Sistemas Híbridos x Off Grids: Entenda as Diferenças e Aplicações

1. Introdução

Os sistemas de armazenamento têm ganhado ênfase no mercado do solar fotovoltaico nos últimos meses. Fatores como a redução no custo das baterias aliado a uma maior gama de aplicações possíveis devido a dificuldades com fornecimento de energia elétrica por parte das concessionárias de forma confiável, têm tornado os sistemas de armazenamento viáveis em diversas aplicações.

Diante deste cenário, existem dois tipos de sistemas de armazenamento, híbrido e off-grid, os quais surgem diversas dúvidas no momento de diferencia-los e entender qual deles é o mais adequado para uma determinada aplicação. Neste artigo serão enfatizadas as principais diferenças entre esses dois sistemas, assim como suas aplicações.

2. Sistema Híbrido de Armazenamento

Nesta modalidade de sistema será necessário entender algumas particularidades ou fatores para diferenciá-lo. A primeira delas é com relação ao seu fator de simultaneidade (FS), porque quando é utilizado este sistema tem-se uma variação deste parâmetro devido ao fato de ter ou não injeção na rede da concessionária (depende do modo de operação), ou seja, pensando em seu modo de operação é observada a seguinte sequência: carga > bateria > rede, conforme a figura 1.

De um modo geral, o fotovoltaico tem como prioridade atender o autoconsumo da carga, sendo que ao ter um excedente esta energia é armazenada no banco de baterias e após as baterias estarem carregadas, toda energia proveniente do fotovoltaico será injetada na rede da concessionária. Entretanto, existem situações em que o sistema opera em grid zero, ou seja, não ocorrerá injeção de energia na rede da concessionária, mas surge o questionamento: “se houver excedente e as baterias estiverem carregadas o que acontece?”. Muito simples, neste caso habilitamos o inversor para limitar a sua potência de saída, trabalhando de acordo com o perfil de autoconsumo da unidade consumidora local, justamente para evitar injeção de energia na rede. Logo, diante destes dois cenários é possível perceber que o FS poderá ter uma variação devido ao direcionamento do fluxo de energia do sistema, o qual será escolhido para trabalhar.

Ademais, o segundo fator para diferenciar ou utilizar este sistema é a presença da rede da concessionária no local, isto é, não sendo um local isolado ou remoto e distante da malha do sistema interligado nacional (SIN). Por mais que seja um ponto relativamente simples, mas é de suma importância para definirmos que em cenários onde possui rede da concessionária, deve utilizar o sistema híbrido. Na Figura 2 observa-se um exemplo deste fato, onde a carga poderá ser alimentada pelo fotovoltaico ou pela rede (se necessário).

Por fim, outro fator muito importante para avaliar diante deste cenário, dá-se pelo conceito de hibridização do sistema fotovoltaico, ou seja, é possível combinar num mesmo sistema duas fontes de energia, renovável (solar) e a combustão (gerador). Além da possibilidade de utilizar um banco de baterias para armazenamento da energia em horários específicos. De um modo geral, esta aplicação é voltada para locais onde é utilizado um gerador no horário de ponta (HP), com o intuito de reduzir o uso da energia da rede da concessionária, sendo que nestes horários a tarifa possui um custo relativamente alto e usando o gerador é possível reduzir este montante na fatura de energia, entretanto, utilizar um gerador para alimentar uma carga não é a solução mais adequada a fim de minimizar estes custos (na próxima seção será explicado o porquê). Abaixo tem-se uma ilustração desta aplicação.

3. Sistema Off-grid de Armazenamento

Diferentemente dos sistemas híbridos, aqui nos sistemas off-grids têm-se as mesmas particularidades descritas anteriormente, entretanto, pensando no processo inverso, ou seja, nesta modalidade de sistema não se tem a presença da rede da concessionária, sendo aplicações direcionadas para locais totalmente isolados, remotos ou afastados da malha do SIN. A partir disto é possível analisar o segundo ponto atrelado ao FS, destacando que aqui não há uma variação abrupta deste parâmetro. Assim como apresentado anteriormente, a sua sequência de operação é a seguinte: carga > bateria. Denota-se na Figura 4.

A sua operação sempre permanecerá de uma forma contínua, isto é, o fotovoltaico sempre atenderá o autoconsumo da carga e o excedente será armazenado no banco de baterias, após as baterias estarem carregadas o inversor autolimita a sua potência de saída para trabalhar de acordo com o perfil de carga da unidade consumidora. Destacando que as baterias serão descarregadas nos momentos onde o consumo da carga for maior que o fotovoltaico, ou durante a noite (se houver operação na unidade consumidora). No entanto, a partir disto, é possível perceber que o seu FS tomará um perfil próximo do contínuo e sem muitas variações como ocorre nos sistemas híbridos.

Contudo, como descrito anteriormente, em sistemas off-grids é possível também realizar a integração com outras fontes de energia (solar + diesel), mas aqui ocorre em locais onde não tem a presença da rede da concessionária e para alimentar a carga normalmente é utilizado grupos de geradores a diesel. Todavia, sabe-se que utilizar geradores para alimentar a carga não é a melhor estratégia a ser tomada, devido ao fato deste equipamento possuir um alto valor no OPEX, ou seja, os custos elevados com o diesel e a manutenção preventiva a ser realizada, fazem com que gere uma certa dúvida enquanto ao uso desta alternativa ou uso deste equipamento.

4. Conclusão  

Portanto, diante das informações apresentadas sobre as duas modalidades de sistemas de armazenamento, a escolha de qual delas será utilizada depende muito do cenário local, sendo que o principal ponto é a presença ou não da rede da concessionária, ou se terá alguma aplicação específica, como é o caso da integração com outras fontes de energia (solar + diesel). Fazer uma análise minuciosa do local e avaliar a curva de carga da unidade consumidora, são pontos imprescindíveis para escolher corretamente qual solução será adotada, assim como o seu dimensionamento a ser realizado.

Além de que, escolhendo corretamente qual solução será designada para uma determinada aplicação, tem um payback viável e um fator positivo para aplicação deste CAPEX, porque por exemplo, uma escolha errônea da solução pode elevar o CAPEX e o payback, dando margens de interpretação que o sistema de armazenamento não seria viável, o que de fato não é verdade, pois esta visão foi fruto de um erro de pré-projeto.

Pensando em todo cenário do mercado de armazenamento, a Amara NZero possui soluções justamente para atender as demandas e necessidades que o mercado tende a proporcionar, sejam soluções desde um sistema residencial até um sistema de armazenamento de grande porte, tudo isso para oferecer a melhor confiabilidade e robustez aos nossos clientes.