A energia elétrica é a espinha dorsal da vida moderna. Ela movimenta indústrias, ilumina cidades, conecta pessoas e impulsiona a inovação em praticamente todos os setores da economia. Em um cenário de crescente demanda por fontes renováveis e sustentáveis, garantir o fornecimento contínuo e estável de energia se tornou um dos maiores desafios do setor elétrico.
É nesse contexto que os sistemas de armazenamento de energia por bateria, conhecidos como BESS (Battery Energy Storage Systems), ganham protagonismo. Essa tecnologia permite que fontes de energia intermitentes, como solar e eólica, possam ser armazenadas. Neste artigo, você vai entender como funcionam os BESS, onde eles são aplicados, quais são suas vantagens e os desafios que ainda precisam ser superados.
Como o BESS funciona?
A tecnologia do sistema de armazenamento de energia em bateria (BESS) funciona como uma reserva estratégica de eletricidade durante períodos de baixa geração ou quando há excesso de produção. Dessa forma, o BESS opera em dois modos principais: carga e descarga, em que durante a fase de carga, o sistema armazena a energia elétrica convertendo-a em energia química nas baterias. Já na fase de descarga, esse processo é invertido: a energia química é convertida novamente em eletricidade e disponibilizada para o sistema elétrico, ajudando a estabilizar a rede, evitar blecautes ou reduzir picos de demanda.
Vantagens do sistema de armazenamento de energia por bateria (BESS)
O uso de sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) traz vantagens para quem consome a energia elétrica e também para o fornecedor. Uma vez que essa tecnologia é vital para aumentar a confiabilidade e a viabilidade das fontes renováveis, como solar e eólica, cuja produção pode variar de acordo com as condições climáticas.
Com o apoio de um BESS, é possível suavizar essas oscilações e garantir um fornecimento contínuo de energia (24 horas por dia, sete dias por semana) independentemente da incidência solar ou da velocidade do vento. Além disso, os sistemas de armazenamento ajudam a proteger consumidores contra instabilidades e quedas na rede elétrica. A seguir, destacamos as principais vantagens:
Ganhos ambientais
Ao integrar baterias a sistemas de energia renovável (em residências, empresas ou instalações industriais) há uma redução direta na emissão de poluentes. Isso contribui para a descarbonização da matriz energética e para o combate às mudanças climáticas.
Redução de custos com energia
Armazenar energia quando ela é mais barata (ou gerada localmente, por exemplo, por painéis solares) e utilizá-la em horários de pico tarifário é uma forma eficaz de economizar. Essa estratégia de gestão do consumo, conhecida como “arbitragem de energia”, reduz a conta de luz, principalmente em mercados com tarifas horárias diferenciadas.
Menor dependência da rede
Em momentos de instabilidade, como picos de demanda ou eventos climáticos severos, o BESS assegura o fornecimento contínuo de eletricidade. Isso se traduz em mais segurança energética para consumidores residenciais, comerciais e industriais.
Fornecimento ininterrupto
O sol nem sempre está brilhando, e o vento nem sempre está soprando. Por isso, o armazenamento em bateria cumpre um papel estratégico: guardar o excedente gerado em momentos favoráveis para garantir energia nos momentos em que a geração cai.
Resiliência e continuidade
Sistemas de armazenamento oferecem backup em caso de falhas ou interrupções na rede. Essa capacidade é especialmente importante para hospitais, data centers, indústrias e outras operações que não podem parar.
Principais componentes de um sistema BESS
Um sistema de armazenamento de energia em bateria (BESS) é composto por diversos elementos que trabalham em conjunto para garantir uma operação eficiente, segura e inteligente. A seguir, destacamos os principais:
Baterias
As baterias são o coração do sistema BESS, responsáveis por armazenar a energia elétrica que será utilizada posteriormente. Existem diferentes tecnologias disponíveis, cada uma com características específicas de desempenho, durabilidade e aplicação:
- Íons de lítio: atualmente, são as mais utilizadas devido a sua densidade energética, longa vida útil, baixa taxa de autodescarga e boa eficiência de conversão. Essa tecnologia é amplamente aplicada em sistemas comerciais, industriais e até mesmo residenciais. Além disso, possuem resposta rápida e capacidade de suportar múltiplos ciclos de carga e descarga sem degradação acentuada;
- Baterias de fluxo: comumente usadas em sistemas de grande escala, como usinas de energia ou sistemas de backup para redes críticas. A diferença para as baterias convencionais é que as de fluxo armazenam energia em eletrólitos líquidos separados por membranas, o que permite ciclos de vida mais longos, facilidade de manutenção e maior estabilidade térmica. São mais usadas em projetos que exigem altos volumes de armazenamento com profundidade de descarga constante.
BMS – Sistema de Gestão da Bateria
O Battery Management System (BMS) é o componente responsável por monitorar e proteger as baterias. Ele atua de forma contínua, avaliando parâmetros como:
- Estado de carga (SoC) e estado de saúde (SoH);
- Temperatura de operação de cada célula e do conjunto como um todo;
- Tensão e corrente dos módulos;
- Equilíbrio de carga entre as células.
Esse sistema é importante para prevenir sobrecargas, superaquecimentos, curtos-circuitos e outras condições que poderiam comprometer o desempenho ou a segurança do BESS. Ele também ajuda a prolongar a vida útil das baterias ao operar dentro de limites ideais.
PCS – Sistema de Conversão de Potência
O Power Conversion System (PCS) é o responsável por realizar a conversão elétrica necessária para o funcionamento do sistema:
- Converte a corrente contínua (CC), armazenada nas baterias, em corrente alternada (CA), compatível com a rede elétrica ou com os equipamentos consumidores;
- Também realiza o processo inverso quando necessário para carregar as baterias com energia proveniente da rede ou de fontes renováveis;
- Pode incluir inversores, conversores bidirecionais, transformadores e filtros, de acordo com a aplicação.
Além disso, o PCS garante que a energia seja entregue com a qualidade e os níveis exigidos pela operação, controlando fatores como tensão, frequência e harmônicos.
EMS – Sistema de Gestão de Energia
O Energy Management System (EMS) é considerado o “cérebro” do sistema BESS. Seu papel é estratégico: ele integra todos os componentes e define, com base em algoritmos avançados e em tempo real, a melhor forma de operar o sistema. Entre suas principais funções estão:
- Determinar quando carregar ou descarregar as baterias, de acordo com a demanda, preços de energia, disponibilidade da rede ou previsão de geração renovável;
- Otimizar o uso da energia armazenada com foco em eficiência, economia ou resiliência, dependendo da aplicação;
- Realizar a comunicação entre os BMS, PCS, a rede elétrica e, quando aplicável, sistemas fotovoltaicos ou eólicos integrados.
O EMS pode ainda ser integrado a plataformas baseadas em nuvem e utilizar inteligência artificial ou machine learning para prever comportamentos futuros, identificar padrões de consumo e realizar manutenção preditiva.
O papel do BESS no curtailment
O BESS desempenha uma função importante para a problemática do curtailment, que é a redução da geração de energia renovável devido à limitação da rede ou outras razões. Com os sistemas de armazenamento, a energia excedente que antes seria descartada pode ser captada e armazenada para uso posterior, quando a demanda estiver mais alta ou quando a rede permitir o despacho. Portanto, essa tecnologia permite o aproveitamento da geração renovável, como também melhora o retorno econômico dos projetos, diminui a ociosidade da infraestrutura instalada e reduz a necessidade de investimentos emergenciais em reforços de rede.
Além disso, o BESS permite o deslocamento da geração no tempo, oferecendo flexibilidade ao operador do sistema e aos geradores, reduzindo pressões sobre o despacho centralizado e contribuindo para uma integração mais eficiente das renováveis ao SIN (Sistema Interligado Nacional).
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