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5 problemas que um BESS pode resolver — e armazenar energia solar é apenas um deles
Quando se fala em BESS, muita gente ainda pensa em uma aplicação bastante específica: armazenar durante o dia a energia produzida pelos painéis solares para utilizá-la mais tarde.
Essa é uma das funções mais conhecidas, mas está longe de representar todo o potencial de um sistema de armazenamento de energia.
Na prática, um BESS — Battery Energy Storage System pode fazer parte da estratégia energética de uma empresa, indústria, operação comercial ou instalação crítica. Além de armazenar energia, ele pode ajudar a controlar potência, reduzir os impactos dos picos de consumo, manter determinadas cargas em funcionamento e até viabilizar operações em locais onde a infraestrutura elétrica disponível é limitada.
Por isso, a pergunta mais importante em um projeto de armazenamento não deveria ser:
“Qual bateria devemos utilizar?”
Mas sim:
“Qual problema energético precisamos resolver?”
A resposta muda completamente a forma como o sistema deve ser dimensionado.
Antes de tudo: BESS não é apenas uma bateria
Um banco de baterias é apenas uma das partes de um BESS.
Um sistema completo normalmente envolve baterias, sistema de gerenciamento, conversão de potência, proteções elétricas, controle, comunicação e uma lógica responsável por decidir quando a energia deve ser armazenada ou utilizada.
É justamente essa capacidade de gerenciamento que torna o BESS interessante. O armazenamento precisa responder ao comportamento da geração, da rede e das cargas, de acordo com a estratégia definida para a instalação.
Imagine, por exemplo:
Picos de potência
Uma indústria mantém consumo relativamente estável durante a maior parte do dia, mas apresenta picos elevados quando determinados equipamentos entram em funcionamento.
Consumo fora do horário de geração
Um estabelecimento possui energia solar, mas concentra grande parte do consumo no período da noite.
Continuidade da operação
Uma operação não pode parar completamente quando ocorre uma interrupção da rede elétrica.
Nos três casos existe armazenamento, mas o problema que o armazenamento precisa resolver é completamente diferente. É isso que define o projeto.
1. Reduzir picos de demanda
Uma instalação elétrica raramente consome exatamente a mesma potência durante todo o dia. Motores entram em operação, compressores partem, sistemas de climatização são acionados, máquinas trabalham simultaneamente e processos industriais mudam de etapa.
Em determinados momentos, a demanda pode aumentar significativamente. Esses picos podem produzir impactos técnicos e econômicos sobre a operação.
Como funciona o peak shaving?
Nesse cenário, o BESS pode aplicar uma estratégia conhecida como peak shaving, ou redução de picos de demanda.
| Condição | Potência | Papel no sistema |
|---|---|---|
| Consumo normal da instalação | 250 kW | Faixa habitual de operação |
| Demanda durante o pico | 400 kW | Necessidade momentânea da instalação |
| Fornecimento do BESS | 100 kW | Reduz a demanda percebida pela rede para aproximadamente 300 kW |
Quando o consumo diminui, o sistema pode voltar a carregar. O objetivo não é necessariamente fazer a instalação operar por horas utilizando apenas as baterias. Muitas vezes, o BESS precisa atuar somente durante alguns minutos ou pequenos intervalos, justamente quando ocorre o pico.
Por que isso muda o dimensionamento?
Porque potência e energia são grandezas diferentes. Um sistema utilizado para reduzir picos pode precisar fornecer muita potência durante pouco tempo. Já um sistema destinado ao backup pode precisar fornecer uma potência menor durante várias horas.
Dois projetos podem utilizar a mesma tecnologia de bateria e, ainda assim, exigir configurações completamente diferentes. Esse é um dos motivos pelos quais analisar apenas a capacidade em kWh pode levar a um dimensionamento inadequado.
2. Manter cargas importantes durante uma falta de energia
Uma interrupção da rede elétrica não produz o mesmo impacto em todas as operações. Em alguns locais, ficar alguns minutos sem energia representa apenas uma pequena inconveniência. Em outros, pode interromper processos, desligar sistemas de controle, causar perda de produção ou comprometer equipamentos importantes.
Um BESS pode fazer parte da estratégia de continuidade elétrica da instalação. Entretanto, existe uma diferença importante entre dizer:
Objetivo amplo
“Quero manter a empresa funcionando.”
Objetivo definido
“Quero manter estas cargas específicas funcionando.”
A segunda abordagem é muito mais útil para um projeto.
Nem toda carga precisa permanecer ligada
Durante uma falta de energia, pode não fazer sentido alimentar toda a instalação. Algumas cargas podem ser consideradas prioritárias, como:
- Sistemas de automação e controle;
- Servidores e equipamentos de comunicação;
- Iluminação essencial;
- Sistemas de segurança;
- Determinados equipamentos de produção;
- Bombas ou sistemas auxiliares críticos.
Separar cargas críticas de cargas não essenciais reduz significativamente a potência e a quantidade de energia que precisam ser armazenadas.
A autonomia depende do consumo
Suponha que uma instalação tenha 100 kWh de energia utilizável armazenada. Se as cargas essenciais consumirem 20 kW, a autonomia teórica será muito diferente daquela obtida se as mesmas baterias precisarem alimentar 80 kW.
É por isso que falar em “autonomia de bateria” sem informar o consumo diz muito pouco.
Potência das cargas + tempo desejado de operação + capacidade utilizável das baterias + eficiência do sistema
Dependendo da arquitetura, também é necessário avaliar o tempo de transferência entre a rede e o armazenamento. Nem toda aplicação de BESS funciona exatamente como um UPS, e nem toda carga tolera uma interrupção durante a transição. Esse detalhe precisa ser definido ainda na fase de projeto.
3. Utilizar a energia no momento mais conveniente
Outro problema comum ocorre quando a energia está disponível em um horário diferente daquele em que ela é mais necessária.
O exemplo mais evidente acontece com a energia solar. A geração fotovoltaica normalmente é maior durante o dia, enquanto determinadas instalações apresentam consumo elevado no final da tarde ou durante a noite. Entretanto, o conceito vai além da geração solar.
Um BESS permite realizar o chamado energy shifting, ou deslocamento de energia.
O princípio é simples
O sistema armazena energia durante um período e utiliza essa energia em outro. A lógica de controle pode considerar diferentes condições, como:
- Geração disponível;
- Consumo da instalação;
- Horários de operação;
- Limite de demanda;
- Estado de carga das baterias;
- Estratégia definida pelo operador.
Na prática, a bateria deixa de ser apenas uma reserva e passa a funcionar como uma espécie de buffer energético entre geração, rede e consumo.
Um exemplo simples
Imagine uma empresa que possui geração solar de 200 kW durante parte do dia. Entre 11h e 14h, porém, a instalação consome apenas 120 kW. Existe, nesse período, uma diferença entre geração e consumo.
Mais tarde, às 18h, praticamente não existe mais produção solar, mas a demanda pode continuar elevada. Com o armazenamento, parte da energia disponível anteriormente pode ser deslocada para esse período, aumentando a flexibilidade do sistema.
Novamente, o dimensionamento depende das respostas a perguntas específicas: quanto tempo existe entre a geração excedente e o momento de consumo? Qual é a energia necessária nesse intervalo? Qual potência será exigida das baterias? Essas respostas definem o tamanho do sistema.
4. Complementar uma infraestrutura elétrica limitada
Nem sempre o problema está no consumo. Às vezes, a limitação está na quantidade de potência que a infraestrutura consegue fornecer.
Imagine uma instalação com capacidade elétrica disponível de 300 kW, mas que precisa operar uma carga que ocasionalmente eleva a demanda para 420 kW.
Uma solução tradicional poderia envolver aumento de demanda contratada, troca de transformadores, reforço de cabos, alterações em painéis ou outras modificações na infraestrutura. Dependendo da aplicação, um BESS pode funcionar como fonte complementar de potência nesses períodos.
Rede e bateria podem trabalhar juntas
| Fonte | Potência fornecida | Função |
|---|---|---|
| Rede elétrica | 300 kW | Atende à capacidade disponível da infraestrutura |
| BESS | 120 kW | Complementa a potência durante o pico |
| Total disponível | 420 kW | Atende à necessidade momentânea da instalação |
Quando o pico termina, a bateria pode voltar a ser carregada. Essa estratégia é particularmente interessante quando o consumo acima da capacidade disponível ocorre durante períodos relativamente curtos.
Isso significa que o BESS substitui uma ampliação elétrica?
Não necessariamente. Se a instalação operar continuamente acima da capacidade da infraestrutura, provavelmente existe um problema estrutural que precisa ser resolvido.
O armazenamento faz mais sentido quando existe uma diferença entre a potência necessária durante pequenos períodos e a potência média necessária durante a maior parte da operação.
Por isso, uma das informações mais valiosas antes de dimensionar um BESS é a curva de carga da instalação. Ela mostra não apenas quanto a empresa consome, mas como esse consumo varia ao longo do tempo.
5. Aproveitar melhor a geração solar
Uma instalação fotovoltaica produz energia de acordo com a disponibilidade solar, e não necessariamente de acordo com o consumo da empresa. Em alguns períodos, geração e consumo podem estar equilibrados. Em outros, pode existir excedente.
O BESS permite armazenar parte dessa energia para utilização posterior. Entretanto, é importante evitar uma simplificação comum:
Não existe uma relação direta do tipo “tenho X kWp de solar, então preciso de Y kWh de bateria”.
O sistema precisa ser analisado como um todo.
O que precisa ser observado?
Curva de geração solar
Quanto o sistema realmente gera ao longo do dia?
Curva de consumo
Em quais horários a instalação utiliza energia?
Excedente disponível
Existe realmente energia sobrando para carregar as baterias?
Horário de utilização
A energia será utilizada algumas horas depois ou durante a noite inteira?
Potência necessária
A bateria precisa fornecer 20 kW ou 200 kW?
Essas informações são muito mais relevantes para o dimensionamento do que apenas a potência nominal dos painéis.
Um erro comum
Imagine uma empresa que possui um sistema solar relativamente grande, mas consome praticamente toda a energia produzida durante o próprio dia. Nesse caso, pode existir pouco excedente disponível para carregar um banco de baterias.
Adicionar armazenamento sem analisar o perfil real de geração e consumo pode resultar em um ativo subutilizado. Por outro lado, uma instalação com grande excedente durante o dia e consumo elevado à noite pode apresentar um cenário completamente diferente.
Um mesmo BESS pode resolver mais de um problema
Até aqui, cada aplicação foi apresentada separadamente. Na prática, uma das características mais interessantes do armazenamento é que um mesmo sistema pode desempenhar diferentes funções ao longo do dia.
Manhã
Carregar utilizando o excedente solar.
Início da tarde
Limitar um pico de demanda.
Noite
Utilizar parte da energia armazenada para reduzir o consumo da rede.
Reserva
Manter uma reserva mínima para cargas prioritárias em caso de falta de energia.
Essa combinação é conhecida como empilhamento de aplicações, ou value stacking, e pode aumentar a utilização do ativo.
Entretanto, as diferentes estratégias competem pela mesma capacidade de bateria. Se toda a energia for utilizada para reduzir a demanda, talvez não reste energia suficiente para uma eventual necessidade de backup. Por isso, a inteligência de controle e a definição das prioridades de operação são tão importantes quanto o dimensionamento das baterias.
kW e kWh: dois números que não podem ser confundidos
Uma das maneiras mais simples de entender um projeto de BESS é separar dois conceitos:
kW — potência
Representa quanto o sistema consegue fornecer ou absorver instantaneamente. Está relacionado, por exemplo, ao tamanho dos inversores ou conversores.
kWh — energia
Representa durante quanto tempo determinada potência pode ser mantida. Está diretamente relacionado à capacidade do banco de baterias.
| Sistema | Configuração | Característica principal |
|---|---|---|
| Sistema A | 500 kW / 500 kWh | Fornece uma potência maior, mas possui menos energia armazenada. |
| Sistema B | 250 kW / 1.000 kWh | Fornece menos potência, mas pode sustentar a entrega durante mais tempo. |
Qual é o melhor? Nenhum deles isoladamente. Tudo depende da aplicação.
Para reduzir um pico muito alto durante alguns minutos, o primeiro pode fazer mais sentido. Para sustentar cargas durante várias horas, o segundo pode ser mais adequado.
O que precisa ser analisado antes de especificar um BESS?
Antes de falar em modelo de bateria, potência do inversor ou tamanho do sistema, é necessário levantar alguns dados básicos da instalação.
1. Curva de carga
Como o consumo varia durante o dia?
2. Potência máxima
Quais são os maiores picos e quanto tempo eles duram?
3. Consumo energético
Quantos kWh são utilizados em cada período?
4. Geração local
Existe energia solar, gerador ou outra fonte?
5. Cargas prioritárias
O que realmente precisa continuar funcionando durante uma interrupção?
6. Autonomia desejada
Minutos ou horas fazem uma enorme diferença no projeto.
7. Infraestrutura existente
Transformadores, cabos, quadros, proteções e ponto de conexão também precisam ser avaliados.
8. Estratégia de operação
O BESS será utilizado para backup, redução de demanda, geração solar ou uma combinação dessas funções?
Com essas informações, o projeto deixa de ser uma estimativa baseada apenas na bateria e passa a ser uma análise energética completa.
A bateria é importante. A estratégia é ainda mais.
A evolução dos sistemas de armazenamento colocou as baterias no centro de muitas discussões sobre energia. Entretanto, um BESS eficiente não é definido apenas pela química da bateria ou pela quantidade de kWh instalados.
Armazenamento + conversão de potência + controle + proteção + comunicação + estratégia de operação
Um sistema mal dimensionado pode ter muita capacidade e pouca utilização. Outro pode ter potência insuficiente para atender aos picos que deveria compensar. Um terceiro pode funcionar tecnicamente, mas utilizar a bateria em horários que não trazem benefício real para a operação.
Por isso, o projeto precisa começar com dados.
Então, qual problema o seu BESS precisa resolver?
Essa provavelmente é a pergunta mais importante. Talvez o objetivo seja armazenar energia solar. Mas também pode ser reduzir picos de potência, manter cargas críticas, aproveitar melhor a infraestrutura existente ou deslocar o consumo para outro período.
Em muitos casos, será uma combinação desses objetivos. É justamente aí que está o potencial de um sistema de armazenamento bem projetado.
Um BESS não é simplesmente uma grande bateria conectada à instalação.
Ele é uma ferramenta para controlar quando a energia é armazenada, quando ela é utilizada e qual papel ela desempenha dentro da operação elétrica.
Síntese
Antes de escolher a capacidade da bateria, é necessário voltar à pergunta inicial:
Qual problema energético precisamos resolver?
É a partir dessa resposta que todo o restante do projeto deve começar.
PERGUNTAS FREQUENTES
BESS é a sigla para Battery Energy Storage System, ou sistema de armazenamento de energia em baterias. Além das baterias, o sistema normalmente inclui gerenciamento, conversão de potência, proteções elétricas, controle, comunicação e uma estratégia de operação.
Não. O armazenamento da geração solar é apenas uma das aplicações. Um BESS também pode reduzir picos de demanda, manter cargas prioritárias durante interrupções, deslocar o uso da energia para horários mais convenientes e complementar uma infraestrutura elétrica com potência limitada.
O kW representa a potência que o sistema consegue fornecer ou absorver instantaneamente. O kWh representa a quantidade de energia armazenada e ajuda a determinar por quanto tempo uma potência poderá ser mantida.
O sistema pode ser programado para fornecer energia quando a demanda da instalação ultrapassa determinado limite. Dessa forma, parte da potência exigida durante o pico é fornecida pelas baterias, reduzindo a demanda percebida pela rede.
Sim, desde que a arquitetura seja projetada para essa finalidade. É necessário definir quais cargas devem permanecer em funcionamento, qual autonomia é desejada e qual tempo de transferência essas cargas conseguem tolerar. Nem toda aplicação de BESS funciona exatamente como um UPS.
Não necessariamente. O armazenamento pode complementar a potência disponível durante picos relativamente curtos. Se a instalação operar continuamente acima da capacidade da infraestrutura, provavelmente será necessário resolver uma limitação estrutural.
É necessário comparar a curva real de geração solar com a curva de consumo da instalação. Um sistema fotovoltaico de grande porte não garante, por si só, que haverá energia excedente para carregar um BESS.
Sim. Um sistema pode carregar com excedente solar, reduzir picos de demanda, deslocar energia para outro horário e manter uma reserva para backup. Essa combinação é chamada de empilhamento de aplicações, ou value stacking.
O dimensionamento deve considerar a curva de carga, os picos de potência, o consumo energético, a geração local, as cargas prioritárias, a autonomia desejada, a infraestrutura existente e a estratégia de operação.
O primeiro passo é definir claramente qual problema energético o sistema precisa resolver. Somente depois disso devem ser escolhidas a potência, a capacidade de armazenamento, a arquitetura e a estratégia de controle.
