Em projetos de armazenamento de energia, a expressão “all-in-one” é apelativa porque sugere um sistema compacto, integrado e mais fácil de implementar.
Mas, na prática, também levanta uma questão importante:
O que está, de facto, incluído no sistema?
Um sistema de armazenamento de energia em baterias não é apenas um conjunto de baterias. Pode também envolver conversão de potência, gestão de baterias, gestão térmica, proteção contra incêndios, proteção elétrica, comunicação e funções de controlo.
Um BESS all-in-one reúne muitas destas funções numa única unidade fornecida em pacote, em vez de exigir que cada parte seja instalada como um dispositivo separado no local. Isto pode reduzir a complexidade de instalação e tornar o sistema mais fácil de aplicar em projetos comerciais e industriais.
Porque é que “All-in-One” pode ser confuso
“All-in-one” nem sempre significa a mesma coisa para todos os fornecedores.
- Em alguns sistemas, a bateria, o PCS, o BMS, o arrefecimento, a proteção contra incêndios e o sistema de controlo estão integrados num único armário ou invólucro.
- Noutros sistemas, apenas parte do sistema é integrada, enquanto o PCS, o EMS, o transformador ou o armário de distribuição podem continuar a ser separados.
Por isso, os compradores não devem avaliar apenas pelo nome do produto.
Antes de comparar preços, verifique sempre a configuração técnica e o âmbito de fornecimento.
O que é normalmente integrado num BESS All-in-One?
Um sistema all-in-one típico de armazenamento de energia em baterias pode incluir vários subsistemas principais.
O design exato depende da capacidade do sistema, do nível de tensão, do método de arrefecimento, dos requisitos de segurança e da aplicação do projeto.
1. Módulos de Bateria
Os módulos de bateria são a principal parte de armazenamento de energia de um BESS. Determinam quanta energia o sistema consegue armazenar e influenciam fortemente o custo, a vida útil e o desempenho de segurança do sistema.
Em muitos sistemas de armazenamento de energia comerciais e industriais, as baterias de fosfato de ferro-lítio são frequentemente utilizadas porque oferecem boa estabilidade térmica, longa vida útil em ciclos e um desempenho de segurança adequado para aplicações estacionárias.
Dependendo do design do sistema, os módulos de bateria podem ser organizados em packs, racks ou clusters dentro do armário ou invólucro.
Ao avaliar um BESS all-in-one, os compradores devem verificar não só a capacidade nominal, mas também a química da bateria, a qualidade das células, a vida útil em ciclos, as condições de garantia e o intervalo de temperatura de funcionamento permitido.
2. Sistema de Gestão de Baterias
O sistema de gestão de baterias, ou BMS, é responsável por monitorizar e proteger a bateria.
Monitoriza condições-chave da bateria, como a tensão das células, a temperatura, a corrente de carga e descarga, o estado de carga, o estado de saúde, o estado de alarme e o estado de proteção.
Com base nesta informação, o BMS ajuda a evitar condições de funcionamento inseguras, como sobrecarga, descarga excessiva, sobreaquecimento, sobrecorrente e desequilíbrio de tensão.
Num BESS all-in-one, o BMS é uma camada crítica de segurança e controlo. Sem ele, os módulos de bateria não podem ser operados de forma segura e fiável como parte de um sistema completo de armazenamento de energia.
3. Sistema de Conversão de Potência
O sistema de conversão de potência, ou PCS, converte energia entre CC e CA.
As baterias armazenam energia sob a forma de eletricidade em CC. A maioria das fábricas, edifícios, redes e cargas utiliza eletricidade em CA. O PCS permite que a energia circule entre a bateria e o sistema elétrico externo.
- Durante o carregamento, o PCS converte potência em CA em potência em CC para carregar a bateria.
- Durante a descarga, o PCS converte potência em CC da bateria em potência em CA para a carga ou para a rede.
Em alguns sistemas all-in-one, o PCS está integrado no mesmo armário ou invólucro. Noutros sistemas, o PCS pode ser instalado separadamente. Esta diferença deve ser confirmada antes da aquisição.
4. Sistema de Gestão de Energia
O sistema de gestão de energia, ou EMS, controla o modo de funcionamento do sistema de armazenamento de energia.
O EMS pode decidir quando a bateria deve carregar, quando deve descarregar, quanta potência deve ser fornecida e como o sistema deve coordenar-se com energia solar, energia da rede, geradores, contadores ou cargas do local.
Por exemplo, numa fábrica, o EMS pode controlar o sistema para carregar durante períodos de preço baixo da eletricidade e descarregar durante períodos de preço de pico.
Num projeto de armazenamento de energia solar, o EMS pode ajudar a armazenar o excedente de energia solar durante o dia e a libertá-lo mais tarde, quando a geração solar é menor.
Alguns sistemas all-in-one mais pequenos podem utilizar um controlador local em vez de um EMS mais avançado. Para projetos maiores ou mais complexos, a capacidade de EMS torna-se mais importante.
5. Sistema de Gestão Térmica
A temperatura da bateria tem um impacto direto na segurança, no desempenho e na vida útil.
Se a temperatura for demasiado elevada, o envelhecimento da bateria pode acelerar e os riscos de segurança podem aumentar. Se a temperatura for demasiado baixa, o desempenho de carga e descarga pode ser reduzido.
Um BESS all-in-one pode utilizar arrefecimento a ar ou arrefecimento líquido. O arrefecimento a ar é mais simples e pode ser adequado para sistemas mais pequenos ou condições de funcionamento moderadas. O arrefecimento líquido proporciona um controlo de temperatura mais uniforme e é frequentemente utilizado em sistemas de maior capacidade ou maior potência.
Ao selecionar um BESS all-in-one, o método de arrefecimento deve corresponder ao ambiente de instalação, à temperatura ambiente, ao perfil de operação e à frequência de carga-descarga esperada.
6. Sistema de Proteção Contra Incêndios e Segurança
A segurança é uma das partes mais importantes de um sistema de armazenamento de energia em baterias.
Um BESS all-in-one pode incluir sensores de temperatura, deteção de fumo, deteção de gases, supressão de incêndio, botões de paragem de emergência, alarmes e lógica de proteção do sistema.
No entanto, a segurança contra incêndios não deve ser avaliada apenas pela existência de um dispositivo de supressão de incêndio instalado.
Um design de segurança completo deve considerar a química da bateria, a lógica do BMS, a gestão térmica, a proteção elétrica, o design do invólucro, a ventilação, a distância de instalação, o acesso para manutenção e os requisitos locais do projeto.
Por outras palavras, a segurança da bateria é uma questão ao nível do sistema, e não apenas ao nível dos componentes.
7. Componentes de Proteção Elétrica e Ligação
Um BESS all-in-one também necessita de componentes de proteção elétrica e de ligação.
Estes podem incluir disjuntores, fusíveis, contactores, dispositivos de proteção contra sobretensões, seccionadores, terminais, fontes de alimentação auxiliares, dispositivos de medição e interfaces de comunicação.
Estes componentes ajudam o sistema de armazenamento de energia a ligar-se de forma segura ao sistema elétrico do local.
Num projeto real, o BESS pode ter de trabalhar com aparelhagem de baixa tensão, transformadores, inversores solares, quadros de distribuição, contadores ou equipamento de ligação à rede.
É por isso que um BESS all-in-one não deve ser visto como um produto de baterias isolado. Faz parte do sistema mais amplo de distribuição de energia.
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BESS All-in-One, Armário de Baterias e BESS em Contentor: qual é a diferença?
Estes termos são por vezes utilizados de forma diferente por diferentes fornecedores, pelo que os compradores devem verificar sempre o âmbito real de fornecimento. A questão-chave não é apenas o nome do produto, mas o que está incluído no sistema.
| Item | Significado típico | Âmbito comum | Aplicação típica |
|---|---|---|---|
| Armário de baterias | Um armário focado principalmente no equipamento do lado da bateria | Módulos de bateria, racks de baterias, BMS, terminais, fusíveis, contactores e outros componentes do lado CC. O PCS, o EMS, o arrefecimento, a proteção contra incêndios ou a proteção do lado CA podem ou não estar incluídos. | Projetos em que a secção de baterias é fornecida separadamente, ou em que o PCS e outros equipamentos são instalados externamente. |
| BESS all-in-one | Um sistema de armazenamento de energia em baterias mais integrado | Normalmente combina módulos de bateria, BMS, PCS, gestão térmica, proteção contra incêndios, proteção elétrica e funções de controlo local numa única unidade fornecida em pacote. No entanto, o âmbito exato depende do fornecedor. | Projetos comerciais e industriais compactos, armazenamento de energia solar, suporte ao carregamento de VE, pequenas fábricas, edifícios comerciais e energia de reserva ao nível do local. |
| BESS em contentor | Um BESS integrado de maior dimensão instalado num contentor | Racks de baterias, PCS ou interface do PCS, arrefecimento, proteção contra incêndios, proteção elétrica, sistema de controlo e sistemas auxiliares instalados num contentor de 10, 20 ou 40 pés. Alguns transformadores ou aparelhagem podem continuar a ser externos. | Aplicações de armazenamento de energia de maior dimensão em contextos comerciais, industriais, utility, micro-redes ou à escala de projeto. |
Em termos simples, um armário de baterias normalmente enfatiza a secção de baterias, um BESS all-in-one enfatiza a integração compacta do sistema e um BESS em contentor enfatiza o armazenamento de energia de maior escala numa estrutura contentorizada.
Antes de comparar preços, os compradores devem confirmar o que está incluído, o que é externo e onde está o limite do sistema.
Porque é que a integração é importante
O principal valor de um BESS all-in-one é a integração.
Quando as baterias, a conversão de potência, o controlo, o arrefecimento, a proteção e a comunicação são concebidos para funcionar em conjunto, o sistema pode ser mais fácil de instalar e operar.
A integração pode reduzir a cablagem no local, encurtar o tempo de instalação, simplificar o comissionamento e melhorar a compatibilidade entre subsistemas.
Para projetos comerciais e industriais, isto pode ser importante porque muitos locais têm espaço limitado, tempo de instalação limitado e recursos de engenharia limitados.
Distribuição típica de custos dos principais componentes do BESS
Na maioria dos produtos BESS all-in-one, os módulos de bateria representam normalmente a maior parte do custo do sistema.
Para orçamentação de projetos, estas percentagens devem ser tratadas apenas como uma referência aproximada. As cotações reais dependem da capacidade do sistema, da potência nominal do PCS, do design de arrefecimento, dos requisitos de certificação, do tipo de invólucro e das condições do local.
A tabela seguinte fornece apenas uma referência geral:
| Componente | Percentagem típica do custo |
|---|---|
| Células / módulos / racks de baterias | 45–60 % |
| PCS / inversor | 10–20 % |
| BMS | 5–8 % |
| EMS / sistema de controlo local | 3–8 % |
| Gestão térmica | 5–10 % |
| Sistema de proteção contra incêndios e segurança | 3–8 % |
| Armário / invólucro / estrutura | 5–10 % |
| Proteção elétrica, cablagem, barramentos e auxiliares | 5–10 % |
Estas percentagens não devem ser utilizadas como uma fórmula fixa de cotação. São apenas uma forma útil de compreender de onde vem o principal valor de um BESS.
O que os compradores devem verificar antes de selecionar um BESS All-in-One
Ao comparar sistemas all-in-one de armazenamento de energia em baterias, os compradores não devem comparar apenas a capacidade da bateria. Deve também ser verificado o âmbito completo do sistema e os requisitos do projeto.
| Item a verificar | Por que é importante |
|---|---|
| Âmbito de fornecimento | Confirme se o sistema inclui módulos de bateria, BMS, PCS, EMS ou controlador local, arrefecimento, proteção contra incêndios, proteção elétrica, interface de comunicação e armário ou invólucro. Verifique também se é necessária aparelhagem externa, transformadores, contadores ou equipamento de ligação à rede. |
| Potência nominal e energia nominal | A capacidade de energia, medida em kWh ou MWh, indica quanta energia o sistema consegue armazenar. A potência nominal, medida em kW ou MW, indica quanta potência o sistema consegue carregar ou descarregar de uma só vez. Ambos os valores devem corresponder à carga e à aplicação. |
| Química da bateria | A química da bateria afeta a segurança, a vida útil em ciclos, o custo, o desempenho em temperatura e a densidade energética. Para muitas aplicações de armazenamento de energia comerciais e industriais, as baterias de fosfato de ferro-lítio são frequentemente utilizadas, mas também devem ser verificadas a qualidade das células, a certificação, a garantia e o design de segurança ao nível do sistema. |
| Método de arrefecimento | O arrefecimento afeta o controlo da temperatura da bateria e a fiabilidade a longo prazo. O arrefecimento a ar pode ser adequado para alguns sistemas mais pequenos, enquanto o arrefecimento líquido pode ser melhor para sistemas de maior capacidade ou aplicações com ciclos frequentes de carga-descarga. |
| Design de segurança | A segurança deve incluir monitorização da bateria, proteção elétrica, gestão térmica, deteção de incêndio, supressão de incêndio, paragem de emergência, estrutura do armário, ventilação e acesso para manutenção. Em projetos BESS, a segurança deve ser analisada ao nível do sistema. |
| Ligação ao sistema elétrico do local | O BESS deve ligar-se corretamente ao sistema elétrico do local. Dependendo do projeto, pode ter de interligar com aparelhagem de baixa tensão, transformadores, inversores solares, geradores, contadores ou um sistema de gestão de energia do edifício. O nível de tensão, o método de ligação à rede, os requisitos de proteção, o protocolo de comunicação e o layout de instalação devem ser confirmados antes da compra. |
Conclusão
“All-in-one” num sistema de armazenamento de energia em baterias significa que vários subsistemas-chave estão integrados numa única solução fornecida em pacote.
Um BESS all-in-one típico pode incluir módulos de bateria, BMS, PCS, gestão térmica, proteção contra incêndios, proteção elétrica e funções de controlo. No entanto, o âmbito exato pode variar entre fornecedores.
Para os compradores, o ponto importante é verificar o que está incluído, o que é externo e onde está o limite do sistema.
Em suma, um BESS all-in-one não é apenas um armário com baterias no interior. É um sistema integrado concebido para armazenar, converter, proteger e fornecer energia elétrica de forma mais compacta e prática.
Perguntas Frequentes
Um BESS all-in-one é o mesmo que um armário de baterias?
Nem sempre. Um armário de baterias normalmente enfatiza a secção de baterias, enquanto um BESS all-in-one normalmente significa um sistema mais integrado com módulos de bateria, BMS, PCS, arrefecimento, proteção contra incêndios, proteção elétrica e funções de controlo. No entanto, os fornecedores podem usar estes termos de forma diferente, pelo que o âmbito real de fornecimento deve ser sempre verificado.
Um BESS all-in-one inclui sempre o PCS?
Nem sempre. Em muitos sistemas all-in-one, o PCS está integrado no mesmo armário ou invólucro. Noutros designs, o PCS pode ser instalado separadamente. Os compradores devem confirmar se o PCS está incluído, qual é a sua potência nominal e se corresponde à aplicação necessária.
Um BESS all-in-one precisa de aparelhagem externa ou de um transformador?
Por vezes, sim. Mesmo que o BESS seja designado “all-in-one”, pode ainda exigir aparelhagem externa, transformadores, contadores ou equipamento de ligação à rede, dependendo do nível de tensão do projeto, do layout de instalação e dos requisitos de ligação à rede.
Qual é a diferença entre potência nominal e capacidade de energia?
A capacidade de energia, medida em kWh ou MWh, indica quanta energia o sistema consegue armazenar. A potência nominal, medida em kW ou MW, indica quanta potência o sistema consegue carregar ou descarregar de uma só vez. Ambos os valores são importantes ao selecionar um BESS.
O arrefecimento líquido é sempre melhor do que o arrefecimento a ar?
Não necessariamente. O arrefecimento líquido pode proporcionar um controlo de temperatura mais uniforme e é frequentemente utilizado em sistemas de maior capacidade ou maior potência. O arrefecimento a ar é mais simples e pode ser adequado para sistemas mais pequenos ou condições de funcionamento moderadas. A escolha certa depende do ambiente de instalação e do perfil de operação.
O que devem os compradores confirmar antes de comparar preços?
Os compradores devem confirmar o que está incluído, o que é externo e onde está o limite do sistema. Itens importantes incluem módulos de bateria, BMS, PCS, EMS ou controlador local, sistema de arrefecimento, proteção contra incêndios, proteção elétrica, interface de comunicação, armário ou invólucro e o equipamento externo necessário.
