Pergunte ao Hackaday: Como você pode armazenar energia em casa?

Nov 20, 2023

Em meio às discussões sobre soluções de armazenamento de energia no nível da rede, muitas vezes é fácil esquecer que o armazenamento de energia também pode ser feito no nível de uma única casa ou edifício. As vantagens aqui são que não é necessária nenhuma gestão da rede, com o armazenamento (elétrico, térmico, etc.) absorvendo a energia à medida que ela se torna disponível e descarregando-a quando solicitada. Isso simplifica significativamente a escala do problema e, portanto, os custos associados.

Talvez os exemplos mais comuns de tais sistemas sejam coletores solares térmicos com um tanque de armazenamento de água quente associado e, claro, baterias. Mais recentemente, a ideia de usar um veículo elétrico a bateria (BEV, 'carro elétrico') como parte de uma solução de armazenamento doméstico também está ganhando força, especialmente para emergências em que a conexão à rede falhou devido a uma tempestade ou emergências semelhantes. Mas, no geral, não vemos muitas opções para armazenamento de energia em nível doméstico.

Há algum tempo, examinamos as motivações por trás do armazenamento em nível de grade, incluindo tecnologias atuais e futuras. O foco crescente no armazenamento de longa duração é impulsionado pela quantidade crescente de fontes de energia intermitentes e não despacháveis ​​na rede, incluindo energia solar fotovoltaica e turbinas eólicas. Como estes produzem níveis altamente flutuantes de energia, armazenar o excesso de energia para uso posterior é útil e indiscutivelmente essencial.

Infelizmente, a conclusão é que o armazenamento em nível de rede em uma escala suficiente para armazenar e deslocar no tempo tais quantidades de energia em nível de uma nação inteira não é viável. Digno de nota aqui é que praticamente toda a capacidade de bateria recém-produzida hoje e para o futuro irá para BEVs, que é onde a ideia de Vehicle2Grid (V2G) foi lançada como um potencial armazenamento em nível de rede. querendo do ponto de vista econômico e prático.

Grande parte do problema se resume às quantidades altamente flutuantes de energia fornecidas e ao crescente descompasso entre oferta e demanda, à medida que fontes mais intermitentes são adicionadas à rede. Ter, por exemplo, painéis solares no telhado que alimentam a rede contribui para este problema, causando picos de energia locais sempre que há muito sol em uma área, mesmo quando as tarifas de alimentação estão sendo cortadas e até abolidas em mais áreas. Isso faz com que tanto os provedores de serviços públicos quanto os proprietários de residências enfrentem custos crescentes e benefícios (financeiros) reduzidos.

Tudo isso só diz respeito à energia elétrica, é claro. Residências, escritórios e a indústria também requerem aquecimento, água quente e, por exemplo, vapor para processos industriais. Aqui, as opções locais parecem fazer muito sentido onde, por exemplo, aquecimento urbano não é uma opção. Com o uso de soluções existentes, como bombas de calor e tanques de armazenamento de água quente, parece que existem pelo menos soluções simples.

Embora também seja possível carregar uma bateria e aquecer água em um tanque de armazenamento de água quente da rede local para consumo posterior (por exemplo, com tarifas fora do horário de pico), outra fonte de energia prontamente disponível é o sol. Adicionar coletores solares térmicos no telhado como parte de uma solução de aquecimento solar de água pode ser econômico, dependendo dos níveis de irradiância solar (potência por unidade de área). A eficácia é aqui determinada principalmente pelo período de retorno, que pode variar entre na ordem de 4 anos a cerca de 20 anos.

Uma consideração importante aqui também é se os recursos antigelo são necessários. Enquanto um sistema puramente passivo e, portanto, bastante barato seria bom em um clima quente, se as temperaturas caírem abaixo de 0°C durante o inverno, é essencial que medidas sejam tomadas. Isso pode incluir a adição de anticongelante à água no sistema, caso em que também é necessário um sistema de circuito fechado mais caro.

Além do calor da irradiação solar, a energia do Sol também pode ser convertida em eletricidade usando painéis solares fotovoltaicos (PV). Atualmente, a maioria das instalações solares fotovoltaicas de cobertura não tem armazenamento local, não sendo considerado o autoconsumo, prevalecendo o modelo de negócio de venda da energia produzida à concessionária local.