Os palestrantes foram: Danilo Rampazo, engenheiro de produtos da OPT, Maria de Fátima Rosolem, pesquisadora da Fundação CPqD, e Raul Fernando Beck, engenheiro responsável técnico da ASE – Área de Sistemas de Energia da Fundação CPqD.

As palestras tiveram os seguintes temas:

• Bateria de lítio: introdução à tecnologia e comparativo com tecnologias atuais – Danilo Rampazo/OPT
• Bateria de lítio: Estado da arte – Maria de Fátima N. C. Rosolem/CPqD
• Bateria de lítio: Perspectivas de mercado – Raul Fernando Beck/CPqD

Na primeira palestra, “Bateria de lítio: introdução à tecnologia e comparativo com tecnologias atuais”, ministrada pelo engº Danilo Rampazo, foi apresentada a história da bateria de lítio, contemplando desde a primeira bateria, do tipo primária (não recarregável), até as modernas baterias secundárias (recarregáveis) de lítio ferro fosfato (LiFePO4).

Em seguida, foram apresentados os tipos de construção de células — cilíndrica, prismática e pouch — e suas vantagens e aplicações, além das tecnologias de lítio existentes, como LTO, NMC, LFP, considerando também suas vantagens e desvantagens.

Foram apresentadas as aplicações para as quais a bateria de lítio estacionária possui maior viabilidade técnica e financeira, como energia solar e demais aplicações críticas em flutuação.

Também foram abordados características e recursos disponíveis nas baterias de lítio NEWMAX e feita demonstração ao vivo do uso do software para monitoramento e gestão da bateria.

Por fim, foi demonstrado o método simplificado de instalação da bateria de lítio e feito um comparativo das características e desempenho entre baterias de lítio e baterias chumbo-ácido.

A segunda palestra, “Bateria de lítio: estado da arte”, ministrada pela pesquisadora da Fundação CPqD, Maria de Fátima Rosolem, apresentou fundamentos científicos sobre o funcionamento das baterias de lítio, incluindo as reações químicas e características de funcionamento das diversas tecnologias de células de lítio disponíveis atualmente.

Foram apresentadas também as novas gerações de tecnologias em acumuladores de energia, que estão em desenvolvimento, e o roadmap com a previsão de quais tecnologias irão adentrar o mercado nos próximos 10 anos.

Na sequência, foram apresentados os projetos pilotos realizados em parceria com a Fundação CPqD e discutidos os principais desafios para implantação e popularização da tecnologia de lítio para aplicações estacionárias.

A terceira e última palestra, “Bateria de lítio: perspectivas de mercado”, ministrada pelo engenheiro responsável técnico da ASE – Área de Sistemas de Energia da Fundação CPqD, Raul Fernando Beck, explorou dados sobre o cenário global atual de market share das tecnologias de acumuladores, em quantidade e em valor monetário.

Foram apresentados estudos sobre o crescimento do mercado global de baterias de lítio e crescimento de produção de células, além da composição dos custos de uma célula em função de matéria-prima e demais despesas.

Diversas projeções sobre a evolução dos mercados de veículos, dos custos das células e preços médios de packs foram detalhados nesta palestra.

Foram apresentadas também outras tecnologias das novas gerações de baterias que devem ingressar ao mercado nos próximos anos e foi discutido o tempo de desenvolvimento para o lançamento de uma nova tecnologia de bateria ao mercado, que pode chegar a 10 anos.

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Primeiramente vamos explicar que íons de lítio na verdade é um conceito macro de tecnologia que envolve acumuladores que utilizam o princípio do transporte dos íons de lítio nas reações químicas para transformação de energia. Dentro do universo de baterias íons de lítio existem diversas tecnologias com componentes químicos diferentes, aqui vamos falar sobre as baterias de lítio ferro fosfato (LiFePO₄), que é a última geração de baterias de lítio e tecnologia utilizada nas baterias de lítio estacionárias da NEWMAX na linha FNC48-L.

As baterias de lítio se destacam devido a sua excelente densidade energética, isto é, ela é capaz de armazenar grandes quantidades de energia ocupando um espaço muito pequeno, resultando assim em baterias menores e mais leves com a mesma quantidade de energia que uma bateria tradicional. Isso permite o desenvolvimento de aplicações portáteis com uma maior autonomia e com dimensões reduzidas, além de contribuir com a redução do custo da instalação de baterias por necessitar de uma estrutura mecânica menor e menos robusta.  Para ordem de comparação, uma bateria de lítio é cerca de 50% mais leve que uma bateria tradicional e ocupa apenas 30% do volume que uma bateria tradicional requer para fornecer a mesma capacidade.

Outra característica das baterias de lítio que merece destaque é a possibilidade de recarga rápida. Uma bateria de lítio pode ser recarregada entre uma 1 e 4 horas graças ao seu BMS e sua tecnologia avançada, que permite que a carga da bateria seja em modo de corrente constante, além da sua eficiência de recarga superior a 95%. Todas essas características permitem que a bateria recupere seu estado de plena carga em um curto espaço de tempo, elevando a confiabilidade dos sistemas aos quais as baterias estiverem instaladas. Apenas para efeito de comparação, baterias tradicionais levam entre 24 e 48 horas para atingirem o estado de plena carga após uma descarga. Isso representa que a bateria de lítio pode ser recarregada até 40 vezes mais rápido.

Além disso, vale destacar que as baterias de lítio não sofrem o chamado “Efeito Memória”. Isso significa que não há necessidade de esgotar toda a carga da bateria antes de iniciar a recarga, como ocorre no caso das baterias de Níquel Cádmio (NiCd). Além disso, as baterias de lítio podem sofrer recargas parciais sem sofrer prejuízos em sua vida útil nem sulfatação de placas, como ocorre nas baterias tradicionais de chumbo-ácido. Graças ao avançado BMS das baterias de lítio, todo processo de carga é gerenciado pela unidade que garante sempre a melhor condição de operação para a bateria.

Outra vantagem que as baterias de lítio apresentam é em relação à vida útil. No caso das baterias de lítio NEWMAX família FNC48-L, a vida útil em aplicações de flutuação, como nobreak, telecomunicações, iluminação de emergência, alarmes é de até 15 anos. Para aplicações cíclicas, como sistemas fotovoltaicos, brinquedos, cadeira de rodas, as baterias de lítio NEWMAX suportam 4.000 ciclos a 80% de profundidade de descarga. Para efeito de comparação, uma bateria tradicional de chumbo suporta cerca de 200 ciclos apenas, ou seja, a bateria de lítio tem uma vida útil cerca de 20 vezes maior que as baterias tradicionais.

Além de todas essas vantagens, as baterias NEWMAX ainda possuem as seguintes proteções:

• Proteção contra sobrecarga
• Proteção contra temperaturas perigosas (altas e baixas)
• Proteção contra curto circuito
• Proteção contra descargas profundas

As baterias de lítio da linha NEWMAX FNC48-L ainda possuem indicadores visuais de estado de carga (SoC) e também portas de comunicação, que permitem o monitoramento do estado de operação da bateria, temperatura, corrente, tensões das células, e status.

Os palestrantes, Danilo Rampazo, engenheiro de produtos da OPT e Maria de Fátima Rosolem, pesquisadora do CPqD ministraram duas palestras com os temas:

• Fundamentos e tecnologias atuais em acumuladores chumbo-ácido
• Novas tecnologias e estado da arte em acumuladores

Na primeira palestra, sobre “Fundamentos e tecnologias atuais em acumuladores chumbo-ácido”, ministrada pelo engº Danilo Rampazo, foram apresentados os fundamentos sobre acumuladores, explicando as diferenças entre os conceitos de Elemento, Monobloco, Bateria e sua definição de acordo com sua aplicação.

Foi apresentado também o princípio químico de funcionamento de uma bateria chumbo-ácido e os diversos tipos e tecnologias de baterias de chumbo usadas atualmente, explanando suas diferenças, vantagens, desvantagens e aplicações.

Após isso, foi explicado os conceitos de capacidade de um acumulador e diversos gráficos com características de comportamento da bateria em função de temperatura, armazenamento, vida cíclica, ligações em série e paralelo, diferenças entre baterias estacionárias e automotivas, cuidados com manutenções periódicas, possíveis defeitos e mau uso da bateria, cuidados na instalação, estudo sobre baterias abauladas, aplicação de baterias com idades diferentes e informações sobre descarte e reciclagem de baterias.

Na segunda palestra, sobre “Novas tecnologias e estado da arte em acumuladores”, ministrada pela pesquisadora do CPqD Maria de Fátima Rosolem, foram apresentadas informações sobre o cenário mundial de energia e acumuladores, comparativos sobre densidades energéticas e tecnologias de acumuladores de energia e na sequência foi feito estudo com apresentação das características técnicas, imagens, vantagens e desvantagens e comparativo de diversas tecnologias avançadas de baterias, entre elas:

• Baterias chumbo-ácidas avançadas
• Bateria de níquel-sódio (NaNiCl)
• Bateria de sódio-enxofre (NaS)
• Bateria de lítio-íon (LiB)

Após isso, foram apresentados BESS residenciais para on-grid e off-grid e também BESS de grande porte conectados à rede. Foram apresentados também projetos pilotos em uso pelo CPqD e as tendências futuras e estado da arte com armazenamento de energia.

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Dita esta definição, podemos fazer uma analogia do que é a bateria comparando-a com uma caixa d’água. A caixa d’água armazena água da rua e a disponibiliza para o usuário quando ele precisar. Mesmo que falte água da rua, o usuário pode utilizar a reserva presente na caixa d’água. Da mesma forma é feito com a capacidade de armazenamento da bateria.

A capacidade de armazenamento de uma bateria representa a quantidade de corrente elétrica (Ampère) que ela consegue fornecer por um determinado tempo (horas) até atingir uma tensão final estabelecida. Sua unidade é dada em Ampère-hora (Ah). Por exemplo: Uma bateria 12V 100Ah é capaz de fornecer 10 A por 10 h até atingir a tensão final de 10,5V. Assim, sua capacidade é o cálculo da corrente de descarga pelo tempo de autonomia (10 A x 10 h = 100 Ah).

A tensão elétrica de uma bateria depende exclusivamente dos componentes químicos que são utilizados em sua composição. Baterias de chumbo-ácido resultam em uma tensão nominal de 2V por elemento. Sendo possível associar elementos e formar, por exemplo, uma bateria com 12V de tensão (possui 6 elementos internos). Baterias de outras químicas como íons de lítio, Níquel Hidreto Metálico (NiMH) e Níquel Cádmio (NiCd), por exemplo, resultam em tensões diferentes.

Outro parâmetro fundamental para definirmos as baterias é a sua aplicação. As baterias são construídas com propósitos diferentes e para isso possuem características especiais que irão garantir o melhor desempenho naquela aplicação. Entre elas estão as baterias de partida (automotivas), baterias estacionárias e baterias tracionárias.

E você, já sabe qual a bateria ideal para o seu projeto?

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