O avanço da geração distribuída e a consolidação das estruturas tarifárias horárias colocaram os sistemas de armazenamento de energia por baterias (BESS) no centro das estratégias de gestão de custos de unidades consumidoras atendidas em média tensão. Unas das aplicações se destacam: o deslocamento de carga (load shifting), que transfere o consumo de períodos tarifários caros para períodos baratos.
Nesse contexto, nota-se que uma variável que costuma receber menos atenção do que merece na modelagem do projeto: a eficiência de ciclo completo — Round-Trip Efficiency (RTE). Este artigo apresenta um estudo de caso, que quantifica o impacto do RTE sobre o retorno de um projeto de load shifting.
O que é o Round-Trip Efficiency (RTE)
A eficiência de ciclo completo é definida como a razão entre a energia efetivamente entregue na descarga e a energia absorvida no carregamento, considerando todas as perdas internas do sistema:
Essa métrica agrega as perdas de diversos subsistemas:
- Conversores bidirecionais de potência (PCS)
- Transformadores elevadores ou abaixadores (quando aplicáveis)
- Perdas resistivas internas das células eletroquímicas
- Sistema de gerenciamento térmico (HVAC)
- Consumo auxiliar do sistema de gerenciamento de baterias (BMS)
- Perdas de cabeamento e conexões
Em sistemas baseados em baterias de íons de lítio, os valores típicos de RTE situam-se entre 82% e 92%, variando conforme a topologia do sistema, o regime de operação e a temperatura ambiente.
A economia do load shifting
No load shifting, a bateria armazena energia nos horários de tarifa reduzida e descarrega durante os períodos de tarifa elevada. O ganho econômico decorre do spread tarifário — a diferença entre o custo de armazenar a energia no horário mais barato e o custo evitado ao deslocar o consumo do horário mais caro.
É justamente nesse mecanismo que o RTE se torna relevante, pois o volume de energia necessário no carregamento é inversamente proporcional ao RTE, quanto menor a eficiência, maior a quantidade de energia comprada que não se converte em energia útil na descarga — e, consequentemente, mais estreita se torna a margem de arbitragem que sustenta a viabilidade do projeto.
Capacidade total de armazenamento de BESS
A capacidade do BESS será dada pela equação (2)
onde,
DoD (depth of discharge): Profundidade de descarga máxima da bateria. Que para o lítio é de 90%;
SoH (state of health): Condição de degradação da bateria em relação a sua condição inicial, em geral, pode-se adotar o valor de 20%-30% de degradação.
Ecarga: Energia a ser armazenada na bateria em kWh, que nesse artigo será a energia consumida no horário de ponta.
Como o RTE figura no denominador da Equação (2), sistemas menos eficientes exigem maior capacidade instalada para entregar a mesma energia útil, o que se reflete diretamente em um maior investimento inicial (CAPEX).
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