Banco de baterias é um sistema acumulador de energia que serve basicamente para fornecer eletricidade em casos de falha no fornecimento da fonte principal.
Esses bancos são, portanto, fundamentais para garantir a estabilidade dos sistemas elétricos.
É fácil reconhecer a importância de um sistema de baterias para evitar interrupções no fornecimento de energia.
Basta imaginar, por exemplo, o que aconteceria se houvesse um corte não programado em uma dessas empresas:
- um hospital com pessoas na mesa de cirurgia
- a torre de controle de um aeroporto internacional
- uma fábrica de sorvetes com a câmara fria abarrotada de picolés
- num tribunal com um data center que armazena dados de milhares de processos judiciais…
- um supermercado repleto de produtos perecíveis
Mas qual é a diferença entre um banco de baterias e um gerador? Quando essas soluções são necessárias e qual é a melhor para a sua empresa?
São as perguntas que responderemos nesse post sobre bancos de baterias, que vai abordar também:
- O que são as baterias
- Como funciona um banco de baterias
- Diferenças entre um banco de baterias e um gerador
- A atuação conjunta das baterias com o gerador
- Prejuízos e custos diretos e indiretos dos apagões e quedas de energia
- Como é dimensionado o projeto de um banco de baterias.
O que é um banco de baterias?
Os bancos são associações de “pilhas”, as baterias. Esses grupos de baterias são acumuladores de energia instalados para garantir a segurança de sistemas elétricos que demandam fornecimento ininterrupto.
A primeira bateria, a pilha voltaica, foi criada em 1800 por Alessando Volta.
Tratava-se da sobreposição de discos de cobre e zinco permeados por panos encharcados com água salgada, que funcionavam como eletrólitos.
Hoje, existem baterias de diversos tamanhos, formatos e elementos químicos variados. Mas o princípio da pilha voltaica é o mesmo.
Quando um circuito é fechado conectando-se os terminais do equipamento eletrônico à bateria, ocorre a circulação de elétrons livres entres os metais, o que gera a corrente elétrica.
Como a corrente gerada por uma bateria é insuficiente para suprir a tensão e corrente em vários tipos de funções, as pilhas são então agrupadas em série, em paralelo ou em série-paralelo.
Esse agrupamento – o banco de baterias – é capaz de garantir a energia necessária para um sistema elétrico durante determinado tempo.
Como o banco de baterias atua nas quedas de energia?
O banco de baterias é o sistema que armazena a energia química do conjunto de baterias em energia elétrica.
No momento em que ocorre interrupção não programada no fornecimento de energia, as baterias são acionadas por sensores.
A energia química das “pilhas” é imediatamente transformada em eletricidade, que assume temporariamente o lugar da fonte principal.
Isso ocorre quase instantaneamente. Por isso os bancos de baterias são fundamentais para garantir a segurança elétrica em situações de emergência.
Como dimensionar o banco de baterias
Vários requisitos são verificados antes da implantação de um banco de baterias. Os principais parâmetros que os profissionais de engenharia elétrica precisam avaliar para estabelecer o melhor projeto são:
1. Autonomia do banco: o tempo mínimo em que o sistema de proteção deverá suprir a carga é um dos fatores cruciais. Normalmente, os bancos são projetados para substituir a fonte principal por algumas horas.
2.Potência nominal da carga: é necessária a determinação da potência ativa a que será submetido o banco de baterias para garantir o funcionamento do sistema.
3. Tensão: vários tipos de tensão precisam ser medidos. Uma delas é a tensão a que cada elemento do banco é submetido quando começa a funcionar. Essa tensão inicial do banco de baterias é a quantidade máxima de volts que o sistema fornece quando começa a funcionar. Mas é preciso estabelecer também a tensão mínima, quando o banco de baterias já está em funcionamento e estabilizado.
4. Corrente: cada elemento do banco de baterias fornece uma corrente máxima (medida em amperes). E o sistema todo, já conectado, precisa garantir a capacidade necessária para a autonomia desejada.
5. Número de baterias: tensão e corrente são modulados de acordo com o número de baterias determinadas para o funcionamento do banco frente à autonomia desejada.
6. Tipo de bateria e formas de ligação: existem hoje baterias com vários materiais e eletrólitos diferenciados. A escolha da bateria leva em conta a natureza da atividade abastecida pelo banco, a carga que ele terá que suportar e o tempo de autonomia desejado.
O tipo de ligação (em série, em paralelo ou em série-paralelo) também afeta o desempenho do banco de baterias.
O arranjo certo pode aumentar a eficiência do sistema e a segurança elétrica da empresa.
Questão de segurança
Com o aumento da demanda por energia elétrica no Brasil, é cada vez maior o risco de apagões e cortes no fornecimento de eletricidade para indústrias e empresas.
São interrupções causadas por fatores variados – desde intempéries ou atividade elétrica natural, como raios, até a sobrecarga do sistema elétrico nacional. Isso por consumo superior à capacidade de produção e distribuição.
Por isso os cuidados com a segurança elétrica precisam ser cada vez maiores. E nesse sentido, a instalação de um banco e baterias é fundamental para empresas que dependem de energia.
Custos das interrupções de energia
Enquanto, em muitos países, as interrupções não programadas de energia costumam durar alguns minutos, pesquisas como esta aqui, encabeçada pelo Ministério de Minas e Energia (MME), mostram que, no Brasil, os cortes de energia chegam a durar horas.
Os danos gerados por interrupções no fornecimento de energia vão dos prejuízos materiais com quedas enormes de produtividade à perda de informações vitais.
Uma pesquisa realizada na Inglaterra em 2012 mostra que o custo das interrupções não programadas com duração de uma hora gerou média de 64,94 reais por kW/h (quilowatt/hora de energia consumida). Isso para usuários não residenciais, levando em conta distribuidoras de energia de vários países.
Os valores foram atualizados para o ano de 2015 e estão em reais, como mostra o gráfico a seguir.
No Brasil, uma pesquisa apontou o custo 1,27 USD por cada kWh interrompido. O estudo foi realizado com consumidores empresariais abastecidos pela Eletropaulo (Fonte: Magalhães et al. 2001).
Perdas diretas e indiretas com cortes de energia
As perdas geradas por interrupções não programadas possuem pesos diferentes para cada tipo de atividade.
Em geral, são considerados diretos os danos ocorridos no momento do corte, como:
- perda de produção
- redução de bem-estar
- custo da retomada do processo de produção
- deterioração de matéria-prima.
E há ainda os custos indiretos, que são gerados pela própria instabilidade no fornecimento de energia.
É o caso do investimento que uma indústria precisa fazer na aquisição de equipamentos e sistemas de proteção contra apagões e surtos de energia.
Tipos de prejuízos que o banco de baterias pode evitar
Os danos mais comuns às empresas ocorrem em quatro frentes:
1. Paralisação da produção, que interfere não apenas em produtividade e logística, mas também em horas-extras para compensar atrasos, afetando toda a organização da indústria.
2. Equipamentos são prejudicados por interrupções no fornecimento de energia. Trabalham mal e são “forçados” e desgastados desnecessariamente. É comum haver queima e perda de máquinas e motores. Além disso, o sistema é desestabilizado por quedas frequentes e isso pode gerar curtos e danos aos próprios circuitos elétricos.
3. Prazos e metas são descumpridos. O fornecimento de produtos aos clientes pode atrasar. A logística pode ser afetada. Tudo isso reverte em aumento de custo, frete e produção. Em outras palavras, perda de eficiência e competitividade.
4. Informações sérias podem ser perdidas. O sistema de informações de uma empresa, seus setor adminsitrativo e seu banco de dados pode ser seriamente afetado se não houver banco de baterias, gerador ou outro sistema de proteção energética.
5. Produtos, insumos e vidas podem ser perdidos. Uma interrupção no fornecimento de energia pode gerar a perda de enormes quantidades de insumos ou produtos perecíveis. Vidas que podem ser perdidas com apagões em hospitais, aeroportos ou redes de controle de tráfego.
Banco de baterias x gerador: qual usar?
Como vimos, os bancos de baterias são projetados para garantir algumas horas de autonomia elétrica em caso de apagões ou cortes não programados no fornecimento de energia.
E sua principal vantagem está na rapidez de acionamento, já que começa a funcionar quase instantaneamente quando falha a fonte principal.
Por isso as baterias são fundamentais para garantir a segurança em situações de emergência.
De maneira prática, negócios que precisam de muita estabilidade energética combinam um banco de baterias com um sistema de geração de energia.
Ou seja, as baterias entram em cena imediatamente, até que o gerador da empresa possa ser acionado.
Isso ocorre porque o gerador tem acionamento mais lento, devido ao tipo de energia utilizada.
Enquanto as baterias transformam energia química em elétrica, os geradores utilizam um combustível (como o óleo diesel) para transformar energia mecânica em eletricidade.
Nesse post aqui explicamos os tipos de grupos geradores e como ocorre o seu funcionamento.
A combinação do banco de baterias com um gerador é a solução mais segura para empresas que correm o risco de sofrer sérios prejuízos com quedas de energia.
Conte conosco para planejar a segurança energética de sua empresa!