Já lhe disseram que você pode armazenar confortavelmente a energia solar? Existem cerca de 6 tipos diferentes de sistemas de armazenamento de energia solar que você pode adotar conforme sua conveniência. Este artigo foi criado para esclarecê-lo sobre eles.
O armazenamento de energia é uma das belas invenções intrigantes da humanidade. É um dos poucos benefícios que a Terra recebeu de nossas atividades. Os sistemas de armazenamento de energia solar tornam o uso da energia solar mais atraente. Como o sol produz radiação em uma hora que é suficiente para atender às nossas demandas anuais de energia, energia extra pode ser armazenada para uso quando não há luz solar.
Como proprietário de uma casa com painéis solares, você tem opções que foram dadas neste artigo como maneiras de armazenar energia solar. Essas opções incluem o uso de turbinas, armazenamento de energia fora da rede, armazenamento na rede, produção de combustíveis solares e lagoas solares.
Além do benefício de ter energia de backup em caso de falta de energia da rede pública, a aplicação de qualquer um dos tipos de sistemas de armazenamento solar ajuda você a aproveitar as taxas de tempo de uso (TOU). As tarifas do TOU são as empresas da rede elétrica do período que cobram mais pela eletricidade devido às altas demandas de energia na rede durante esses períodos.
Conteúdo
Sobre sistemas de armazenamento de energia solar
Geralmente, os sistemas de armazenamento de energia são implementados para capturar eletricidade, armazená-la como energia química, mecânica ou térmica e liberá-la como energia elétrica quando necessário. O armazenamento de energia economiza o excesso de energia gerada durante os períodos de pico para uso futuro.
Diferentes tipos de sistemas de armazenamento de energia solar podem ser adotados para ter energia de backup quando a rede cair e reduzir a quantidade de dinheiro gasto em contas de eletricidade.
Como os sistemas de armazenamento de energia solar são construídos
Antes de analisarmos como os sistemas de armazenamento de energia solar são construídos, precisamos examinar brevemente as maneiras gerais pelas quais a energia renovável pode ser armazenada. A energia renovável pode ser armazenada química e mecanicamente. O armazenamento é baseado em alguns princípios físicos da matéria.
O primeiro princípio sobre o qual os sistemas de armazenamento de energia solar são construídos é o da mudança de temperatura do material ao ser aquecido ou resfriado. A matéria sofre aquecimento em massa, onde o valor da energia armazenada é proporcional à capacidade calorífica específica do material utilizado. Isso leva a um fenômeno conhecido como aquecimento sensível.
O segundo princípio sobre o qual os sistemas de armazenamento solar podem ser construídos é o da matéria ser capaz de absorver ou liberar calor latente na transição de fase. Se uma certa transição de fase for acompanhada de absorção de calor, o processo inverso liberará a mesma quantidade de calor, de modo que a energia pode ser armazenada enquanto uma certa fase da matéria for mantida.
O terceiro é baseado em reações químicas. Aqui, a energia cria compostos químicos com ligações químicas de alta energia, que liberam sua energia após a interrupção.
A energia pode ser armazenada através da formação de ligações químicas fracas, como através da fisissorção de moléculas de água em sílica gel. A energia também pode ser armazenada através da formação de ligações mais fortes, como a oxidação do silício em óxido de silício (quimissorção). A densidade de energia é mais baixa em materiais que armazenam energia química devido à fisissorção e mais alta naqueles que armazenam energia química por meio de quimissorção. A capacidade de armazenamento do sistema de armazenamento será equivalente ao calor consumido ou energia livre da reação.
O quarto princípio que pode ser usado para sistemas de armazenamento solar é o da dissociação de pares elétron-buraco em dispositivos de armazenamento de energia elétrica, como baterias. Os fótons podem ser capturados diretamente do sol e armazenados nessas baterias.
Alguns desses princípios orientam a construção de diversos tipos de sistemas de armazenamento de energia solar.
6 Tipos de Sistemas de Armazenamento de Energia Solar
Os tipos de sistemas de armazenamento de energia solar são:
- Sistema de armazenamento solar fora da rede/O uso de baterias
- Sistema de Armazenamento Solar On-Grid
- Sistemas de armazenamento solar híbrido
- Combustíveis Solares
- Lagos Solares
- Sistemas estratificados de armazenamento de energia solar
1. Sistema de armazenamento solar fora da rede/O uso de baterias
Quem usa esse tipo de sistema de armazenamento solar não está conectado à rede pública. Para usar um sistema fora da rede, você precisará ter baterias suficientes para armazenamento. Seu sistema solar também deve ser construído de tal forma que sua casa seja alimentada durante todo o ano.
As baterias são categorizadas sob os métodos químicos de armazenamento de energia. Eles convertem energia química em energia elétrica. Isso é possível pelas células eletroquímicas usadas na produção dessas baterias.
As células eletroquímicas nas baterias são dois eletrodos, um cátodo e um ânodo. Essas células também são condutoras elétricas e são separadas por um separador. O próprio separador é feito de
Também na bateria está o eletrólito (entre o cátodo e o ânodo) composto por íons. Esses íons reagem com os materiais condutores do cátodo e ânodo. Essa reação cria uma corrente elétrica na bateria.
As baterias são feitas de diferentes materiais, vêm em diferentes tamanhos e marcas. Com base no material utilizado, temos
As baterias de chumbo-ácido são as baterias mais antigas e mais baratas usadas no armazenamento de energia solar. No entanto, eles têm uma baixa profundidade de descarga, portanto, precisam ser substituídos mais rapidamente do que outras baterias. As baterias de íons de lítio são melhor usadas como tipos de sistemas de armazenamento solar em residências. Eles são mais caros, mas têm uma vida útil mais longa do que suas contrapartes de chumbo-ácido. Eles também têm uma alta densidade de energia que os torna capazes de armazenar energia em pequenos espaços.
As baterias de níquel-cádmio são as próximas. Eles são comuns em projetos de energia de grande porte, pois suportam altas temperaturas. A toxicidade associada às baterias de Ni-Cd e a dificuldade no descarte de cádmio é um grande constrangimento no uso de baterias de Ni-Cd. As baterias de fluxo são as baterias maiores e mais caras. Eles são os melhores para uma instalação em grande escala. Eles têm uma baixa capacidade de armazenamento e taxa de descarga de carga.
2. Sistema de Armazenamento Solar On-Grid
Os sistemas de armazenamento on-Grid também são conhecidos como sistemas vinculados à rede. Este sistema usa um inversor conectado à rede padrão e não possui armazenamento de bateria. Como proprietário de uma casa que usa energia solar, você pode armazenar alguma energia na rede de serviços públicos. O excesso de energia solar gerado em sua casa pode ser exportado em troca de alguns créditos ou feed-in-tariff (FiT).
Feed-in_Tarifas_(FIT) são os preços fixos de eletricidade que você receberá por cada unidade de energia elétrica que gerar a partir dos painéis solares de sua casa e armazenar na rede pública.
Para um cliente que usa esse sistema vinculado à rede, quando os painéis solares estão produzindo mais do que estão usando, você pode enviar energia de volta à rede. Quando sua carga é maior do que o que o sol está gerando, energia extra também pode ser comprada da rede de serviços públicos.
Antes de optar por esse tipo de sistema de armazenamento de energia solar, você precisa entender que sempre que houver um blecaute, seus painéis não fornecerão eletricidade. Isso ocorre por razões de segurança, pois os eletricistas que trabalham nas linhas de energia precisam saber que não há nenhuma fonte alimentando a rede. Isso simplesmente implica que você não tem o luxo de desfrutar de alguma energia durante um apagão.
Este tipo de sistema de armazenamento de energia solar é perfeito para você se quiser reduzir sua conta de energia e se beneficiar de incentivos solares.
3. Sistemas de Armazenamento Solar Híbrido
Um sistema de energia híbrido é aquele em que uma combinação de dois ou mais sistemas de energia é usada para a produção de energia. Esta poderia ser uma combinação de tecnologia solar e turbina eólica para produção de energia.
O sistema de armazenamento solar híbrido pode ser uma combinação de baterias de armazenamento solar e a rede de serviços públicos. Quando este tipo de sistema de armazenamento solar é utilizado, a energia solar gerada é armazenada em baterias enquanto o cliente faz uso do serviço público. Quando a energia das baterias estiver esgotada, você pode alternar confortavelmente para a rede elétrica. Por outro lado, quando há falta de energia da rede pública, você também pode alternar para suas baterias.
4. Combustíveis Solares
Este tipo de sistema de armazenamento de energia solar ainda é um trabalho em andamento. Não é muito comum no mercado de energia comercial atualmente. Combustíveis solares são produtos químicos sintéticos, como hidrogênio, amônia e hidrazina, que são produzidos e armazenados por períodos em que não há luz solar.
A produção de combustíveis solares pode ser a partir de eletricidade de painéis solares (eletroquimicamente), de calor térmico gerado a partir de energia solar concentrada (termoquimicamente), fotossíntese artificial (fotobiológica) ou de fótons (fotoquimicamente). Tudo isso funciona conduzindo algumas reações químicas que transformam a energia solar translúcida em energia química.
Os combustíveis solares também podem ser produzidos direta ou indiretamente. Processos diretos produzem combustíveis solares a partir da luz solar sem conversão de energia intermediária. Os processos indiretos primeiro convertem a energia solar em outra forma de energia (biomassa ou eletricidade) e essa energia é posteriormente usada para produzir um combustível.
Durante a conversão de energia, alguma quantidade de energia é perdida. Esta é a razão pela qual os processos indiretos são menos eficientes do que os processos diretos. Os processos indiretos são, no entanto, mais fáceis de implementar. Mais pesquisas estão sendo realizadas por cientistas sobre como melhorar os processos diretos para a produção de combustíveis solares.
Os combustíveis solares podem ser armazenados pelo maior tempo possível. Eles também podem ser transportados de um lugar para outro transportados para qualquer lugar, tornando-os um recurso valioso e flexível para uma rede elétrica mais confiável.
5. Sistema Estratificado de Armazenamento de Energia Solar
A energia solar pode ser aproveitada e utilizada de duas maneiras; usando células fotovoltaicas e usando CSP. O sistema de armazenamento de energia estratificado funciona com CSP. Envolve o armazenamento de energia solar como energia térmica que pode ser convertida em eletricidade quando necessário.
Aqui, os tanques de armazenamento de água quente também conhecidos como cilindros de água quente, tanques de armazenamento de calor ou tanques de armazenamento térmico são usados para armazenar água para aquecimento de ambientes ou para fins domésticos.
A água quente é armazenada em um tanque isolado por tanto tempo. Se a energia for usada para gerar eletricidade, o calor é usado para ferver água e o vapor resultante aciona uma turbina que gera eletricidade.
6. Lagos Solares
As lagoas solares também funcionam com sistemas de concentração de energia solar térmica.
Uma lagoa solar é um corpo de água que coleta e armazena a energia solar na forma de calor. Seu princípio de funcionamento é o inverso da convecção natural. Naturalmente, quando a luz do sol atinge uma lagoa salina, ela primeiro aquece a água no fundo da lagoa. Essa água torna-se menos densa e, por convecção, suas moléculas sobem à superfície.
Nas lagoas solares, ocorre o inverso. As lagoas são construídas para impedir a convecção. A lagoa recebe sal em quantidade suficiente para saturar completamente a água do fundo. Quando a água é aquecida, como de costume, a água altamente salina e mais quente não se mistura completamente com a água menos salina e mais fria da superfície.
A mistura é suave e a convecção ocorre separadamente na água superior e inferior. Este efeito reduz muito a perda de calor. A água mais salina pode aquecer até 90 ℃ enquanto a parte superior mantém a temperatura tão baixa quanto 30 ℃
Mais tarde, a água quente mais salina pode ser canalizada para uma turbina que gira para gerar eletricidade quando a demanda é alta.
Perguntas Frequentes:
Quantos sistemas de armazenamento de energia solar existem?
Os sistemas de armazenamento de energia solar não se limitam aos cinco discutidos neste artigo. Há um bom número deles, a maioria dos quais ainda estão sendo desenvolvidos. Este artigo explicou os que são comuns no mercado de energia comercial.
Qual é a melhor maneira de armazenar energia solar?
Não há melhor maneira de armazenar energia solar. Sua escolha de um tipo específico de sistema de armazenamento de energia solar deve ser guiada por suas necessidades, orçamento e localização. Para edifícios localizados longe da rede pública, os sistemas de armazenamento fora da rede serão adequados. Edifícios que já estão conectados à rede, mas precisam de energia de backup, exigirão um sistema de armazenamento híbrido.
O armazenamento de bateria solar vale a pena?
Sim, eles estão. As baterias podem mantê-lo funcionando durante uma falha de energia da rede de serviços públicos. Dependendo do seu orçamento, você pode comprar baterias com vida útil de até 7 anos.
Por quanto tempo a energia solar pode ser armazenada?
Os sistemas de armazenamento têm diferentes capacidades de energia e potência. A capacidade de energia (medida em quilowatts por hora) é a quantidade de energia que pode ser armazenada, enquanto a capacidade de energia (medida em quilowatts) é a quantidade de energia que pode ser liberada a qualquer momento. Isso determina por quanto tempo um sistema de armazenamento pode servir ao alimentar a carga.
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