O avanço acelerado dos sistemas de armazenamento de energia em aplicações comerciais e industriais trouxe também uma nova camada de desafios relacionados à segurança. À medida que a demanda cresce e os BESS se tornam mais presentes em fábricas, shoppings, hospitais e centros logísticos, aumenta a exposição a riscos como curtos-circuitos, falhas de isolamento, difusão térmica e incêndios, eventos que já têm provocado acidentes de grande proporção no mundo todo.
Esse cenário pressiona o setor a buscar soluções de engenharia mais robustas, capazes de elevar a confiabilidade dos sistemas e garantir que a expansão do armazenamento de energia venha acompanhada de padrões técnicos mais rigorosos.
Os sistemas de armazenamento de energia Comerciais e Industriais (C&I) apresentam alta complexidade e, por isso, exigem um nível rigoroso de integração entre seus componentes elétricos e térmicos. Embora as células de bateria tenham avançado bastante, destaca-se que a verdadeira segurança do BESS depende hoje do design de integração do sistema como um todo.
As soluções convencionais ainda apresentam lacunas importantes, especialmente na proteção contra curtos-circuitos e na contenção da fuga térmica, que são justamente os mecanismos que mais desencadeiam acidentes. Essas deficiências tornam o design de segurança um dos principais desafios do setor, afetando tanto a confiabilidade operacional quanto a capacidade de evitar a escalada de falhas.
O novo White Paper de Segurança de Ligação Dupla C2C lançado pela Huawei em parceria com a TÜV Rheinland apresenta uma análise aprofundada dos riscos crescentes em sistemas de armazenamento de energia C&I e propõe uma arquitetura de segurança inédita, estruturada para enfrentar os principais mecanismos que levam a falhas, incêndios e explosões em baterias de lítio.
O documento contextualiza o crescimento acelerado do mercado, impulsionado pela queda do preço do carbonato de lítio, maturidade dos modelos FV+ESS e políticas de incentivo. Mas há o alerta que esse avanço vem acompanhado de um aumento significativo de acidentes, principalmente em ambientes complexos como fábricas, shoppings, hospitais e campi universitários.
O documento destaca que mais de três quartos dos acidentes reportados globalmente desde 2009 ocorreram em sistemas C&I, normalmente ligados a falhas de isolamento, curtos-circuitos internos ou difusão térmica descontrolada. A análise dos casos mostra um padrão preocupante: muitos sistemas sinistrados cumpriam normas internacionais, evidenciando que os padrões atuais ainda não são suficientes para cenários de alta densidade populacional e grande valor patrimonial.
Os curtos-circuitos, como já citado anteriormente, são um dos principais riscos de segurança nos sistemas de armazenamento de energia, pois eles podem se espalhar rapidamente e desencadear uma fuga térmica, causando danos severos ao sistema. Eles podem ser causados por diversos fatores, a Figura 1 apresenta as principais causas de curtos-circuitos em sistemas de armazenamento de energia.
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Figura 1: Causas de curtos-circuitos elétricos em sistemas de armazenamento. Fonte: White Paper de Segurança Huawei
Panorama Atual dos sistemas de armazenamento
Os sistemas de armazenamento de energia C&I apresentam uma complexidade elevada e dependem de uma integração precisa entre seus componentes elétricos e térmicos. Embora a tecnologia das células tenha amadurecido, os maiores riscos de segurança hoje surgem de falhas no design de integração — especialmente na proteção contra curtos-circuitos e na capacidade de suprimir ou conter a fuga térmica, como aponta o documento da Huawei.
Esses dois mecanismos estão no centro da escalada de acidentes, pois um curto interno em uma célula pode desencadear rapidamente reações exotérmicas intensas, temperaturas superiores a 1.000 °C e liberação de grande volume de gases combustíveis, criando condições de incêndio ou explosão em curtos períodos.
Os sistemas convencionais atuais apresentam deficiências significativas na detecção de curtos-circuitos internos. Chips tradicionais de coleta de dados possuem baixa precisão, alta margem de erro e velocidade insuficiente, o que limita a capacidade de identificar parâmetros anormais das células e emitir avisos antecipados.
Além disso, conexões incorretas entre cabos, falhas de componentes como IGBTs e danos no transporte ou instalação podem provocar curtos de diferentes tipos — entre barramentos positivos e negativos, entre fases no lado CA ou até curtos para o aterramento — agravando o risco de incêndio quando não há desligamento rápido de alta corrente.
Outro ponto crítico destacado pelo documento é o design inadequado do isolamento no nível do conjunto de baterias. O isolamento convencional concentra-se no invólucro externo e negligencia o isolamento entre células adjacentes, módulos e a tampa superior, permitindo propagação de falhas elétricas e térmicas.
O material usado nesses conjuntos também é insuficiente para ambientes de alta temperatura: eletrólitos vazados corroem a camada de isolamento em questão de dias, e invólucros plásticos podem derreter durante a fuga térmica, comprometendo toda a estrutura.
Como resultado, falhas de isolamento tornam-se gatilhos para curtos-circuitos internos e danos em larga escala no sistema, exigindo um redesenho completo das soluções de proteção tradicional para atender aos requisitos atuais de segurança.
A Figura 2 apresenta um exemplo de derretimento do conjunto de células devido à fuga térmica em sistemas convencionais de isolamento.
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Figura 2: Derretimento do conjunto de células devido à fuga térmica. Fonte: White Paper de Segurança Huawei. Arquitetura C2C: segurança elétrica e térmica integrada para BESS em Comércio e Indústria (C&I)
Em resposta a esse panorama descrito nos tópicos anteriores, a Huawei introduz a arquitetura “C2C: Da célula ao Consumo”, um modelo inovador de arquitetura de segurança de ligação dupla (C2C), que reconstrói a segurança desde o nível da célula até o ponto de consumo, atuando simultaneamente em duas frentes: segurança elétrica e segurança térmica.
A Figura 3 apresenta o DNA da arquitetura de segurança de ligação dupla C2C da Huawei, que estabelece uma proteção completa em todas as camadas do sistema, começando na célula individual, passando pelo conjunto de baterias e chegando até o nível de operação do BESS, criando uma barreira de segurança contínua do começo ao fim.
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Figura 3: Arquitetura de segurança de ligação dupla C2C. Fonte: White Paper de Segurança Huawei. Na ligação elétrica, o sistema emprega sensores inteligentes, algoritmos avançados em nuvem e monitoramento contínuo para detectar mais de 13 tipos de falhas em células, além de implementar isolamento reforçado de seis lados, tinta isolante com resistência eletrolítica de 30 dias e invólucros metálicos capazes de manter integridade mesmo em alta temperatura.
Uma grande evolução de segurança é detectada na proteção de cinco níveis, contra três ou no máximo quatro de proteções de sistemas tradicionais no mercado. Essa proteção garante a segurança em cada fase do sistema e consiste na aplicação do fusível no conjunto de baterias, no contato aprimorado no nível do rack, no fusível aprimorado no nível do rack, nenhuma onda transmitida pelo IGBT do PCS e no disjuntor instantâneo do PCS.
Isso é imprescindível para evitar falhas elétricas, como curtos-circuitos de célula para o aterramento, curtos-circuitos dos barramentos positivo e negativo entre as portas frontal e traseira do rack da bateria, curtos-circuitos dentro do PCS e curtos-circuitos entre as fases no lado CA, alcançando proteção total do lado CC para o lado CA.
A Figura 4 apresenta a arquitetura da proteção em cinco níveis dos BESS Huawei.
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Figura 4: Proteção de cinco níveis do sistema de BESS da Huawei. Fonte: White Paper de Segurança Huawei. Além disso, para um curto-circuito da célula para o aterramento de alta corrente, com maior probabilidade de pegar fogo, o desligamento rápido pode ser realizado em até 5 ms, um grande diferencial técnico que impacta diretamente a prevenção de incêndios e a proteção de pessoas e ativos.
A Figura 5 apresenta a arquitetura de segurança de ligação elétrica C2C apresentada neste tópico.
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Figura 5: Segurança de ligação dupla C2C: arquitetura de segurança de ligação elétrica Fonte: White Paper de Segurança Huawei. Na proteção do conjunto de baterias são aplicados materiais de isolamento de alta resistência entre as células e nos pontos de contato com tampas, placas e conjuntos, evitando curtos-circuitos por conexões incorretas, arcos elétricos e faíscas que poderiam atingir o invólucro das baterias.
A Figura 6 apresenta o isolamento de seis lados das células e conjuntos de baterias realizados nos BESS produzidos pela Huawei.
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Figura 6: Isolamento de seis lados para o conjunto de baterias. Fonte: White Paper de Segurança Huawei. Já em relação à ligação térmica, os equipamentos apresentam materiais inovadores de isolamento com resistência >350 ºC e condutividade ≤0,1 W/(m·K), que visam impedir a propagação da fuga térmica entre células. O sistema também incorpora resfriamento líquido rápido e estratégias de bloqueio de oxigênio por pressão positiva, reduzindo drasticamente o risco de combustão ou explosão.
Além disso, a Huawei projeta o gabinete do ESS para escoar rapidamente gases internos por um caminho direcionado, evitando a acumulação que leva à explosão estrutural, um dos elementos mais críticos encontrados em acidentes recentes.
O objetivo do design é minimizar os impactos de um eventual evento de fuga térmica, garantindo que não haja difusão térmica entre células, não gere incêndio no pack, não produza explosão no sistema e não gere riscos ao consumidor.
A Figura 7 apresenta a arquitetura de segurança de ligação térmica C2C.
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Figura 7: Segurança de ligação dupla C2C: arquitetura de segurança de ligação térmica. Crédito: White Paper de Segurança Huawei. Considerações finais: um novo patamar de segurança para BESS C&I
Em uma indústria que cresce mais rápido que sua normalização, o white paper da Huawei se posiciona como um guia de referência para elevar o padrão de segurança das aplicações de BESS em Comércio e Indústria (C&I), especialmente diante da complexidade operacional e do alto risco envolvido nesses ambientes.
O documento não apenas identifica falhas e gargalos dos padrões atuais, como apresenta soluções técnicas concretas, validadas em testes rigorosos desenvolvidos junto à TÜV Rheinland.
Para empresas, EPCs, integradores e profissionais da área, o material representa uma síntese robusta do estado da arte em segurança de armazenamento, ao mesmo tempo, em que evidencia por que a arquitetura C2C desponta como uma das abordagens mais completas do mercado atual.
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