Duas casas podem ter painéis solares e baterias semelhantes e, ainda assim, comportar-se de forma muito diferente quando a rede pública falha. Uma fica sem energia. Outra mantém alguns circuitos essenciais em funcionamento. Numa propriedade remota sem ligação à rede pública, o mesmo evento é irrelevante, porque o local já opera na sua própria rede elétrica.
A diferença não é simplesmente o tamanho da bateria. On-grid, off-grid e híbrido descrevem relações diferentes com a rede elétrica pública. Para os compreender, faça três perguntas: a rede está presente durante a operação normal? O que estabelece a tensão e a frequência quando ela está ausente? Que fontes de energia podem manter as cargas alimentadas?
O armazenamento on-grid trabalha em conjunto com a rede pública
Um sistema on-grid, ou ligado à rede, opera em paralelo com a rede elétrica pública. A rede fornece uma tensão e frequência AC estabelecidas para os equipamentos grid-following seguirem. Também cobre a diferença entre fornecimento local e procura: um local pode importar eletricidade quando a produção solar e a saída da bateria são insuficientes e pode exportar energia excedente quando as regras locais o permitem.
Uma bateria on-grid pode armazenar excedente solar, deslocar consumo para outro horário ou responder a uma programação operacional. “On-grid” não significa, portanto, “solar sem bateria”. Significa que o sistema de armazenamento foi concebido para interagir com uma rede pública disponível durante a operação normal.
Essa ligação não fornece automaticamente backup. O U.S. Department of Energy explica que os inversores grid-following tradicionais usam a rede como referência de forma de onda e desligam-se quando as perturbações saem suficientemente da gama permitida. O guia de aplicação da UL para sistemas de inversores também distingue equipamentos interativos com a rede de equipamentos autónomos e multimodo, e descreve a proteção anti-ilhamento que impede a exportação contínua após uma falha da rede.
Como resultado, uma bateria carregada pode estar fisicamente presente enquanto o edifício continua a perder energia. Continuar a alimentar cargas locais exige um sistema concebido para se separar da rede em falha e operar como uma ilha intencional. A capacidade da bateria responde a quanta energia está disponível; não prova que a instalação consiga usar essa energia durante uma interrupção.
A operação off-grid requer uma referência elétrica local
Um sistema off-grid não tem uma rede pública em que se apoiar. Quando o local alimenta cargas AC, o equipamento dentro do sistema deve estabelecer a tensão e a frequência locais enquanto geração, armazenamento e procura permanecem equilibrados a cada momento. Num sistema baseado em inversores, esse papel é normalmente desempenhado por equipamento grid-forming ou capaz de operar em modo autónomo, e não por um inversor grid-following convencional.
A bateria e o inversor ajudam em conjunto a gerir desequilíbrios curtos e longos. Podem responder quando um motor arranca ou quando uma nuvem reduz a produção FV, e depois alimentar cargas após o pôr do sol. Ainda assim, são apenas parte do sistema de fornecimento. Solar, eólica, hídrica ou um gerador a combustível podem contribuir energia, e o sistema de controlo tem de coordenar carga, descarga, geração, níveis de reserva e, quando o projeto o permite, corte de cargas não essenciais.
É por isso que o projeto off-grid é mais exigente do que adicionar uma bateria grande. O projeto deve cobrir a maior procura simultânea entre as cargas que pretende alimentar e manter essas cargas durante lacunas esperadas na geração renovável, usando energia armazenada e qualquer fonte local despachável. Geração sazonal, variabilidade meteorológica, crescimento de carga, perdas de equipamento e margens de reserva afetam o resultado.
Um gerador externo não torna um sistema “on-grid”. Continua off-grid enquanto não estiver ligado à rede pública. O IEA Photovoltaic Power Systems Programme documenta sistemas off-grid que combinam FV, baterias e grupos geradores, enquanto a documentação de sistemas autónomos da SMA fornece um exemplo concreto de um inversor de bateria a formar a rede local e a coordenar baterias, geradores e cargas. Neste contexto, um gerador é outra fonte local de energia, frequentemente mantida para períodos em que a geração renovável e a energia armazenada são insuficientes.
“Híbrido” descreve capacidade, não um resultado garantido
Nesta comparação, híbrido significa um sistema de armazenamento ligado à rede destinado a suportar mais do que um modo de operação. Com a rede disponível, pode importar, exportar, carregar e descarregar de acordo com os objetivos do local e as regras locais. Quando uma falha é detetada, uma configuração compatível com backup pode isolar circuitos protegidos e estabelecer uma alimentação local. A orientação de resiliência do DOE descreve sistemas solar-plus-storage que passam para modo ilhado após perda de energia da rede e se reconectam quando o serviço regressa.
A palavra “híbrido”, no entanto, é usada de forma ampla. O relatório IEA PVPS, por exemplo, também usa “PV hybrid system” para combinações off-grid de FV, baterias e geração a diesel. Na prática, o rótulo deixa várias perguntas sem resposta: que circuitos permanecem alimentados, quão rápida é a transferência e se o inversor consegue iniciar e sustentar uma ilha sem a rede pública.
Essas funções devem ser verificadas ao nível do sistema. Uma instalação de backup funcional precisa de capacidade adequada de conversão de potência, equipamento de isolamento ou transferência, baterias e controlos compatíveis, e um limite definido para as cargas de backup. Alguns sistemas suportam apenas uma saída dedicada para cargas essenciais. Outros podem ser concebidos para uma parte maior do edifício. A energia disponível na bateria afeta a autonomia, enquanto a potência do inversor e o desenho dos circuitos com backup determinam que cargas podem funcionar em conjunto.
Vistas desta forma, as três categorias descrevem arranjos operacionais e não níveis de produto. Um sistema ligado à rede pode ser suficiente onde o serviço da rede é fiável e o fornecimento durante falhas não é necessário. Um local sem rede pública precisa de uma rede elétrica autónoma. Um local que deverá usar normalmente a rede e manter cargas selecionadas durante falhas precisa de uma configuração multimodo verificada. As suas capacidades de ilhamento, transferência, suporte de cargas e controlo são mais informativas do que a categoria impressa no inversor.
