EN
Quick Links
As redes elétricas atualmente estão cada vez mais optando por configurações combinadas de solar e armazenamento, onde os painéis solares funcionam em conjunto com baterias de íon-lítio ou sistemas de baterias de fluxo. A ideia principal é bastante simples: armazenar a energia excedente gerada durante o dia para que possa ser utilizada quando houver pico de demanda à noite ou quando a rede enfrentar problemas. Com as energias renováveis representando mais de 20 por cento da eletricidade em diversas regiões, as empresas de energia já não estão mais vendo esses sistemas de baterias como extras desejáveis, mas não essenciais. Em vez disso, estão começando a tratá-los como componentes fundamentais da infraestrutura da rede elétrica, algo que precisa ser planejado desde o início, e não adicionado posteriormente como um pensamento adicional.
Adicionar armazenamento ao lado das fazendas solares torna-as fontes de energia muito mais flexíveis. Tome como exemplo a usina solar de 250 megawatts no Arizona. Durante as horas de pico da noite, quando todos ligam as luzes e eletrodomésticos, o sistema de baterias integrado ao local entrou em ação fornecendo 100 megawatts por quatro horas, a partir de sua capacidade total de 400 megawatts-hora. Isso evitou que aquelas antigas usinas a gás de pico fossem acionadas apenas por algumas horas extras. Esse tipo de configuração reduz a necessidade de linhas de transmissão de longa distância e pode, na verdade, restabelecer a rede elétrica após grandes interrupções. De acordo com estudos recentes do NREL, empresas de energia estão obtendo economia de cerca de 40% nos ajustes de frequência, necessários para manter o sistema equilibrado, quando combinam armazenamento com suas instalações solares.
Olhando para o panorama geral, é evidente que houve um aumento significativo na quantidade de armazenamento de energia sendo adicionada aos grandes sistemas solares instalados na América. De acordo com o relatório do Market.us do ano passado, cerca de três quartos de todos os projetos solares planejados para 2023 a 2024 incluirão algum tipo de sistema de baterias. O que isso realmente significa? Bem, o nosso país já possui cerca de 20,7 gigawatts de baterias em operação atualmente. Isso é bastante impressionante, já que elas poderiam manter a energia ligada em aproximadamente 15 milhões de residências caso ocorresse um apagão de quatro horas seguidas. Vários estados que estabeleceram metas para a produção de energia limpa estão começando a exigir que novas fazendas solares incluam soluções integradas de armazenamento. Esse impulso regulatório cria oportunidades para empresas que atuam na área de modernização de instalações. Especialistas estimam que essa exigência, por si só, possa gerar cerca de doze bilhões de dólares anuais apenas para atualizar os sistemas existentes com baterias adequadas até meados da próxima década.
Atualmente, projetos solares em escala de rede dependem principalmente de baterias de íon-lítio, pois oferecem cerca de 90% de eficiência de ciclo completo e os preços caíram bastante recentemente, chegando a cerca de $89 por kWh, segundo dados de 2023. Essas baterias funcionam muito bem quando precisamos de muita potência rapidamente por algumas horas, normalmente entre 4 e 8 horas de armazenamento. Porém, há alguns novos concorrentes entrando no mercado agora, como as baterias de ferro-ar e de bromo-zinco de fluxo, que parecem mais adequadas para situações em que precisamos armazenar energia por períodos muito mais longos, possivelmente de 12 horas até mais de 100 horas. Pesquisadores também têm feito progressos nos materiais de cátodo, ultrapassando a marca de densidade energética de 300 Wh por kg nas baterias de íon-lítio, o que significa que as empresas podem instalar sistemas de baterias menores sem comprometer a capacidade em seus parques solares.
As baterias de estado sólido estão progredindo seriamente no combate aos problemas de runaway térmico graças aos seus designs com eletrólito cerâmico, capazes de alcançar densidades energéticas acima de 500 Wh/kg. Esse tipo de desempenho torna-as candidatas ideais para soluções de armazenamento solar em grande escala, onde o espaço é um fator importante. Enquanto isso, a tecnologia de íon sódio tem avançado bastante ultimamente, oferecendo capacidades semelhantes às das primeiras gerações de baterias de lítio, mas com um custo de produção cerca de 40% menor. Os materiais utilizados nessas baterias de sódio também são muito mais fáceis de obter em comparação com metais de terras raras, com compostos como análogos do azul da Prússia tornando-se cada vez mais populares nos círculos industriais. Ambas as inovações se encaixam perfeitamente no que muitos países planejam para suas redes elétricas ao longo da próxima década ou mais. A maioria dos governos visa alcançar cerca de 95% de integração de energia renovável até 2035, e essas novas opções de baterias ajudam a resolver simultaneamente dois grandes desafios: os riscos de segurança associados às químicas tradicionais e o crescente problema da escassez de matérias-primas necessárias para a produção em massa.
Os sistemas de baterias solares estão sendo adotados rapidamente nos dias de hoje, mas enfrentam grandes problemas ao se conectar à rede elétrica. Cerca de 40 por cento dos projetos renováveis com atrasos apontam para problemas ao se conectar por meio das filas de interconexão, segundo dados do NREL de 2023. Nossa rede elétrica atual foi construída para um fluxo unidirecional de eletricidade, então tem dificuldade em lidar com a energia retornando dessas pequenas instalações solares combinadas com armazenamento espalhadas pelos bairros. Isso significa que as concessionárias precisam investir pesadamente na modernização das subestações apenas para manter o sistema funcionando de forma estável. Outro problema é a incompatibilidade entre os inversores. Equipamentos mais antigos simplesmente não possuem as condições adequadas para regular as tensões corretamente durante os constantes ciclos de carga e descarga pelas quais as baterias passam.
Acertar a gestão térmica é absolutamente crítico para sistemas de armazenamento de bateria em grande escala. Quando as temperaturas não são adequadamente controladas, isso pode reduzir em até 30% a vida útil dessas baterias antes que precisem ser substituídas, segundo uma pesquisa da DNV realizada em 2022. A maioria das regulamentações industriais atuais exige sistemas de refrigeração de backup, além de tecnologia avançada de supressão de incêndios capaz de deter situações perigosas de superaquecimento em apenas oito segundos. Do ponto de vista financeiro, a gestão térmica representa cerca de 18% do custo total para instalar um sistema BESS. Para algo como uma instalação de 100 MW, isso normalmente acrescenta cerca de 1,2 milhão de dólares ao custo final. É um valor significativo, mas necessário, dada a sensibilidade desses sistemas a problemas relacionados ao calor.
Embora as baterias de íon-lítio dominem 92% dos novos projetos de armazenamento solar (Wood Mackenzie 2024), os desenvolvedores enfrentam um tradeoff crítico:
Um estudo da Lazard de 2024 demonstrou que aumentar o tamanho dos bancos de baterias em 20% aumenta o ROI do projeto através de uma vida útil do sistema 30% maior, apesar dos custos iniciais mais altos.
Mudanças nas políticas governamentais estão fazendo uma grande diferença na velocidade e na possibilidade de implantação de baterias solares em todo o país. Cerca de quinze estados nos Estados Unidos começaram a exigir sistemas de armazenamento de energia para qualquer nova fazenda solar com mais de 50 megawatts. Ao mesmo tempo, existe uma medida chamada FERC Order 841 que continua alterando a forma como as empresas de energia são remuneradas nos mercados atacadistas. De acordo com a SEIA, se for possível simplificar todas essas exigências de licenciamento e burocracia, poderemos ver cerca de 15 gigawatts de projetos solares combinados com armazenamento finalmente avançando até 2026. Isso ocorreria principalmente porque todos concordam com regras básicas de segurança e com a forma como as diferentes partes da rede elétrica se conectam entre si.
Tome como exemplo a instalação de Moss Landing na Califórnia, que mostra o que acontece quando painéis solares e baterias trabalham em conjunto para resolver problemas na rede elétrica durante os picos mais intensos. O local conta com cerca de 1,6 gigawatt-hora de capacidade de armazenamento conectada a painéis solares, o que significa que poderia fornecer eletricidade para mais de 300 mil lares durante aproximadamente quatro horas, exatamente quando mais se precisa à noite. O que torna isso realmente interessante é que o sistema conseguiu reduzir multas para os operadores da rede em quase 28 milhões de dólares por ano graças à sua capacidade de regular a frequência. Nada mal, considerando que manteve uma operação de quase 98% de eficiência, mesmo quando incêndios florestais desativaram partes da rede de transmissão no verão passado.
A maior instalação de baterias solares na Flórida, com uma impressionante capacidade de 900 MWh, reduziu o uso de usinas termelétricas de pico movidas a combustíveis fósseis em cerca de 40% durante a temporada de furacões, graças a alguns algoritmos de despacho bastante inteligentes. O que torna esse sistema tão eficaz é sua integração com uma fazenda solar próxima de 75 MW. Ao armazenar o excesso de energia solar gerada ao meio-dia, as baterias podem liberar eletricidade quando a demanda atinge picos entre 19h e 21h todos os dias. Essa abordagem inteligente economiza cerca de 3,2 milhões de dólares anualmente apenas em custos de congestionamento. A verdadeira magia acontece nos dias tempestuosos, quando a rede elétrica precisa de apoio extra, mas as fontes tradicionais de energia podem estar comprometidas ou simplesmente muito caras para operar em plena capacidade.
Uma instalação recente de 300 MW/450 MWh do Tesla Megapack destaca como as baterias solares podem atuar quando as redes elétricas precisam de apoio adicional. Em 2023, após uma usina a carvão ter saído inesperadamente do ar, essas baterias entraram em ação em apenas 140 milissegundos - cerca de 60 vezes mais rápido do que as usinas térmicas tradicionais conseguem. Graças a essa resposta rápida, aproximadamente 650 mil lares permaneceram com energia em uma situação que poderia ter sido um grande apagão. O que torna isso ainda mais impressionante é que o sistema manteve uma taxa de eficiência impressionante de 92%, mesmo sendo utilizado parcialmente ao longo do dia. Esse desempenho prático fornece evidências sólidas de que a combinação de diferentes fontes de energia funciona bem em conjunto, facilitando a integração de fontes renováveis na nossa infraestrutura elétrica existente, sem comprometer a confiabilidade.
Os sistemas de baterias solares estão se tornando mais inteligentes graças à inteligência artificial, que ajuda a gerenciar como eles carregam e descarregam energia, além de interagir com a rede elétrica. Um software inteligente analisa fatores como as condições climáticas, as variações do custo da eletricidade ao longo do dia e os padrões atuais de consumo energético. Segundo a Startus Insights de 2025, esse tipo de sistema inteligente pode aumentar o retorno sobre investimento para pessoas que operam esses sistemas em algo entre 12% e 18% em comparação com sistemas fixos mais antigos. Em instalações de grande escala, onde há um grande número de baterias envolvidas, a aprendizagem automática (machine learning) move energia automaticamente entre diferentes bancos de baterias e inversores. Isso ajuda a proteger as baterias contra desgaste precoce e mantém as diferenças de tensão abaixo de cerca de 2%, o que é muito importante ao tentar suportar redes elétricas que não são muito estáveis ou robustas.
Híbridos solares-eólicos-bateria agora representam 34% das novas instalações renováveis, permitindo o fornecimento contínuo de energia limpa 24/7 por meio de:
Estudos recentes destacam usinas híbridas alcançando 92% de utilização da capacidade contra 78% em fazendas solares isoladas, com integração co-localizada de armazenamento suavizando 83% das lacunas na produção relacionadas à intermitência.