher desde já um inversor híbrido, que funciona como on-grid enquanto não houver bateria e aceita o banco de armazenamento depois, sem troca de equipamento;
• Manter o inversor on-grid e, no futuro, acrescentar um inversor de bateria em paralelo, solução conhecida como acoplamento em corrente alternada.

A primeira costuma ser mais simples e barata no longo prazo, mas encarece um pouco o projeto inicial. Vale decidir isso na visita técnica, com base no perfil de quedas do local e nos planos para o imóvel.

Quer saber se o seu imóvel precisa de bateria?

A BG Solar avalia o seu consumo, o histórico de quedas de energia no local e o que precisa continuar funcionando sem rede, e indica se um sistema on-grid resolve ou se vale investir em armazenamento, sem empurrar bateria para quem não precisa. Cuidamos do projeto, da instalação e da homologação em Natal, na região metropolitana e em todo o Rio Grande do Norte.

Falar com a BG Solar no WhatsApp

Perguntas frequentes

Qual a diferença entre sistema off-grid e híbrido?

O off-grid não tem ligação com a rede da distribuidora: tudo vem dos painéis e da bateria, sem créditos de energia. O híbrido continua conectado à rede e participa do SCEE, gerando créditos como um sistema on-grid, mas também tem bateria para manter cargas essenciais funcionando durante quedas de energia.

Com bateria, a casa fica ligada normalmente quando falta energia?

Depende do dimensionamento. Na maioria dos sistemas híbridos residenciais, a bateria alimenta um quadro de cargas essenciais, como geladeira, iluminação, internet e bomba d’água. Ar-condicionado e chuveiro elétrico normalmente ficam de fora, porque exigiriam um banco de baterias muito maior.

Quanto tempo dura uma bateria de energia solar?

Depende da química, da profundidade de descarga e da temperatura do ambiente. As de lítio (LiFePO4) suportam muito mais ciclos que as de chumbo-ácido e duram vários anos a mais em uso diário. Em ambos os casos, a bateria dura menos que os painéis, então uma troca durante a vida do sistema faz parte da conta.

Ter bateria dispensa a homologação na Cosern?

Só no sistema off-grid, que não se conecta à rede. O sistema híbrido continua ligado à rede da distribuidora e precisa da mesma homologação de um sistema on-grid: projeto, solicitação de acesso, vistoria e medidor bidirecional.

Posso usar bateria de carro num sistema solar?

Não é recomendado. Bateria automotiva é feita para entregar muita corrente por poucos segundos na partida do motor, não para ciclos diários de carga e descarga. Usada em sistema solar, ela se degrada rapidamente. O correto é usar baterias estacionárias de chumbo-ácido ou, de preferência, baterias de lítio próprias para armazenamento.