Amortização de baterias solares

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A armazenagem de energia fotovoltaica com baterias solares fou o tema presentado por Álvaro Barba, chefe desenvolvimento de producto da Daisa

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Amortização de baterias solares

  1. 1. CURSO FORMAÇÃO BATERIAS Poupança ou investimento? A importância da garantia e amortização das baterias solares UNI-KRANNICH, Lisboa 8 MAIO – 2014 Álvaro Barba - DAISA
  2. 2. 1. A BATERIA 1. Definição, partes, tipos, tecnologias. 2. BAE 3. TROJAN 4. COMPARAÇÕES
  3. 3. • Uma bateria é um depósito capaz de armazenar energia elétrica mediante uma reacção química reversível. • Esta energia permite a máquinas e sistemas ter uma autonomía energética em lugares nos quais não é acessível uma ligação à rede elétrica ou é necessário um sistema de alimentação independente. • A bateria necessita uma correcta manutenção para alcançar o seu máximo rendimento (autonomía e vida útil). Ao aumentar a eficiência da bateria também o fará a eficiência da máquina ou sistema sendo mais rentável ao utilizador. • Uma bateria contém uma dissolução de ácido sulfúrico e durante a carga emitem-se gases explosivos (H e O). Deve ser manipulada com cuidado e com a protecção adequada. • A bateria não é um elemento mecânico mas. É um sistema “vivo” cujo comportamento depende de múltiplas variáveis: estado de carga, temperatura, velocidade de descarga, profundidade da descarga, etc.
  4. 4. DISTRIBUIDORA ACUMULADORES IMPORTADOS S.A. - MUNICH - JUNE 2011 4 PbO2 + Pb + 2H2SO4 + H2O Carga (Positiva) (Negativa) (Electrólito) 2PbSO4 + 2H2O (Sulfato de Ácido) (Água)
  5. 5. • TENSÃO E VOLTAGEM: É a diferença de potencial entre os bornes da bateria.  As baterías monoblock mais usuais são de:  As baterias de tracção e estacionárias formadas por elementos de 2V conectados em série resultam tensões de 12V, 24V, 36V, 48V, 72V, 80V. 6, 8 e 12V.
  6. 6. • CAPACIDADE, Amperes-Hora (Ah): É o produto da intensidade (A) pelo tempo (horas). É a quantidade de energia que é possível extrair da bateria num tempo determinado. Em maior tempo disponível, pode- se extrair proporcionalmente maior quantidade de energia. É uma relação não linear. É a diferença de potencial entre os bornes da bateria. Exemplo: Uma 27TMH em 5 horas ceder-nos-á 95 Ah = 19 A x 5 h, enquanto que em 20 horas ceder-nos-á 115 Ah = 5,75 A x 20 h. Isto quer dizer que se a descarregamos a 19 A durará 5 horas e se a descarregamos a 5,75 A durará 20 horas. Quer dizer que descarregándo-la com o triplo da intensidade, nos durará 4 vezes menos.
  7. 7. As baterias podem-se classificar segundo diferentes critérios: Denominação Imagem Segundo o material activo: Segundo o tipo de contentor: Segundo o electrólito: ÁCIDO-CHUMBO ABEERTO Óxido de Chumbo Aberto Liquido AGM Óxido de Chumbo Selado Absorvido em fibra de vidro GEL Óxido de Chumbo Selado Gelificado
  8. 8. BATERIAS ABERTAS • Baterias de ácido-chumbo abertas: Acumuladores elétricos de chumbo de contentor aberto com uma dissolução de ácido sulfúrico e água como electrólito liquido. Têm a necessidade de manutenção por reposição de água e risco de derramamento. As suas aplicações podem ser arranque e/ou ciclos. BATERIAS SELADAS • Baterias de GEL: Acumuladores elétricos de chumbo de contentor hermético. Electrólito gelificado. Baterias sem manutenção, recomendáveis em atmosferas perigosas ou envolventes com exigências meio ambientais. Aplicações: ciclos, arranque, estacionário, etc. • Baterias AGM Acumuladores elétricos de chumbo de contentor hermético com recombinação de gases. Electrólito absorvido pelos separadores de fibra de vidro entre placas. Baterias sem manutenção, recomendáveis em atmosferas perigosas ou envolventes com exigências meio-ambientais. Aplicações: ciclos, arranque, estacionário, etc.
  9. 9. GEL AGM VRLA Lead Acid Battery Placa plana / Placa tubular  Electrólito fixo em fumed silica (GEL) O GEL empapa completamente as placas, tambén as marcas e as pontes  Excedente de ácido  Capacidade  Comportamento em temperatura  Constante VRLA - Lead Acid Battery Placa plana  Electrólito fixo em feltro de fibra de vidro Fibra de vidro apenas entre as placas, não até às pontes  Superfície de reacção limitada  Perda de capacidade  Comportamento em temperatura  Pior  Estratificação ácido Capacidade/ Carga
  10. 10. As baterias podem-se classificar segundo as seguintes aplicações: Aplicación Imagen ARRANQUE - SLI CICLO PROFUNDO ESTACIONÁRIAS
  11. 11. • PLACAS: Conjunto formado por REDE+ MATÉRIA ACTIVA. As redes fabricam-se em chumbo e têm como função servir de suporte à matéria activa e como condutor da eletricidade até aos bornes da bateria. A matéria activa é diferente segundo se trate da placa positiva ou a placa negativa: o Placa POSITIVA: Peróxido de chumbo (PbO2), tem uma côr chocolate e está submetida a um grande esforço mecânico nas baterias de ciclos. Pode ser Plana ou Tubular. o Placa NEGATIVA: Chumbo esponjoso (Pb), côr cinza. Sofre um esforço menor e portanto dura mais que as placas positivas. É sempre plana. A matéria activa reage com o ácido sulfúrico durante as cargas e descargas.
  12. 12. Podemos distinguir entre dois tipos de placas positiva: PLANA: A matéria activa está empastada na rede. Utilizam-se tanto em aplicações de arranque e de ciclos. TUBULAR: A matéria activa encontra-se contida numas bolsas de tecido reforçado que envolvem cada rama da rede conformando uns tubos alargados. Utiliza-se em aplicações de ciclos de alta exigência ou estacionária.
  13. 13. • SEPARADORES: As placas positivas estão ligadas entre si, de igual forma que as negativas, formando grupos de placas positivas e negativas. Estes grupos mantêm-se isolados entre si mediante separadores. Cada elemento ou vaso tem uma tensão de 2V independentemente da superfície das placas. A capacidade das baterias é proporcional à superfície e o número de placas. Quanto mais número de elementos a tensão será maior. Os elementos conectam-se em série. Indispensáveis para evitar curtocircuitos entre as placas. Material muito poroso para favorecer a circulação dos iões do electrólito.
  14. 14. • ELECTRÓLITO: Composto por uma dissolução de ácido sulfúrico e água (SO4H2 + H2O), sem impurezas, com densidade de 1,28Kg/l - 1,24Kg/l . Os seus iões são os que transportam a eletricidade de uma placa à outra. É corrosivo. Evitar contacto com a pel. Está gelificado nas baterias de GEL (daí o seu nome) para eliminar manutenção. Em Baterías AGM está embebido nos separadores.
  15. 15. • BORNES: Terminais positivo e negativo através dos que se obtem a energia da bateria. Existem de diferentes formas. • CONEXÕES: o Internas: Não acessiveis. Conectam em série os elementos de 2V para somar 6V ou 12V. o Externas: Série ou Paralelo. Importante rever que o par de aperto e a secção do cabo sejamn os adequados.
  16. 16. Bateria de ácido chumbo Tipo de placa (positiva) Placa plana (grid Plate) (positiva) Placa tubular (positiva) Electrólito Vented Lead Acid VLA (abertas) Valve regulated Lead Acid VRLA (seladas - GEL)
  17. 17. Empresa: BAE Batterien GmbH (desde 1899). Fabricado 100% em Berlim. Certificada em ISO 9001 desde 1995 e em ISO 14001 desde 2004. Produto: Baterias Industriais •Ferroviários •Tracção •Estacionário- Solar
  18. 18. Energy from sunset to sunrise para sistemas PV off-grid de tamanho médio e grande Larga vida em ciclos  placa tubular - +- + charge controller
  19. 19. • Insolação variável (verão/inverno) → Intensidade de carga irregular • Influências da temperatura não constantes • Profundidade de descarga (DoD) não previsivel Por isso se estabeleceu um procedimento de teste específico (IEC 61427) • Reflete os requerimentos de um sistema PV off-grid • Proporciona um instrumento de medida entre baterías de diferentes marcas
  20. 20. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 3 6 9 12 15 18 21 24 PVcurrent[A] StateofCharge[%] Time (24 h) Battery State of Charge High Insolation Periode (e.g. summertime)/ PV current Low Insolation Periode (e.g. wintertime)
  21. 21. O teste de ciclos a 40° C segundo IEC 61427:2002-04 consiste em fases A e B, com repetições internas e externas (1 ciclo de teste = 150 ciclos fase A + fase B) Phase A: Disch. 9 hrs with I10 or until 1.75 V Charge 3 hrs with 1.03 I10 Disch. 3 hrs with I10 Phase B: Disch. 2 hrs with 1.25 I10 Charge 6 hrs with I10 and 2.4 V/cell Complete charge accord. to manufacturer‘s op. instr. 49 x or Ue < 1.5 Capacity test C10 at TRef, stop when C10 < 80% 100 x Result: lifetime as number of A+B - cycles
  22. 22. Tipo Descripción Norma OPzS Ortsfeste Panzerplatten Standard Bateria Estacionária com placa positiva tubular, aberta com electrólito líquido. DIN 40736-1 (Elem.) DIN 40736-3 (Block) OPzV Ortsfeste Panzerplatten Verschlossen Bateria estacionária com placa positiva tubular, selada com electrólito em gel. DIN 40744 (Block) DIN 40742-1(Elem.) OGi Ortsfeste Gitterplatten Bateria estacionária com placa positiva plana, aberta com electrólito líquido. DIN 40737-3 (Block) DIN 40736-1 (Elem.) OGiV Ortsfeste Gitterplatten, Verschlossen Bateria estacionária com placa positiva plana, selada com electrólito em gel. DIN 40737-3 PzS Panzerplatten Standard Bateria para tracção/ferroviária com placa positiva tubular, aberta com electrólito líquido. DIN EN 60 254-2 IEC 60 254-2, series L PzV Panzerplatten Verschlossen Bateria para tracção/ferroviária com placa positiva tubular, selada com electrólito em gel. DIN EN 60 254-2 IEC 60 254-2, series L PVS Photovoltaik Standard Bateria Fotovoltaica com placa positiva tubular, aberta com electrólito líquido. DIN 40736-1 (Elem.) DIN 40736-3 (Block) PVV Photovoltaik Verschlossen Bateria Fotovoltaica com placa positiva tubular, selada com electrólito em gel. DIN 40744 (Block) DIN 40742-1(Elem.)
  23. 23. • Enchimento a seco com chumbo vermelho – Alta pureza – Enchimento seco por vibração • Porosidade constante • Controlo qualidade permanente • Mínimas tolerâncias no peso • Bolsa de tecido reforçadas – Desenho robusto e flexivel – Evita perda de massa (tamanho poro) – Proteção reforçada das laterais • Suporte (frame) – Forte, grossa, centrada – Resistente à corrosão Estabilidade na capacidade, requere- se ácido de baixa densidade Grande superfície interna, alta capacidade Excelente comportamento em ciclos Estabilidade na capacidade, larga vida em ciclos Larga vida em ciclos, baixa corrosão
  24. 24. A Solução da BAE PANZERPLATTEN - Placa Tubular de Alta Qualidade Matéria activa: Óxido de Chumbo (Pb3O4) de alta pureza e tamanho de partícula calibrado. Enchimento a seco por agitação (Boa porosidade e variações de peso muito pequenas). Controlo estatístico do peso de cada placa. Capacidade estável permite o uso de um ácido de menor densidade. Suporte tubular: Liga sem Antimónio para VRLA (PbCaSn). Liga baixa em Antimónio para VLA (PbSb1.6SnSe). Robusta secção para reduzir a corrosão. Bolsa de tecido reforçado: Reduz o desprendimento de matéria activa. O reforço lateral evita danos e curto circuitos. Alta porosidade.
  25. 25. • Se o terminal (borne) tem uma conexão fixa com a tampa da caixa esta pode danificar-se à medida que o polo cresça  Terminal deslizante Fugas devidas à conexão do terminal O movimento do ácido força a corrosão nos bornes e os parafusos de conexão  maior perda de água  perda de capacidade, curto circuitos, risco de explosão
  26. 26. • Terminal deslizável “Panzerpole BAE” patenteado • Labirinto no terminal de chumbo com uma proteção entre o plástico e o polo • Molde de injecção de plástico • Terminal deslizante até 16 mm • 100% estanqueidade garantida durante toda a vida da bateria • Anilhas coloridas (polaridade) e anel de serviço que permite medir diretamente no polo
  27. 27. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 20 °C 25 °C 30 °C 35 °C 40 °C TotalAandBcycles Temperature Resistência a ciclos segundo IEC 61427:2002-04
  28. 28. PRODUTOS PARA APLICAÇÃO SOLAR Produto Foto Aplicação Características C100 [Ah] 20C° Ciclos 80% DoD EN 60896-11 EN 60896- 21/22 Secura PVSM Elemento  Estações repetidoras.  Sinalização em vias férreas.  Luzes e cabines telefónicas.  Boias de sinalização.  Proteção catódica ao longo de redes de tubagens.  Iluminação/energia em casas e povoações remotos.  Alta capacidade, larga durabilidade e estabilidade.  Boa carga com baixa intensidade.  Baixa auto-descarga.  Alto rendimento.  Liga PbCaSn  GARANTIA 3 ANOS 220-1100 Ah 1500 Secura PVS Monoblock 70-420 Ah 1400 Secura PVS Elemento 280-4960 Ah 1500 Secura PVV Monoblock 70-1260 Ah 1400 Secura PVV Elemento 280-4940 Ah 1500
  29. 29. - Oil & Gas pumping station, southern Sahara - Wind solar hybrid system, Telecom, Greece - Solar home systems, northern area of Finland
  30. 30. - Solar PV system, desert area of Sudan (rural electrification) - Solar PV system, Sierra Leone (hospitals in rural areas) - Electrification of 34 schools, Fiji Islands (Fiji Education Sector Program, funded by EU)
  31. 31. CENER, Centro Nacional de Energias Renováveis Microred Enero 2011.
  32. 32. •Fundada em 1925 •Lider mundial e pioneiro na fabricação de baterias de ciclo profundo •4 fábricas ao longo dos USA. •Serviço e suporte técnico a nivel mundial. •Departamento de engenharia dedicado ao suporte técnico
  33. 33. Alpha Plus™ Pasta de Alta Densidade para uma vida longa. •Fórmula patenteada de alta densidade. Melhora as ligações estruturais, melhorando o processo. •Optimização da porosidade para melhorar o rendimento e a utilização da matéria activa. •A Fibra Dynel mantém a estrutura e integridade da matéria activa evitando que se desprenda. •A estrutura de cristais interconectados reduz os desprendimentos destes materiais alargando a vida.
  34. 34. Processo de Cura •As 72 horas de cura fortalecem a união dos cristais, produzindo uma estrutura robusta. Alarga a vida das baterias. •Reduz o desprendimento da matéria activa. •Fortalece as propiedades de adesão à moldura da rede.
  35. 35. • T2 Technology • É uma melhoria da pasta básica Alpha PlusTM. • A soma da patente T2, uma mistura de metais, melhoram e optimizam o balanço entre os cristais grandes e pequenos, produzindo mais uma estrutura • A estrutura porosa permite aumentar uma maior capacidade em Ah e ciclabilidade durante a vida das baterias • Além disso a fórmula T2, melhora a condutividade fazendo possíveis descargas de grande intensidade.
  36. 36. #1 Geometria Multi-rib mantem mais abertos os canais de ácido reduzindo o risco de estratificação e melhorando o processo electroquimico. Esta característica garante uma vida mais longa, com notaveis melhorias O separador da Trojan Maxguard® Advanced Design Separator, é de uso exclusivo, não existindo nada igual no mercado. O separador Maxguard™ Advanced Design Separator, aumenta a vida das baterias, mantem o rendimento e reduz o custo de manutenção. Os 4 maiores benefícios são:
  37. 37. #2 O separador fabricado com cola natural impossibilita a passagem de antimónio entre as placas positivas e negativas Isto evita a contaminação da placa negativa extendendo a vida da bateria. #3 Reduz a quantidade de ampéres com os que se acaba a carga à metade que os restantes. Reduz os custos de manutenção. #4 Placas mais largas retêm a matéria activa positiva reduzindo o desprendimento. Permite descargas mais profundas e alarga a vida.
  38. 38. •BENEFÍCIOS 1. Melhora o funcionamento em situações de PSOC. 2. Maior conductividade 3. Reduz a sulfatação 4. Melhora o processo de carga •Bateria Trojan RE a trabalhar a 100% SOC = 2800 ciclos 50%DOD •Bateria Trojan RE a trabalhar PSOC = 2.240 ciclos 50% DOD •Bateria Trojan RE Smart Carbon PSOC = 2.576 ciclos 50% DOD
  39. 39. As cinco linhas da Trojan estão organizadas por tecnología e pelas suas características de ciclo de vida Garantias • INDUSTRIAL – 3 Anos • PREMIUM – 2 Anos • SIGNATURE – 1 Ano • AGM – 1 Ano • GEL – 1 Ano
  40. 40. Guaycora Sonora, Mexico
  41. 41. Que baterias usar e porquê?
  42. 42. MARCA TECNOLOGIA Custo Inicial €/AMP Custo final €/AMP- VIDA UTIL N CICLOS 50% DOD GARANTIA APLICAÇÃO BAE TUBULAR Alto Baixo 3.000 3 anos Vivendas uso diário TROJAN IND Alto Baixo 2.800 3 anos Vivendas uso diário PREMIUM-RE Smart Carbon Médio Baixo 1.600 2 anos Vivendas uso diário SIGNATURE Médio Médio 1.200 1 ano Vivendas uso diário – estacional FS SOLAR / 2V TUBULAR Alto Baixo 2.400 2 anos Vivendas uso diário FS SOLAR 12v PLACA PLANA Baixo Alto 400 1 año Vivendas uso fim de semana
  43. 43. Quantidade de ciclos em função de DoD a 20° C Informação sobre a vida operacional das baterias Quantidade de ciclos em função de DoD (temperatura não definida) Quantidade de ciclos em função de DoD a 20° C (standard IEC não definido) Quantidade de ciclos em função de DoD a 25° C segundo IEC 60896 São comparáveis estes valores?
  44. 44. PERGUNTAS?
  45. 45. OBRIGADO PELA SUA ATENÇÃO www.daisabaterias.es

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