Armazenamento de Energia Solar: Off-Grid vs. Conectado à Rede

No mundo de hoje, a energia solar continuará sendo a solução de energia renovável preferida pela maioria das pessoas. Compreender os tipos mais básicos de sistemas é fundamental. Neste contexto, centraremos a discussão nos sistemas de armazenamento de energia solar, nomeadamente os sistemas isolados da rede (off-grid) e os sistemas conectados à rede (grid-tied). Os sistemas isolados da rede não se conectam à rede elétrica pública, ao passo que os sistemas conectados à rede o fazem. Os sistemas isolados da rede são energeticamente independentes e contam com painéis solares, baterias e inversores que atendem às necessidades energéticas. Já os sistemas conectados à rede dependem da rede elétrica pública e têm capacidade para retirar energia da rede quando a produção solar dos painéis for baixa, bem como injetar energia de volta na rede quando a produção for elevada. Os sistemas isolados da rede são ideais para áreas remotas onde não há acesso à rede elétrica; no entanto, esses sistemas exigem bancos de baterias para armazenar energia durante a noite e em períodos nublados. Em ambientes suburbanos e urbanos, os sistemas conectados à rede funcionam melhor, uma vez que essas áreas dispõem de armazenamento por baterias e não precisam se preocupar com a disponibilidade da rede.

Benefícios Técnicos dos Sistemas de Armazenamento de Energia Solar Off-Grid

Quando se trata de uso independente de energia, os sistemas de armazenamento solar off-grid apresentam vantagens técnicas únicas. A mais importante dessas vantagens é a independência energética total, protegendo os usuários contra contas de energia elétrica elevadas, interrupções no fornecimento de energia e cobranças inconsistentes pelas concessionárias. Esses sistemas utilizam baterias LiFePO4, que oferecem mais de 6000 ciclos e durabilidade em temperaturas extremas. Os sistemas inteligentes de gerenciamento de baterias (BMS), integrados às baterias, abrangem os cenários mais comuns de mau funcionamento das baterias, tais como sobrecarga, altas temperaturas e curtos-circuitos.

Outra grande vantagem é a escalabilidade dos sistemas solares isolados da rede. Comunidades remotas, residências rurais e operações comerciais localizadas em áreas remotas podem instalar sistemas solares isolados da rede e, posteriormente, ampliar esses sistemas com baterias ou painéis adicionais para atender à crescente demanda de energia. Os sistemas isolados da rede também apresentam a vantagem de operarem em silêncio. Em locais com melhor potencial solar que também sejam residenciais ou possuam sensibilidade ao ruído, essa característica é importante, pois esses sistemas utilizam componentes de alta qualidade, células de íon-lítio potentes e eletrônica de potência eficiente, o que reduz ao mínimo os requisitos de manutenção.

Vantagens dos Sistemas de Armazenamento de Energia Solar Conectados à Rede

Ao considerar sistemas de armazenamento de energia solar, os sistemas solares conectados à rede podem oferecer aos usuários benefícios especificamente técnicos, no que diz respeito à forma como se conectam à rede. Do ponto de vista técnico, a economia de custos ou a relação custo-eficácia constitui um grande incentivo: como os usuários optam por utilizar a rede como uma bateria virtual, conseguem dispensar grandes sistemas de armazenamento locais, o que reduz os custos. Esses usuários podem participar da compensação de energia (net metering), ou seja, vender à rede a energia excedente que geraram. Isso resulta em economias nas despesas com energia e reduz o tempo total necessário para recuperar o investimento inicial. No geral, a simplicidade da instalação pode ser atribuída à ausência de geradores de reserva ou de grandes sistemas de baterias.

Os sistemas atuais conectados à rede são capazes de utilizar tecnologia inteligente, o que permite aos usuários visualizar, em tempo real, toda a energia gerada, consumida e utilizada na rede. Essa capacidade oferece ao usuário a oportunidade de otimizar o consumo de energia, de modo a utilizar mais energia solar e menos energia proveniente da rede. Isso reduz a sobrecarga sobre a rede e aumenta a utilização de fontes renováveis, constituindo uma forma de apoio à rede. Esses sistemas podem ser integrados aos sistemas de rede existentes. Eles possuem certificações UL, CE e RoHS.

No uso cotidiano, os sistemas isolados da rede têm sido fundamentais para operações remotas. A longa vida útil em ciclos e a resistência às intempéries do sistema proporcionaram energia ininterrupta, substituindo geradores a diesel caros e eliminando emissões de carbono. Os usuários relataram maior consistência no fornecimento de energia e economias significativas a longo prazo, demonstrando que o sistema resolve eficazmente as necessidades de aplicações fora da rede.

Sistemas conectados à rede tornaram-se populares entre empresários urbanos e proprietários residenciais. Uma pequena loja varejista instalou um sistema conectado à rede e adotou a medição líquida, reduzindo em 75% sua conta de eletricidade. O proprietário utilizou o monitoramento em tempo real voltado para negócios para adaptar suas operações ao período de pico de geração solar. Proprietários residenciais e empresariais apreciam a comutação automática entre a energia solar e a da rede elétrica. Muitos observaram que o recurso adicional de armazenamento solar aumentou o valor de seus imóveis.

Compreendendo Desempenho e Eficiência

Existem variações relacionadas ao projeto e ao caso de uso entre os dois sistemas. Sistemas isolados da rede dependem da eficiência dos painéis solares e da capacidade de armazenamento de energia e de ciclos da bateria. As baterias LiFePO4 são preferidas por apresentarem maior densidade de vida útil energética e em ciclos. A eficiência dos painéis solares — que convertem diretamente a luz solar em eletricidade — impacta diretamente a produção de energia. A combinação de um melhor armazenamento e de uma menor perda de energia na conversão resulta em um sistema mais eficiente.

Sistemas conectados à rede não são sobrecarregados com a lógica adicional de armazenamento, pois se integram à rede elétrica. Sua eficiência baseia-se na compatibilidade entre os painéis, o inversor e a rede. Um inversor de maior qualidade resulta em menor perda de energia durante a conversão da corrente contínua (CC) para a corrente alternada (CA) da rede. A medição líquida contribui para uma pontuação de eficiência mais elevada, conforme a política vigente. O equilíbrio do sistema com o padrão de consumo do usuário proporciona um desempenho de armazenamento superior.

Análise do Valor a Longo Prazo e da Comparação de Custos

Ao avaliar ambos os sistemas, a transparência de custos é fundamental. Os sistemas isolados exigem um investimento inicial maior devido aos bancos de baterias e aos componentes de backup. Contudo, esses custos são compensados pelo fato de os clientes não pagarem à rede elétrica, estarem protegidos contra aumentos nas tarifas das concessionárias e, com uma vida útil projetada das baterias superior a 6000 ciclos, apresentarem custos totais reduzidos ao longo do tempo. Esses sistemas oferecem um valor inestimável em locais sem acesso à rede elétrica.

Sistemas conectados à rede têm custos iniciais mais baixos. Começam a gerar retorno imediatamente devido às economias provenientes da medição líquida. O retorno do investimento é mais rápido do que o de sistemas isolados da rede, graças à redução nas contas de energia. Eles dependem da disponibilidade da rede elétrica e das políticas de medição líquida estabelecidas pelo órgão regulador. Isso torna essencial a pesquisa sobre as políticas locais e a regulação pelas concessionárias para garantir a viabilidade a longo prazo. A tecnologia relacionada à energia solar continuará a evoluir, compensando os custos crescentes da energia para ambos os tipos de sistema.

Conclusão

Do ponto de vista da independência energética, os sistemas isolados da rede são excelentes. Eles também são confiáveis em locais remotos, e a proteção contra problemas na rede os torna ideais para áreas rurais, empresas remotas ou para quem busca autossuficiência. As economias de custo e a instalação simplificada tornam-nos excelentes para o acesso em áreas rurais e suburbanas. Ao escolher um sistema, considere a localização, as necessidades energéticas, os aspectos financeiros e os objetivos definidos para o sistema. Trabalhar com fabricantes conceituados, bem como com consultores de energia renovável, contribuirá para uma escolha fundamentada. Ambos os sistemas evoluem junto com a tecnologia de baterias e com a crescente confiabilidade da energia renovável.