4. Banco de Baterias

O banco de baterias é o sistema de armazenamento de energia utilizado na Casa Solar para fornecer energia durante a noite ou em dias chuvosos, quando a geração dos painéis fotovoltaicos é nula ou insuficiente (com baixo níveis de irradiância solar, ou seja, radiação solar incidente). Ele foi dimensionado para atender, considerando as baterias inicialmente carregadas, um consumo diário de 7,4 kWh por três dias consecutivos sem o fornecimento de energia pelos painéis fotovoltaicos e pelo aerogerador. Isso corresponde a uma capacidade de armazenamento de energia útil de aproximadamente 22,3 kWh (Figura 1).

Figura 1 - Banco de baterias.

O banco de baterias é composto por 20 baterias de chumbo-ácido estacionárias seladas de 150 Ah/12 Volts em C20 (com ciclo de descarga profundo) conectadas em 5 arranjos de 4 baterias associadas em série ligados em paralelo, operando com tensão de 48 Volts CC. A montagem foi feita com fiação cruzada de forma a equalizar os níveis de tensão e corrente a que são submetidas as baterias do banco (Figura 2).

Figura 2 - Ligação do banco de baterias.

Figura 3 - Caixa elétrica contendo o barramento de corrente contínua, o controlador de carga e transdutores para medição de corrente e tensão ligados ao sistema de aquisição de dados da Casa Solar.

A energia gerada pelos painéis fotovoltaicos vai para o sistema de controle de carga, composto pelos controladores carga e descarga. O objetivo do sistema de controle de carga é gerenciar o fluxo de energia: armazena energia excedente ou solicita energia armazenada nas baterias, caso a energia gerada pelos painéis num determinado instante não seja suficiente para atender ao consumo.

O controlador de carga deve desconectar as fontes energia quando as baterias atingem plena carga. Essa atuação impede que as baterias sejam sobrecarregadas e evita, desse modo, a geração de gases a partir da eletrólise da água e o sobreaquecimento das mesmas, reduzindo a perda de água e preservando a vida útil das baterias.

O controlador de descarga solicita, em intervalos regulares, energia das baterias para que sua vida útil não seja comprometida por longos períodos de inatividade, mesmo que a geração de energia seja suficiente para atender ao consumo. Como as baterias estão sempre imóveis, caso não fossem solicitadas pelo controlador a decantação de seu fluído eletrolítico poderia causar a aceleração do desgaste químico das placas das baterias. O controlador de descarga evita também que a tensão nas baterias fique abaixo de um determinado nível mínimo de segurança, para preservar a vida útil das mesmas, quando por alguma razão (excesso de consumo ou falta de sol) a carga das baterias não é reposta pelo sistema isolado de geração. Os controladores de carga mais utilizados são do tipo estado sólido microprocessado com relé de chaveamento das cargas.

Figura 4 - Detalhe do Controlador de carga da bateria usado na Casa Solar.

A Casa Solar utiliza um controlador de carga independente (Figura 4) e um controlador de descarga integrado ao inversor de tensão utilizado.