Introdução

A elevada penetração das energias renováveis no mix energético nos últimos anos levou a uma redução considerável dos preços da eletricidade, especialmente durante as horas centrais do dia, quando a produção fotovoltaica é maior.  Esta variação do preço da eletricidade ao longo do dia tornou cada vez mais atraente para o consumidor final a instalação de um sistema de armazenamento em conjunto com o seu sistema de autoconsumo fotovoltaico, o que lhe permitirá armazenar excedentes fotovoltaicos cada vez menos remunerados se forem injetados na rede elétrica, para os utilizar quando não há geração solar e o preço da eletricidade é mais elevado.

No entanto, a descarga de um sistema de armazenamento ocorre geralmente a baixa potência quando não há produção fotovoltaica. Excluindo aqueles momentos pontuais em que se ativam grandes consumos, como o forno ou o secador de cabelo, a bateria descarrega-se para cobrir os consumos residuais da habitação, ou seja, iluminação, frigorífico ou dispositivos eletrónicos em stand-by (100-200 W). Numa habitação média, 80% do consumo ao longo do dia é composto por cargas inferiores a 500 W. Por conseguinte, um sistema de baterias irá funcionar durante a maior parte da sua vida útil descarregando-se a baixa potência.

Tendo em conta que as baterias se descarregam principalmente a baixas potências, a eficiência de uma bateria a baixa potência é muito mais crítica e importante do que a eficiência a potência máxima, em que a bateria raramente funciona. É aqui que as baterias IQ da Enphase, com tecnologia PowerMatch, fazem a diferença.

Funcionamento dos sistemas de armazenamento convencionais

Num sistema de armazenamento convencional, é um único inversor que converte a energia em corrente contínua armazenada nas células das baterias em corrente alternada para utilização na habitação. Em sistemas residenciais, estes inversores têm normalmente uma potência nominal de 4 kW ou superior. Podem ser inversores híbridos, ou seja, que fazem a conversão tanto para o sistema de baterias como para o sistema fotovoltaico, ou baterias acopladas em corrente alternada, que fazem a conversão apenas para o sistema de baterias através de um único inversor interno.

Todos os inversores híbridos no mercado têm uma curva de eficiência semelhante à seguinte:

O eixo Y representa a eficiência de conversão do inversor, enquanto o eixo X representa a potência de saída do inversor (em percentagem da sua potência nominal). Assim, se um inversor de 5 kW estiver a funcionar a 250 W, estará a trabalhar a 5% da sua potência nominal e, por conseguinte, a sua eficiência de conversão será de cerca de 75%, muito longe do seu pico de eficiência de 97%. Isto implica que, para cobrir este consumo, a bateria precisa de descarregar a 333 W (250 / 0,75) de forma contínua; se este padrão de consumo se mantiver durante 8 horas (das 23:00 às 07:00, por exemplo), significa que um inversor híbrido consome 2664 Wh para fornecer 2000 Wh de energia ao longo da noite.

IQ Battery da Enphase com tecnologia PowerMatch

No entanto, as IQ Battery da Enphase com tecnologia PowerMatch incorporam seis microinversores bidirecionais de 640 W para converter a corrente contínua da bateria em corrente alternada utilizada na habitação. Estes microinversores têm a capacidade de ligar-se ou desligar-se para se adaptarem ao consumo da habitação, de modo a que a eficiência de conversão seja sempre ótima.

Ou seja, no caso anterior, em que o consumo doméstico é de 250 W, a tecnologia PowerMatch ligaria apenas um microinversor na bateria (640 W), fazendo com que este funcionasse a 39% da sua potência nominal e, por conseguinte, a eficiência de conversão seria de 94%. Isto implica que a IQ Battery da Enphase com tecnologia PowerMatch consumiria 2128 Wh para fornecer 2000 Wh ao longo da noite, ou seja, pouparia mais de 500 Wh todas as noites em comparação com um inversor híbrido convencional.

Seguindo o gráfico apresentado anteriormente, esta seria a zona típica de funcionamento da IQ Battery da Enphase com tecnologia PowerMatch, funcionando sempre com elevada eficiência.

Comparação com sistemas de baterias convencionais

A tecnologia PowerMatch significa que, durante a noite, quando o consumo de eletricidade é baixo, a eficiência de um sistema de armazenamento da Enphase é consideravelmente superior à eficiência de um sistema de baterias convencional. Graças à tecnologia de microinversores integrados na bateria da Enphase, a eficiência de conversão é otimizada em cargas baixas. A imagem seguinte ilustra graficamente a diferença na eficiência de conversão da IQ Battery da Enphase e de um sistema de baterias convencional com inversor híbrido:

Por último, o gráfico seguinte apresenta uma comparação entre a curva de eficiência de um inversor híbrido convencional de 4 kW e o IQ Battery 5P da Enphase com tecnologia PowerMatch. Embora a eficiência seja muito semelhante quando os consumos são elevados (>1000 W), a diferença entre as eficiências acentua-se quando os consumos são menores (<1000 W), ou seja, durante a maior parte da vida útil de um sistema de baterias convencional. Por exemplo, com consumos de 500 W, a diferença de eficiência é de cerca de 10%, enquanto que, com consumos de 100 W, a diferença de eficiência é superior a 30%.

Conclusões

Graças à arquitetura distribuída da IQ Battery da Enphase, com seis microinversores integrados para realizar a conversão entre corrente contínua e corrente alternada, e ao desenvolvimento da tecnologia IQ PowerMatch da Enphase, que permite ligar e desligar diferentes microinversores para ajustar ao máximo a potência nominal do inversor ao consumo instantâneo da habitação, a IQ Battery da Enphase alcança uma maior eficiência do que os sistemas de armazenamento convencionais quando opera com baixa carga, ou seja, durante a maior parte do tempo numa habitação média. Isto traduz-se em menos perdas de energia e numa maior utilização da energia disponível ao longo da vida útil do sistema e, consequentemente, numa redução do tempo de amortização do investimento.

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