Como um BESS é projetado: potência, energia, segurança e conexão

Ponto de partida: a aplicação

O primeiro passo para projetar um BESS é definir para que ele é necessário. Projetar para backup, redução de pico, arbitragem, controle de frequência, integração solar ou conformidade com requisitos de conexão não é a mesma coisa.

A aplicação define potência, duração, reserva de energia, número de ciclos, estratégia de controle e critérios de disponibilidade.

Poder e energia

A potência é medida em kW ou MW. A energia é medida em kWh ou MWh. Caso um projeto precise entregar 5 MW por 2 horas, será necessária uma capacidade energética aproximada de 10 MWh, sem considerar margens, perdas, degradação ou restrições operacionais.

Na prática, o dimensionamento deve considerar:

• Potência máxima de carregamento.
• Potência máxima de descarga.
• Duração necessária.
• Eficiência do sistema.
• Profundidade de descarga permitida.
• Reserva operacional.
• Degradação futura.
• Temperatura ambiente.
• Crescimento de carga.
• Restrições de endpoint.

ponto de conexão

O ponto de conexão determina grande parte do projeto elétrico. Um BESS pode ser conectado a baixa tensão, média tensão, subtransmissão ou transmissão. Dependendo do nível de tensão, são definidos os requisitos de transformadores, células, chaves, proteções, medições, comunicação, aterramento e operador de rede.

Um erro nesta fase pode levar a reprojetos dispendiosos ou atrasos na energização do projeto.

Arquitetura do sistema

Um BESS pode ser centralizado, modular, conteinerizado, instalado em sala elétrica, com inversores distribuídos ou com PCS centralizado. A arquitetura depende do tamanho do projeto, espaço disponível, manutenibilidade, redundância, condições ambientais e estratégia de operação.

Também devem ser consideradas rotas de fiação, acesso, ventilação, ar condicionado, detecção de incêndio, seccionamento e zonas de segurança.

Degradação

As baterias perdem capacidade com o tempo. A degradação depende da química, temperatura, número de ciclos, profundidade de descarga e estratégia operacional.

Um design sério deve perguntar:

• Quanta capacidade é necessária no início?
• Quanta capacidade é necessária no final da vida útil esperada?
• O superdimensionamento inicial é necessário?
• Haverá substituição ou aumento futuro de módulos?
• Que garantias de desempenho o fornecedor oferece?

Segurança

Um BESS concentra muita energia num espaço compacto. Portanto, a segurança deve ser integrada desde o design. Devem ser consideradas proteções elétricas, monitoramento de temperatura, ventilação, detecção precoce, isolamento, seccionamento, controle de acesso, proteção contra incêndio e protocolos de emergência.

estudos elétricos

Antes de construir ou conectar um BESS, estudos como:

• Fluxo de carga.
• Curto-circuito.
• Coordenação de proteções.
• ArcFlash.
• Harmônicos.
• Estabilidade.
• Aterramento.
• Controle de tensão e potência reativa.
• Avaliação de conformidade do código de rede.

erro comum

Um erro comum é selecionar a capacidade da bateria antes de estudar o problema. Isso pode levar a sistemas superdimensionados, subdimensionados ou difíceis de conectar.

Conclusão

Projetar um BESS requer a integração de critérios elétricos, energéticos, econômicos, operacionais e de segurança. Não se trata apenas de comprar baterias, mas de projetar um sistema que cumpra uma função específica dentro de uma rede real.