Nas Partes 1 e 2 desta série, a pv magazine analisou a vida útil produtiva de painéis solares residenciais e inversores. Aqui, examinamos as baterias domésticas, como elas funcionam ao longo do tempo e quanto temp duram.
O armazenamento de energia residencial tornou-se um recurso cada vez mais popular da energia solar doméstica. Uma pesquisa recente da SunPower com mais de 1.500 residências descobriu que cerca de 40% dos americanos se preocupam com quedas de energia regularmente. Dos entrevistados da pesquisa que consideram ativamente a energia solar para suas casas, 70% disseram que planejavam incluir um sistema de armazenamento de energia de bateria.
Além de fornecer energia de backup durante interrupções, muitas baterias são integradas a tecnologia que permite a programação inteligente da importação e exportação de energia. O objetivo é maximizar o valor do sistema solar da casa. E algumas baterias são otimizadas para integrar um carregador de veículo elétrico.
O relatório observou um aumento acentuado nos consumidores que demonstram interesse em armazenamento para autoabastecer a geração solar, sugerindo que as taxas de medição líquida reduzidas estão desencorajando a exportação de eletricidade limpa local. Quase 40% dos consumidores relataram o autoabastecimento como motivo para obter uma cotação de armazenamento, contra menos de 20% em 2022. A energia de reserva para interrupções e a economia nas tarifas de serviços públicos também foram listadas como as principais razões para incluir o armazenamento de energia em uma cotação.
As taxas de fixação de baterias em projetos solares residenciais aumentaram constantemente em 2020 8,1% dos sistemas solares residenciais conectaram baterias, de acordo com o Lawrence Berkeley National Laboratory, e em 2022 essa taxa subiu mais de 17%.
Vida útil de uma bateria
Os períodos de garantia podem oferecer uma visão das expectativas do instalador e do fabricante sobre a vida útil de uma bateria. Os períodos de garantia comuns são normalmente de cerca de 10 anos. A garantia da bateria Enphase IQ, por exemplo, termina em 10 anos ou 7.300 ciclos, o que ocorrer primeiro.
O instalador solar Sunrun disse que as baterias podem durar entre 5 e 15 anos. Isso significa que uma substituição provavelmente será necessária durante a vida útil de 20 a 30 anos de um sistema solar.
A expectativa de vida útil da bateria é impulsionada principalmente pelos ciclos de uso. Conforme demonstrado pelas garantias dos produtos LG e Tesla, limites de 60% ou 70% da capacidade são garantidos por meio de um determinado número de ciclos de carga.
Imagem: LG Chem
Dois cenários de uso impulsionam essa degradação: sobrecarga e carga lenta, disse o Faraday Institute. Sobrecarga é o ato de empurrar a corrente para uma bateria que está totalmente carregada. Isso pode causar superaquecimento ou até mesmo pegar fogo.
A carga lenta envolve um processo no qual a bateria é continuamente carregada até 100% e, inevitavelmente, ocorrem perdas. O salto entre 100% e pouco menos de 100% pode elevar as temperaturas internas, diminuindo a capacidade e a vida útil.
Outra causa de degradação ao longo do tempo é a perda de íons de lítio móveis na bateria, disse Faraday. As reações colaterais na bateria podem reter o lítio utilizável livre, diminuindo assim a capacidade gradualmente.
Embora as temperaturas frias possam impedir o desempenho de uma bateria de íons de lítio, elas não degradam a bateria nem reduzem sua vida útil. A vida útil geral da bateria é, no entanto, diminuída em altas temperaturas, disse Faraday. Isso ocorre porque o eletrólito que fica entre os eletrodos se decompõe em temperaturas elevadas, fazendo com que a bateria perca sua capacidade de transporte de íons de lítio. Isso pode reduzir o número de íons de lítio que o eletrodo pode aceitar em sua estrutura, esgotando a capacidade da bateria de íons de lítio.
Manutenção
É recomendado pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) instalar uma bateria em local fresco e seco, de preferência uma garagem, onde o impacto de um incêndio (uma ameaça pequena, mas diferente de zero) possa ser minimizado. As baterias e os componentes ao seu redor devem ter espaçamento adequado para permitir o resfriamento, e verificações regulares de manutenção podem ser úteis para garantir a operação ideal.
O NREL disse que, sempre que possível, evite a descarga profunda repetida de baterias, pois quanto mais descarregadas, menor a vida útil. Se a bateria doméstica estiver descarregada profundamente todos os dias, talvez seja hora de aumentar o tamanho do banco de baterias.
As baterias em série devem ser mantidas com a mesma carga, disse o NREL. Embora todo o banco de baterias possa exibir uma carga geral de 24 volts, pode haver tensão variada entre as baterias, o que é menos benéfico para proteger todo o sistema a longo prazo. Além disso, o NREL recomendou que os pontos de ajuste de tensão corretos sejam definidos para carregadores e controladores de carga, conforme determinado pelo fabricante.
As inspeções também devem ocorrer com frequência, disse o NREL. Algumas coisas a serem observadas incluem vazamento (acúmulo na parte externa da bateria), níveis de fluido apropriados e tensão igual. O NREL disse que cada fabricante de bateria pode ter recomendações adicionais, portanto, verificar a manutenção e as folhas de dados de uma bateria é uma prática recomendada.
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