Como funcionam os sistemas de armazenamento de energia em baterias?

Um sistema de armazenamento de energia em baterias, comumente conhecido como BESS, utiliza bancos de baterias recarregáveis ​​para armazenar o excesso de eletricidade da rede ou de fontes renováveis ​​para uso posterior. Com o avanço das tecnologias de energia renovável e redes inteligentes, os sistemas BESS desempenham um papel cada vez mais vital na estabilização do fornecimento de energia e na maximização do valor da energia limpa. Mas como exatamente esses sistemas funcionam?
Etapa 1: Banco de baterias
A base de qualquer sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS) é o meio de armazenamento de energia: as baterias. Vários módulos de bateria, ou "células", são interligados para formar um "banco de baterias" que fornece a capacidade de armazenamento necessária. As células mais comumente usadas são as de íon-lítio, devido à sua alta densidade de potência, longa vida útil e capacidade de carregamento rápido. Outras composições químicas, como baterias de chumbo-ácido e de fluxo, também são usadas em algumas aplicações.
Etapa 2: Sistema de Conversão de Energia
O banco de baterias se conecta à rede elétrica por meio de um sistema de conversão de energia (PCS). O PCS consiste em componentes eletrônicos de potência, como um inversor, um conversor e filtros, que permitem o fluxo de energia em ambas as direções entre a bateria e a rede. O inversor converte a corrente contínua (CC) da bateria em corrente alternada (CA) que a rede utiliza, e o conversor faz o processo inverso para carregar a bateria.
Etapa 3: Sistema de gerenciamento de bateria
Um sistema de gerenciamento de baterias, ou BMS, monitora e controla cada célula individual dentro do banco de baterias. O BMS balanceia as células, regula a tensão e a corrente durante a carga e a descarga e protege contra danos causados ​​por sobrecarga, sobrecorrente ou descarga profunda. Ele monitora parâmetros-chave como tensão, corrente e temperatura para otimizar o desempenho e a vida útil da bateria.
Etapa 4: Sistema de Refrigeração
Um sistema de refrigeração remove o excesso de calor das baterias durante o funcionamento. Isso é fundamental para manter as células dentro da faixa de temperatura ideal e maximizar a vida útil. Os tipos mais comuns de refrigeração são a refrigeração líquida (por meio da circulação de fluido refrigerante através de placas em contato com as baterias) e a refrigeração a ar (utilizando ventiladores para forçar a passagem de ar através dos compartimentos das baterias).
Etapa 5: Operação
Durante períodos de baixa demanda de eletricidade ou alta produção de energia renovável, o sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS) absorve o excesso de energia por meio do sistema de conversão de energia e a armazena no banco de baterias. Quando a demanda é alta ou as energias renováveis ​​não estão disponíveis, a energia armazenada é devolvida à rede elétrica através do inversor. Isso permite que o BESS "desloque temporalmente" a energia renovável intermitente, estabilize a frequência e a tensão da rede e forneça energia de reserva durante interrupções.
O sistema de gerenciamento de baterias monitora o estado de carga de cada célula e controla a taxa de carga e descarga para evitar sobrecarga, superaquecimento e descarga profunda das baterias, prolongando sua vida útil. Além disso, o sistema de resfriamento trabalha para manter a temperatura geral da bateria dentro de uma faixa de operação segura.
Em resumo, um sistema de armazenamento de energia em baterias utiliza baterias, componentes eletrônicos de potência, controles inteligentes e gerenciamento térmico de forma integrada para armazenar o excesso de eletricidade e liberar energia sob demanda. Isso permite que a tecnologia BESS maximize o valor das fontes de energia renováveis, torne as redes elétricas mais eficientes e sustentáveis ​​e apoie a transição para um futuro energético com baixas emissões de carbono.

Com o crescimento de fontes de energia renováveis, como a solar e a eólica, os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS, na sigla em inglês) em larga escala desempenham um papel cada vez mais importante na estabilização das redes elétricas. Um sistema de armazenamento de energia em baterias utiliza baterias recarregáveis ​​para armazenar o excesso de eletricidade da rede ou de fontes renováveis ​​e devolvê-la à rede quando necessário. A tecnologia BESS ajuda a maximizar a utilização de energia renovável intermitente e melhora a confiabilidade, a eficiência e a sustentabilidade da rede como um todo.
Um sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS) normalmente consiste em vários componentes:
1) Bancos de baterias compostos por múltiplos módulos ou células de bateria para fornecer a capacidade de armazenamento de energia necessária. As baterias de íon-lítio são as mais utilizadas devido à sua alta densidade de potência, longa vida útil e capacidade de carregamento rápido. Outras composições químicas, como baterias de chumbo-ácido e de fluxo, também são utilizadas.
2) Sistema de conversão de energia (PCS) que conecta o banco de baterias à rede elétrica. O PCS consiste em um inversor, um conversor e outros equipamentos de controle que permitem o fluxo de energia em ambas as direções entre a bateria e a rede.
3) Sistema de gerenciamento de bateria (BMS) que monitora e controla o estado e o desempenho das células individuais da bateria. O BMS equilibra as células, protege contra danos causados ​​por sobrecarga ou descarga profunda e monitora parâmetros como tensão, corrente e temperatura.