Sistema de Armazenamento de Energia por Bateria
Alana Campos dos Santos, Daniel Ericson Dias da Silva, Gabriel Gonzaga dos Santos, Helder Scapin Anizelli, Stephany Pires da Silva, Alexandre Urbano
A emissão de gases de efeito estufa provenientes de fontes não renováveis precisa ser drasticamente reduzida, sob o risco de continuarmos assistindo ao aumento da temperatura média do planeta, colocando em xeque a própria sobrevivência da espécie humana. O alerta pode soar alarmista, mas, infelizmente, esse cenário é cada vez mais provável se não buscarmos alternativas aos combustíveis fósseis como matriz energética global.
Atualmente, a matriz elétrica mundial ainda depende fortemente de fontes fósseis para a sua geração. No Brasil, embora essa dependência seja consideravelmente menor, ainda é presente. Nossa matriz elétrica é predominantemente baseada em usinas hidrelétricas, mas está em expansão a participação das fontes intermitentes, como energia solar e eólica. Já a matriz energética brasileira engloba, em posição relevante, tanto combustíveis fósseis quanto biocombustíveis. Enquanto os fósseis contribuem para o aumento do carbono atmosférico, os biocombustíveis mantêm uma média estável dos gases de efeito estufa, já que o carbono emitido na queima é reabsorvido pelas plantas na fotossíntese.
Para reduzir o consumo de combustíveis fósseis — e, consequentemente, as emissões de gases de efeito estufa — é fundamental eletrificar a matriz energética. Isso inclui, por exemplo, incentivar a mobilidade elétrica por meio de veículos equipados com baterias recarregáveis. Na outra ponta, precisamos eliminar a necessidade de usinas termoelétricas movidas a combustíveis fósseis como complemento à geração elétrica. Aqui ganham destaque as energias eólica e solar, associadas a modernos sistemas de armazenamento baseados em baterias, que permitem reter energia excedente e disponibilizá-la nos momentos de maior demanda.
Os sistemas de armazenamento por baterias — conhecidos como Battery Energy Storage Systems (BESS) — já são uma realidade. Eles estão presentes em subestações de energia, atuando como reserva durante interrupções das fontes intermitentes, e também como proteção contra quedas ou oscilações na rede elétrica.
Dessa forma, garantem qualidade e estabilidade do fornecimento, aspecto essencial para hospitais, centros de pesquisa, data centers e outros estabelecimentos críticos.
Os BESS são basicamente compostos por baterias recarregáveis, atualmente predominantemente de íon-lítio. É possível construir sistemas que atendem desde pequenas demandas (a partir de 0,1 kWh) até gigantescos sistemas com dezenas de megawatts-hora (10 MWh ou mais). Para efeito de comparação, um sistema de 10 MWh poderia suprir o consumo médio de cerca de 50 residências durante um mês.
A estrutura dos BESS segue a arquitetura das conhecidas baterias de íon-lítio, empregadas em celulares, notebooks e drones, por exemplo. Estas baterias são sensíveis a processos de carga, descarga e variações de temperatura — fatores monitorados, em todos os equipamentos, pelos sistemas eletrônicos chamados BMS (Battery Management Systems).
Nos BESS, esse controle é ainda mais sofisticado, já que são compostos por milhares de células de íon-lítio: cada célula exige monitoramento individual e sistemas de segurança muito bem integrados para maximizar vida útil e preservar a segurança do sistema como um todo.
Autor:
Alana Campos dos Santos, Daniel Ericson Dias da Silva, Gabriel Gonzaga dos Santos, Helder Scapin Anizelli e Stephany Pires da Silva, realizadam estudos sob orientação do prof. dr. Alexandre Urbano
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