Identificação de perfis de bateria para composição de sistemas híbridos

Abstract

A crescente inserção de fontes renováveis intermitentes, como solar e eólica, impõe desafios à estabilidade do sistema elétrico, tornando essencial o desenvolvimento de soluções eficientes de armazenamento de energia. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma análise comparativa do desempenho de baterias de íons de lítio, íons de sódio e chumbo-ácido em sistemas híbridos de geração solar e eólica. A simulação foi realizada no MATLAB/Simulink, avaliando parâmetros como faixa de tensão, tempo de carregamento, comportamento da corrente e trajetória do estado de carga. No sistema solar, as baterias de íons de lítio e chumbo-ácido apresentaram tempos de carregamento significativamente inferiores (3.900s e 3.800s), com faixas de tensão entre 80–105 V e 78–100 V, respectivamente, enquanto as baterias de íons de sódio apresentaram maior tempo de carregamento (15.800s) e faixa mais restrita (70–85 V). Já no sistema eólico, as baterias de íons de lítio mantiveram o melhor desempenho (3.650s; 80–105 V), seguidas pelas de chumbo-ácido (6.400s; 78–102 V), enquanto as de íons de sódio apresentaram comportamento intermediário (≈7.000s para 30– 70% SOC; 83,5–84,7 V), evidenciando maior limitação operacional. Em termos de estabilidade, as baterias de íons de lítio demonstraram comportamento de corrente mais uniforme, com rápida estabilização após oscilações iniciais e trajetória de SOC linear e contínua. As baterias de chumbo-ácido apresentaram oscilações ao longo do carregamento, com variações de tensão entre aproximadamente 78 V e 102 V, porém com desempenho consistente após estabilização. Já as baterias de íons de sódio exibiram maior instabilidade inicial, com oscilações mais acentuadas e resposta mais lenta, apesar de apresentarem estabilização posterior. Os resultados evidenciam que as baterias de íons de lítio apresentam o melhor desempenho global em sistemas híbridos, especialmente em aplicações que demandam rapidez e estabilidade. As baterias de chumbo-ácido se mostram uma alternativa viável com desempenho intermediário, enquanto as baterias de íons de sódio, embora promissoras, ainda apresentam limitações relevantes, principalmente associadas ao maior tempo de carregamento e menor faixa de operação.