Mesmo em 2022, o armazenamento fotovoltaico ainda será o assunto mais discutido, e o backup de baterias residenciais é o segmento de crescimento mais rápido da energia solar, criando novos mercados e oportunidades de expansão de reformas solares para residências e empresas grandes e pequenas ao redor do mundo.Bateria de reserva residencialé crucial para qualquer casa solar, especialmente em caso de tempestade ou outra emergência. Em vez de exportar o excesso de energia solar para a rede, que tal armazená-la em baterias para emergências? Mas como a energia solar armazenada pode ser rentável? Informaremos você sobre o custo e a lucratividade de um sistema de armazenamento de baterias residencial e destacaremos os principais pontos que você deve considerar ao comprar o sistema de armazenamento certo. O que é um sistema de armazenamento de baterias residenciais? Como ele funciona? Um sistema de armazenamento em bateria residencial ou sistema de armazenamento fotovoltaico é um complemento útil ao sistema fotovoltaico para aproveitar os benefícios de um sistema solar e desempenhará um papel cada vez mais importante na aceleração da substituição de combustíveis fósseis por energias renováveis. A bateria solar residencial armazena a eletricidade gerada pela energia solar e a libera para o operador no momento necessário. A energia de reserva por bateria é uma alternativa ecologicamente correta e econômica aos geradores a gás. Quem utiliza um sistema fotovoltaico para produzir eletricidade por conta própria atingirá rapidamente seus limites. Ao meio-dia, o sistema fornece bastante energia solar, mas nesse caso não há ninguém em casa para usá-la. À noite, por outro lado, é necessária bastante eletricidade – mas o sol não brilha mais. Para compensar essa lacuna de fornecimento, a eletricidade significativamente mais cara é comprada da operadora da rede. 
Nessa situação, uma bateria reserva residencial é quase inevitável. Isso significa que a eletricidade não utilizada durante o dia está disponível à noite. A eletricidade autogerada está, portanto, disponível 24 horas por dia, independentemente das condições climáticas. Dessa forma, o uso de energia solar autoproduzida aumenta para até 80%. O grau de autossuficiência, ou seja, a proporção do consumo de eletricidade coberta pelo sistema solar, aumenta para até 60%. Uma bateria reserva residencial é muito menor do que uma geladeira e pode ser instalada na parede da área de serviço. Os sistemas de armazenamento modernos contêm uma grande quantidade de inteligência que pode usar previsões meteorológicas e algoritmos de autoaprendizagem para ajustar a casa ao autoconsumo máximo. Alcançar a independência energética nunca foi tão fácil – mesmo que a casa permaneça conectada à rede elétrica. Vale a pena investir em sistemas de armazenamento de bateria residencial? Quais são os fatores que influenciam? O armazenamento em baterias residenciais é necessário para que uma casa movida a energia solar continue operando durante apagões e também funcionará à noite. Além disso, as baterias solares melhoram a economia do sistema, retendo a energia solar, que de outra forma seria devolvida à rede com prejuízo, apenas para realocar essa energia elétrica em momentos em que o preço da energia é mais alto. O armazenamento em baterias residenciais protege o proprietário da energia solar contra falhas na rede e protege a economia do sistema contra mudanças nas estruturas de preços de energia. Se vale ou não a pena investir depende de vários fatores: Nível de custos de investimento. Quanto menor o custo por quilowatt-hora de capacidade, mais rápido o sistema de armazenamento se pagará. Tempo de vida dobateria solar doméstica A garantia do fabricante é de 10 anos, o que é comum no setor. No entanto, presume-se uma vida útil mais longa. A maioria das baterias solares residenciais com tecnologia de íons de lítio funciona de forma confiável por pelo menos 20 anos. Participação da eletricidade autoconsumida Quanto mais o armazenamento solar aumenta o autoconsumo, maior a probabilidade de valer a pena. Custos de eletricidade quando comprada da rede Quando os preços da eletricidade estão altos, os proprietários de sistemas fotovoltaicos economizam consumindo a eletricidade gerada por eles mesmos. Nos próximos anos, espera-se que os preços da eletricidade continuem subindo, por isso muitos consideram as baterias solares um investimento inteligente. Tarifas de conexão à rede Quanto menos os proprietários de sistemas solares recebem por quilowatt-hora, mais compensa armazenar a eletricidade em vez de injetá-la na rede. Nos últimos 20 anos, as tarifas de energia conectada à rede elétrica diminuíram constantemente e continuarão a cair. Quais tipos de sistemas de armazenamento de energia de bateria doméstica estão disponíveis?? Os sistemas de bateria reserva residenciais oferecem inúmeros benefícios, incluindo resiliência, economia de custos e produção descentralizada de eletricidade (também conhecidos como "sistemas de energia distribuída residencial"). Então, quais são as categorias de baterias solares residenciais? Como devemos escolher? Classificação Funcional por Função de Backup: 1. Fonte de alimentação UPS residencial Este é um serviço de nível industrial para energia de reserva, que hospitais, salas de dados, governos federais ou mercados militares geralmente exigem para a operação contínua de seus dispositivos essenciais e sensíveis. Com uma fonte de alimentação UPS residencial, as luzes da sua casa podem nem piscar se a rede elétrica falhar. A maioria das residências não precisa ou pretende pagar por esse nível de confiabilidade – a menos que estejam operando equipamentos clínicos cruciais em casa. 2. Fonte de alimentação 'interruptível' (reserva para toda a casa). O próximo passo em relação a um nobreak é o que chamaremos de "fonte de alimentação ininterrupta", ou IPS. Um IPS certamente permitirá que toda a sua casa continue funcionando com energia solar e baterias em caso de queda da rede elétrica, mas você certamente experimentará um curto período (alguns segundos) em que tudo fica preto ou cinza em sua casa conforme o sistema de backup entra em operação. Você pode precisar reiniciar seus relógios eletrônicos que piscam, mas, fora isso, você poderá usar todos os seus eletrodomésticos normalmente enquanto suas baterias durarem. 3. Fonte de alimentação de emergência (reserva parcial). Algumas funcionalidades de energia de reserva funcionam ativando um circuito de emergência ao detectar que a rede elétrica caiu. Isso permitirá que os dispositivos de energia da casa conectados a esse circuito – normalmente geladeiras, luzes e algumas tomadas elétricas dedicadas – continuem a operar as baterias e/ou painéis fotovoltaicos durante o período de apagão. Esse tipo de reserva é provavelmente uma das opções mais populares, acessíveis e econômicas para residências em todo o mundo, já que manter uma casa inteira alimentada por um banco de baterias as esgotará rapidamente. 4. Sistema solar e de armazenamento parcialmente fora da rede. Uma última opção que pode chamar a atenção é um "sistema parcialmente off-grid". Com um sistema parcialmente off-grid, o conceito é criar uma área dedicada "off-grid" na casa, que opere continuamente com um sistema solar e de baterias grande o suficiente para se manter sem consumir energia da rede. Dessa forma, os recursos essenciais da família (geladeiras, luzes, etc.) permanecem ligados mesmo se a rede cair, sem qualquer tipo de interrupção. Além disso, como a energia solar e as baterias são dimensionadas para funcionar indefinidamente sem a rede, não haveria necessidade de alocar o uso de energia, a menos que dispositivos extras fossem conectados ao circuito off-grid. Classificação da Tecnologia Química de Baterias: Baterias de chumbo-ácido como reserva de bateria residencial 
Baterias de chumbo-ácidosão as baterias recarregáveis mais antigas e de menor custo disponíveis para armazenamento de energia no mercado. Surgiram no início do século passado, na década de 1900, e até hoje permanecem as baterias preferidas em muitas aplicações devido à sua robustez e baixo custo. Suas principais desvantagens são a baixa densidade energética (são pesadas e volumosas) e a curta vida útil, não aceitando um grande número de ciclos de carga e descarga. As baterias de chumbo-ácido exigem manutenção regular para equilibrar a química da bateria, por isso suas características as tornam inadequadas para descargas de média a alta frequência ou aplicações que durem 10 anos ou mais. Elas também têm a desvantagem da baixa profundidade de descarga, que normalmente é limitada a 80% em casos extremos ou 20% em operação normal, para maior vida útil. A descarga excessiva degrada os eletrodos da bateria, o que reduz sua capacidade de armazenar energia e limita sua vida útil. Baterias de chumbo-ácido requerem manutenção constante do seu estado de carga e devem ser sempre armazenadas no seu estado máximo de carga através da técnica de flutuação (manutenção da carga com uma pequena corrente elétrica, suficiente para anular o efeito de autodescarga). Essas baterias podem ser encontradas em diversas versões. As mais comuns são as baterias ventiladas, que utilizam eletrólito líquido, as baterias de gel reguladas por válvula (VRLA) e as baterias com eletrólito incorporado em manta de fibra de vidro (conhecidas como AGM – manta de vidro absorvente), que apresentam desempenho intermediário e custo reduzido em comparação às baterias de gel. Baterias reguladas por válvula são praticamente seladas, o que evita vazamentos e ressecamento do eletrólito. A válvula atua na liberação de gases em situações de sobrecarga. Algumas baterias de chumbo-ácido são desenvolvidas para aplicações industriais estacionárias e podem suportar ciclos de descarga mais profundos. Existe também uma versão mais moderna, a bateria de chumbo-carbono. Materiais à base de carbono adicionados aos eletrodos proporcionam correntes de carga e descarga mais altas, maior densidade de energia e maior vida útil. Uma vantagem das baterias de chumbo-ácido (em qualquer uma de suas variações) é que elas não precisam de um sistema sofisticado de gerenciamento de carga (como é o caso das baterias de lítio, que veremos a seguir). Baterias de chumbo têm muito menos probabilidade de pegar fogo e explodir quando sobrecarregadas, pois seu eletrólito não é inflamável como o das baterias de lítio. Além disso, uma leve sobrecarga não é perigosa nesses tipos de baterias. Até mesmo alguns controladores de carga possuem uma função de equalização que sobrecarrega levemente a bateria ou o banco de baterias, fazendo com que todas as baterias atinjam o estado de carga total. Durante o processo de equalização, as baterias que eventualmente se carregam completamente antes das demais terão sua tensão ligeiramente aumentada, sem risco, enquanto a corrente flui normalmente pela associação em série dos elementos. Dessa forma, podemos dizer que as baterias de chumbo têm a capacidade de se equalizar naturalmente e pequenos desequilíbrios entre as baterias de uma bateria ou entre as baterias de um banco não oferecem risco. Desempenho:A eficiência das baterias de chumbo-ácido é muito menor do que a das baterias de lítio. Embora a eficiência dependa da taxa de carga, geralmente se assume uma eficiência de ida e volta de 85%. Capacidade de armazenamento:As baterias de chumbo-ácido vêm em uma variedade de tensões e tamanhos, mas pesam de 2 a 3 vezes mais por kWh do que as de fosfato de ferro-lítio, dependendo da qualidade da bateria. Custo da bateria:Baterias de chumbo-ácido são 75% mais baratas do que as de fosfato de ferro-lítio, mas não se deixe enganar pelo preço baixo. Essas baterias não podem ser carregadas ou descarregadas rapidamente, têm uma vida útil muito mais curta, não possuem um sistema de gerenciamento de bateria e podem exigir manutenção semanal. Isso resulta em um custo geral por ciclo mais alto do que o razoável para reduzir os custos de energia ou dar suporte a aparelhos de alta potência. Baterias de lítio como reserva de bateria residencial 
Atualmente, as baterias de íons de lítio são as de maior sucesso comercial. Após a aplicação da tecnologia de íons de lítio em dispositivos eletrônicos portáteis, ela também entrou em aplicações industriais, sistemas de energia, armazenamento de energia fotovoltaica e veículos elétricos. Baterias de íons de lítiosuperam muitos outros tipos de baterias recarregáveis em muitos aspectos, incluindo capacidade de armazenamento de energia, número de ciclos de trabalho, velocidade de carregamento e custo-benefício. Atualmente, o único problema é a segurança: eletrólitos inflamáveis podem pegar fogo em altas temperaturas, o que requer o uso de sistemas eletrônicos de controle e monitoramento. O lítio é o mais leve de todos os metais, tem o maior potencial eletroquímico e oferece maiores densidades de energia volumétrica e de massa do que outras tecnologias de baterias conhecidas. A tecnologia de íons de lítio tornou possível impulsionar o uso de sistemas de armazenamento de energia, principalmente associados a fontes de energia renováveis intermitentes (solar e eólica), e também impulsionou a adoção de veículos elétricos. As baterias de íons de lítio utilizadas em sistemas de energia e veículos elétricos são do tipo líquido. Essas baterias utilizam a estrutura tradicional de uma bateria eletroquímica, com dois eletrodos imersos em uma solução eletrolítica líquida. Separadores (materiais isolantes porosos) são usados para separar mecanicamente os eletrodos, permitindo o livre movimento dos íons através do eletrólito líquido. A principal característica de um eletrólito é permitir a condução de corrente iônica (formada por íons, que são átomos com excesso ou falta de elétrons), sem permitir a passagem de elétrons (como ocorre em materiais condutores). A troca de íons entre eletrodos positivos e negativos é a base do funcionamento das baterias eletroquímicas. A pesquisa sobre baterias de lítio remonta à década de 1970, e a tecnologia amadureceu e começou a ser usada comercialmente por volta da década de 1990. Baterias de polímero de lítio (com eletrólitos de polímero) são agora usadas em celulares, computadores e diversos dispositivos móveis, substituindo as antigas baterias de níquel-cádmio, cujo principal problema é o "efeito memória", que reduz gradualmente a capacidade de armazenamento. Quando a bateria é carregada antes de estar totalmente descarregada, ela se torna inutilizável. Em comparação com baterias de níquel-cádmio mais antigas, especialmente baterias de chumbo-ácido, as baterias de íons de lítio têm uma densidade de energia mais alta (armazena mais energia por volume), têm um coeficiente de autodescarga menor e podem suportar mais cargas e número de ciclos de descarga, o que significa uma longa vida útil. Por volta do início dos anos 2000, as baterias de lítio começaram a ser utilizadas na indústria automotiva. Por volta de 2010, as baterias de íons de lítio ganharam interesse no armazenamento de energia elétrica em aplicações residenciais esistemas ESS (Sistemas de Armazenamento de Energia) em larga escala, principalmente devido ao aumento do uso de fontes de energia em todo o mundo. Energia renovável intermitente (solar e eólica). Baterias de íons de lítio podem ter diferentes desempenhos, vida útil e custos, dependendo de como são fabricadas. Diversos materiais foram propostos, principalmente para eletrodos. Normalmente, uma bateria de lítio consiste em um eletrodo metálico à base de lítio que forma o terminal positivo da bateria e um eletrodo de carbono (grafite) que forma o terminal negativo. Dependendo da tecnologia utilizada, os eletrodos à base de lítio podem ter diferentes estruturas. Os materiais mais utilizados na fabricação de baterias de lítio e suas principais características são os seguintes: Óxidos de lítio e cobalto (LCO):Alta energia específica (Wh/kg), boa capacidade de armazenamento e vida útil satisfatória (número de ciclos), adequado para dispositivos eletrônicos, a desvantagem é a potência específica (W/kg) Pequena, reduzindo a velocidade de carga e descarga; Óxidos de lítio e manganês (LMO):permitir altas correntes de carga e descarga com baixa energia específica (Wh/kg), o que reduz a capacidade de armazenamento; Lítio, níquel, manganês e cobalto (NMC):Combina as propriedades das baterias LCO e LMO. Além disso, a presença de níquel na composição ajuda a aumentar a energia específica, proporcionando maior capacidade de armazenamento. Níquel, manganês e cobalto podem ser usados em proporções variadas (para suportar um ou outro) dependendo do tipo de aplicação. No geral, o resultado dessa combinação é uma bateria com bom desempenho, boa capacidade de armazenamento, longa vida útil e baixo custo. Lítio, níquel, manganês e cobalto (NMC):Combina características de baterias LCO e LMO. Além disso, a presença de níquel na composição contribui para elevar a energia específica, proporcionando maior capacidade de armazenamento. Níquel, manganês e cobalto podem ser utilizados em diferentes proporções, de acordo com o tipo de aplicação (para favorecer uma característica ou outra). Em geral, o resultado dessa combinação é uma bateria com bom desempenho, boa capacidade de armazenamento, boa vida útil e custo moderado. Esse tipo de bateria tem sido amplamente utilizado em veículos elétricos e também é adequado para sistemas estacionários de armazenamento de energia. Fosfato de ferro e lítio (LFP):A combinação LFP proporciona às baterias bom desempenho dinâmico (velocidade de carga e descarga), maior vida útil e maior segurança devido à sua boa estabilidade térmica. A ausência de níquel e cobalto em sua composição reduz o custo e aumenta a disponibilidade dessas baterias para fabricação em massa. Embora sua capacidade de armazenamento não seja das mais altas, tem sido adotada por fabricantes de veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia devido às suas inúmeras vantagens, especialmente seu baixo custo e boa robustez. Lítio e Titânio (LTO):O nome refere-se a baterias que possuem titânio e lítio em um dos eletrodos, substituindo o carbono, enquanto o segundo eletrodo é o mesmo usado em um dos outros tipos (como NMC – lítio, manganês e cobalto). Apesar da baixa energia específica (que se traduz em capacidade de armazenamento reduzida), essa combinação apresenta bom desempenho dinâmico, boa segurança e vida útil significativamente maior. Baterias desse tipo podem suportar mais de 10.000 ciclos de operação a 100% de profundidade de descarga, enquanto outros tipos de baterias de lítio aceitam cerca de 2.000 ciclos. As baterias LiFePO4 superam as baterias de chumbo-ácido com estabilidade de ciclo extremamente alta, densidade máxima de energia e peso mínimo. Se a bateria for descarregada regularmente a partir de 50% de DOD e, em seguida, totalmente carregada, a bateria LiFePO4 pode realizar até 6.500 ciclos de carga. Assim, o investimento extra compensa a longo prazo, e a relação custo-benefício permanece imbatível. Elas são a escolha preferida para uso contínuo como baterias solares. Desempenho:Carregar e descarregar a bateria tem uma eficácia de ciclo total de 98%, sendo carregada e descarregada rapidamente em períodos de menos de 2 horas — e ainda mais rápido para uma vida útil reduzida. Capacidade de armazenamento: uma bateria de fosfato de ferro-lítio pode ter mais de 18 kWh, o que ocupa menos espaço e pesa menos do que uma bateria de chumbo-ácido de mesma capacidade. Custo da bateria: O fosfato de ferro-lítio tende a custar mais do que as baterias de chumbo-ácido, mas geralmente tem um custo de ciclo menor devido à maior longevidade
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