O que é o acoplamento CA da bateria?

À medida que os sistemas de armazenamento de energia se tornam cada vez mais comuns em aplicações residenciais, comerciais e industriais, mais utilizadores começam a concentrar-se numa questão aparentemente básica, mas crítica: como se integra exatamente uma bateria num sistema de energia solar?

Em projectos do mundo real, uma bateria não é algo que possa ser simplesmente “ligado e utilizado”. A forma como se liga aos painéis solares, aos inversores e à rede eléctrica afecta diretamente a flexibilidade do sistema, a eficiência global e a facilidade de expansão futura. Entre as arquitecturas disponíveis, o acoplamento CA da bateria é uma das soluções mais amplamente adoptadas e comummente aceites atualmente.

O acoplamento CA define se a bateria é ligada no lado CA ou no lado CC do sistema, bem como a forma como a energia eléctrica é convertida durante a carga e a descarga. A compreensão deste conceito não só ajuda a determinar se o acoplamento CA é adequado para o seu projeto, como também permite uma comparação mais informada entre o acoplamento CA e o acoplamento CC.

Nas secções seguintes, explicaremos o que é o acoplamento CA da bateria, como funciona, como difere do acoplamento CC e para que aplicações é mais adequado, ajudando-o a tomar uma decisão mais clara e fiável.

O que é o acoplamento CA da bateria?

O acoplamento CA da bateria refere-se a uma arquitetura de sistema em que a bateria está ligada ao lado CA de um sistema solar ou de energia através de um inversor de armazenamento de energia dedicado.

Em termos simples, o sistema fotovoltaico e o sistema de armazenamento de energia funcionam de forma independente, mas estão ligados ao mesmo barramento CA. A bateria não está diretamente ligada ao lado DC dos módulos solares; em vez disso, carrega e descarrega através de energia AC.

Devido a esta arquitetura “desacoplada”, o acoplamento CA é particularmente comum em aplicações que requerem uma elevada flexibilidade do sistema, especialmente quando as baterias são adicionadas a uma instalação solar existente numa fase posterior.

Como funciona o acoplamento CA da bateria?

Compreender como funciona o acoplamento CA significa essencialmente seguir o fluxo de eletricidade através do sistema, que pode ser dividido no processo de carga e no processo de descarga.

Processo de carregamento

a) A energia CC gerada por módulos solares ou outras fontes CC é primeiro convertida em energia CA pelo inversor fotovoltaico.
b) A energia CA convertida flui para o barramento CA e é primeiramente utilizada para alimentar cargas locais, satisfazendo a procura de eletricidade em tempo real.
c) Quando há excesso de energia no barramento CA, o excesso de energia CA é convertido novamente em CC pelo inversor de armazenamento de energia e armazenado na bateria.

Processo de descarga

a) Quando a energia da bateria é necessária, a energia CC armazenada na bateria é convertida em energia CA pelo inversor de armazenamento (CC→CA).
b) A energia CA convertida pode então ser fornecida diretamente a cargas locais ou introduzida na rede para fornecimento de eletricidade ou comércio de energia.

Através desta coordenação, consegue-se uma conversão bidirecional entre CC e CA, permitindo que a bateria se ligue sem problemas a redes CA ou a cargas CA e efectue cargas e descargas flexíveis.

Prós e contras do acoplamento bateria-AC

Como qualquer arquitetura de sistema, o acoplamento CA tem vantagens e limitações, que devem ser avaliadas com base em cenários de aplicação específicos.

Vantagens

Elevada flexibilidade

O sistema de armazenamento de energia funciona em paralelo com o sistema fotovoltaico ou com a rede no lado AC, permitindo um funcionamento independente e coordenado. No caso de uma falha na rede, o sistema pode mudar rapidamente para o modo fora da rede para fornecer energia a cargas críticas.

Forte compatibilidade

Os sistemas acoplados a CA integram-se perfeitamente nas redes ou equipamentos de CA existentes, normalmente sem exigir grandes modificações no sistema. Suportam combinações de inversores fotovoltaicos e dispositivos de armazenamento de diferentes marcas e modelos.

Excelente escalabilidade

O acoplamento CA é ideal para adicionar baterias a sistemas fotovoltaicos existentes. Não é limitado pela potência nominal de um único dispositivo e permite a expansão gradual da capacidade solar ou do armazenamento de baterias para satisfazer futuras necessidades energéticas.

Desvantagens

Eficiência energética relativamente baixa

A energia solar tem de passar por duas conversões - DC→AC→DC - antes de ser armazenada na bateria. Cada conversão introduz perdas, resultando em menor eficiência global em comparação com os sistemas acoplados em corrente contínua.

Custo de hardware mais elevado

É necessário um inversor de armazenamento de energia adicional, o que aumenta os custos globais do equipamento.

Maior necessidade de espaço

Mais equipamento resulta em maiores requisitos de espaço, colocando maiores exigências nas condições do local e na disposição do sistema.

A principal vantagem dos sistemas de baterias solares com acoplamento CA reside na sua facilidade de instalação e no investimento inicial relativamente baixo.

Além disso, nos sistemas acoplados a CA, tanto os painéis solares como a rede eléctrica podem carregar a bateria. Mesmo quando a produção solar é insuficiente, a bateria pode ainda ser carregada a partir da rede, melhorando a disponibilidade global do sistema.

Acoplamento AC vs Acoplamento DC

Nos sistemas acoplados a CC, a energia CC dos painéis solares flui diretamente para o inversor de armazenamento. Parte da energia é convertida em AC para cargas locais ou exportação para a rede, enquanto a parte restante carrega a bateria diretamente ou através de um conversor DC-DC.

Item de comparação	Acoplamento AC	Acoplamento DC
Caminho de conversão de energia	CC → CA → CC	DC → DC
Eficiência do sistema	Ligeiramente inferior	Mais alto
Complexidade da instalação	Mais fácil, especialmente para sistemas fotovoltaicos existentes	Mais complexo, especialmente no caso de reabilitações
Configuração do inversor	Inversor fotovoltaico + inversor de armazenamento	Inversor de armazenamento
Flexibilidade do sistema	Elevada e forte compatibilidade multimarcas	Requisitos de correspondência do sistema mais baixos ou mais elevados
Aplicações típicas	Readaptação de baterias, expansão faseada	Novos projectos que dão prioridade a uma elevada eficiência

De um modo geral, o acoplamento AC é ideal para sistemas flexíveis e de reequipamento, enquanto o acoplamento DC é mais adequado para novas instalações que dão prioridade à máxima eficiência do sistema.

Quer se trate de sistemas acoplados em CC ou em CA, o inversor de armazenamento de energia funciona frequentemente como o componente central de todo o sistema. Desempenha um papel crítico na coordenação da produção solar, armazenamento de baterias e interação com a rede, ao mesmo tempo que determina a eficiência, fiabilidade e escalabilidade globais do sistema.

O Inversores de armazenamento de energia solar da série THon são concebidos para aplicações de armazenamento de energia residenciais e comerciais de pequena dimensão, oferecendo um suporte flexível para energia da rede, energia solar fotovoltaica e integração de baterias numa vasta gama de configurações de sistema.

A série suporta o funcionamento paralelo de até seis unidades, permitindo que a capacidade do sistema seja expandida à medida que os requisitos do projeto aumentam. Com uma eficiência MPPT de até 99%, garante uma recolha de energia eficiente mesmo em condições solares variáveis. Quer seja implementada em novos sistemas de energia híbrida ou utilizada como um componente central para actualizações e readaptações de sistemas, a série THon ajuda a encontrar um equilíbrio entre desempenho, fiabilidade e capacidade de expansão futura.

Quando se deve escolher um sistema de bateria acoplada a CA?

Adicionar armazenamento a um sistema fotovoltaico existente

Para os utilizadores que já têm um sistema solar fotovoltaico e pretendem adicionar armazenamento de energia mais tarde, o acoplamento CA é normalmente a melhor opção, uma vez que evita modificações complexas no sistema.

Planos de expansão futuros

Nos sistemas acoplados em CA, o sistema fotovoltaico e o sistema de armazenamento são relativamente independentes, permitindo a expansão da capacidade no lado CA, conforme necessário.

Cenários de integração multi-energética

Quando é necessário integrar várias fontes de energia, como a solar, a eólica e a rede eléctrica pública, o acoplamento CA permite uma coordenação mais eficaz das entradas e saídas de energia num sistema unificado de gestão de energia.

Elevados requisitos de compatibilidade de equipamentos

Os sistemas acoplados a corrente alternada oferecem uma maior compatibilidade entre diferentes marcas e modelos de equipamento.

Conclusão

Em geral, os sistemas acoplados CA de bateria oferecem vantagens claras em projectos de modernização, expansão de capacidade, integração multi-energia e aplicações que requerem elevada flexibilidade. Embora a sua eficiência energética seja ligeiramente inferior à dos sistemas acoplados a CC, a sua facilidade de instalação, forte compatibilidade e excelente capacidade de expansão fazem deles uma escolha madura e fiável para projectos modernos de armazenamento de energia.

Ao selecionar uma arquitetura de sistema, recomenda-se que se avaliem as condições do sistema existente, as restrições orçamentais e o planeamento a longo prazo para determinar a solução de armazenamento de energia mais adequada.