Sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS): quando é o momento certo para a sua empresa dar o passo?

Até há poucos anos, as baterias numa instalação industrial serviam sobretudo de apoio de emergência, mantendo equipamentos críticos em funcionamento quando falhava o fornecimento. Hoje, podem também reduzir a fatura de eletricidade, aproveitar melhor a produção solar, gerir picos de consumo e aliviar uma ligação à rede próxima do seu limite. A questão é perceber em que condições acrescentam valor económico e operacional à sua unidade, no âmbito de uma estratégia de autoconsumo e descarbonização industrial.

O que é um Sistema BESS?

Um BESS, do inglês battery energy storage system, é um sistema de armazenamento de energia em baterias que armazena eletricidade para utilização quando a instalação necessita. Além das baterias, integra um sistema de gestão de baterias (BMS), que monitoriza e protege as células, um sistema de conversão de energia (PCS), com eletrónica de potência para converter corrente contínua em alternada e vice-versa, e um sistema de gestão de energia (SEM), que coordena a carga e a descarga. Numa unidade industrial, os sistemas de armazenamento de energia em baterias podem carregar a partir da rede ou da produção própria, sobretudo solar, e fornecer energia nos momentos mais adequados ao consumo e às condições de mercado. Assim, permitem deslocar parte das compras de eletricidade no tempo sem alterar o processo produtivo.

Para dimensionar o sistema, é necessário distinguir potência e capacidade de armazenamento. A potência, expressa em MW, indica a rapidez com que a bateria pode fornecer ou absorver energia, a capacidade, em MWh, indica a quantidade que pode armazenar. A relação entre ambas determina a duração nominal da descarga: reduzir um pico breve de consumo exige uma configuração diferente da necessária para guardar excedentes solares e utilizá-los ao final do dia.

Prosolia battery energy storage system (BESS) at the Albispark project
Battery energy storage system (BESS) at Prosolia’s Albispark project in Castelo Branco, Portugal.

Porque está o armazenamento no centro do debate energético?

O crescimento da produção solar tem alterado o comportamento dos preços da eletricidade ao longo do dia. A concentração da produção nas horas de sol pode fazer baixar os preços nesses períodos e aumentar a diferença face às horas de maior custo. A dimensão dessa diferença depende também da procura, da produção eólica e hídrica, das interligações e das restantes condições do sistema elétrico.

Armazenamento com baterias: quando faz sentido para a sua empresa?

A resposta depende de cada sistema. Cada sinal identificado nos dados de consumo, produção e fornecimento aponta para uma utilização possível e coloca exigências diferentes ao sistema.

Sinal nos dados do seu sistemaComo pode atuar a bateriaO que o sistema exige
Picos que aumentam a potência tomada e os encargos associadosFornece energia durante os picos, reduzindo a potência solicitada à rede — peak shavingPotência de descarga adequada, capacidade para cobrir os picos e controlo que antecipe o consumo
Diferenças de preço relevantes e frequentes entre períodosCarrega quando a eletricidade custa menos e fornece energia quando custa mais — arbitragemCapacidade suficiente, elevada eficiência e uma diferença de preço que compense perdas e degradação
Excedentes solares vendidos a baixo preço ou não aproveitadosArmazena os excedentes para utilização posterior — solar shiftingCapacidade ajustada aos excedentes e potência de carregamento suficiente
Ligação à rede insuficiente para alguns picos de consumoComplementa a potência disponível na ligaçãoPotência e capacidade ajustadas à diferença a cobrir e à sua duração
Interrupções de fornecimento ou processos críticosAssegura alimentação de emergência durante falhas da redeSolução específica de emergência, reserva de energia e capacidade de funcionamento em ilha

Potência contratada e picos que pesam na fatura

O funcionamento simultâneo de equipamentos ou a sobreposição de linhas de produção pode criar picos de potência com impacto na fatura. Em Portugal, nos fornecimentos em baixa tensão especial, média, alta e muito alta tensão, a potência contratada é atualizada em função da máxima potência tomada nos últimos 12 meses, incluindo o mês faturado; esta corresponde ao maior valor da potência ativa média registado num intervalo de 15 minutos. Ao fornecer energia nesses períodos, a bateria pode suavizar a curva de consumo, através do peak shaving. O efeito económico depende do histórico de máximos e das componentes tarifárias aplicáveis, incluindo a potência em horas de ponta. [2]

Volatilidade dos preços e diferença entre períodos horários

Quando existem diferenças de preço relevantes e frequentes, a bateria pode carregar nos períodos mais económicos e fornecer energia nos mais caros. Esta deslocação de carga, ou arbitragem, deve ser avaliada com base nos períodos horários aplicáveis – ponta, cheias, vazio normal e super vazio – e na fórmula do contrato de fornecimento, incluindo a exposição à volatilidade dos preços do mercado grossista: a diferença de preço tem de compensar as perdas, a degradação e os restantes custos de utilização. [3]

Excedentes de produção própria e limites da rede

Nas instalações com produção solar, os excedentes de autoconsumo podem ser armazenados para utilização posterior, em vez de serem vendidos em períodos de baixa valorização, uma utilização conhecida como solar shifting. O armazenamento pode também apoiar aumentos pontuais de consumo quando a capacidade de ligação à rede é limitada, desde que a bateria tenha energia disponível e consiga voltar a carregar dentro dos limites do ponto de ligação. Se o objetivo incluir a continuidade do fornecimento durante falhas da rede, são necessários dimensionamento, proteções e controlo específicos para alimentar os equipamentos críticos em segurança. [4]

O artigo sobre sistemas híbridos de energia para a indústria explica como o armazenamento se articula com outras tecnologias de produção.

Os dados necessários antes de decidir

Uma bateria deve ser dimensionada a partir de dados medidos na instalação, em vez de rácios retirados de outros projetos. Antes de avançar, importa reunir:

  • Perfil de carga e turnos: curva de consumo com o maior detalhe disponível, para identificar picos que as médias podem ocultar.
  • Tarifa e contrato: potência contratada, cálculo dos encargos de potência, períodos horários e fórmula de preço da energia.
  • Ponto de ligação: capacidade disponível e novos consumos previstos, como a eletrificação de processos térmicos ou o carregamento de veículos.
  • Produção existente ou prevista: perfil de produção, energia consumida diretamente e excedentes atualmente injetados na rede.

Com esta informação, o dimensionamento resulta da análise, em vez de ser uma decisão tomada à partida.

A sua empresa deve investir em armazenamento com baterias? O que avaliar antes de avançar

A combinação de várias utilizações pode reforçar o interesse económico de um projeto. Uma bateria dedicada apenas à redução de picos pode passar grande parte do dia sem ser utilizada. Se também permitir aproveitar excedentes solares e deslocar compras de eletricidade, poderá tirar maior partido do investimento.

Contudo, os benefícios não devem ser simplesmente somados: a energia reservada para uma função pode não estar disponível para outra no mesmo período. O estudo deve simular a operação conjunta e verificar se a viabilidade se mantém com pressupostos conservadores, sem depender de uma única condição favorável.

Quando é cedo ou não se justifica

Um consumo plano, sem picos relevantes, oferece poucas oportunidades de poupança associadas à redução de potência. Nesse caso, o interesse do armazenamento terá de resultar de outras utilizações, como o aproveitamento de excedentes ou a continuidade de fornecimento.

Se a diferença de preço entre períodos for reduzida, poderá não compensar as perdas e o desgaste da bateria. Sem excedentes solares aproveitáveis, também fica limitada a possibilidade de aumentar o autoconsumo.

Quando a viabilidade depende de uma única hipótese de receita ainda não confirmada ou de uma alteração tarifária futura, importa avaliar o projeto sem esse pressuposto. Uma nova linha de produção, a ampliação da instalação solar ou uma mudança no contrato de fornecimento podem justificar uma reavaliação.

Retorno do investimento em BESS: como se avalia além do payback

O retorno do investimento num sistema BESS avalia-se comparando os benefícios líquidos acumulados com o custo total do sistema ao longo da sua vida útil. O cálculo deve considerar a combinação das fontes de valor, as perdas, os custos de operação e manutenção e a degradação, influenciada pelo número de ciclos, pela profundidade de descarga e pela temperatura de funcionamento. As garantias do fabricante, uma estratégia de utilização adequada e a manutenção preditiva, quando aplicável, fazem parte do plano de operação e manutenção (O&M). Olhar apenas para o prazo de recuperação do investimento, ou payback, pode ocultar estes pressupostos: dois projetos com o mesmo prazo podem apresentar níveis de risco diferentes.

A propriedade do ativo e o financiamento são outra parte da decisão. Ao adquirir o sistema, a empresa mobiliza capital e assume as responsabilidades de desempenho, manutenção e obsolescência que não transfira contratualmente. Num modelo em que um terceiro é proprietário e operador, a repartição de riscos depende das condições acordadas.

A Prosolia Energy trabalha com modelos PPA em que o cliente não realiza investimento inicial e paga apenas pela energia que utiliza, em €/MWh, enquanto a Prosolia é proprietária do sistema e assegura a sua operação. O artigo sobre tipos de PPA para a indústria aprofunda a forma como as estruturas contratuais repartem responsabilidades e riscos.

Fontes