Introdução: o que conta são os valores internos

As baterias são, de certa forma, como as pessoas: existem em vários formatos e “cores”, mas no fim o que conta são os valores internos. Ao longo do tempo foram desenvolvidos muitos conceitos de baterias, com diferentes combinações de materiais para ânodo, cátodo, eletrólito e separador.

Atualmente, para armazenamento de energia solar, utilizam‑se sobretudo duas tecnologias:

• Baterias de iões de lítio (LIB)
• Baterias de chumbo‑ácido (BCA)

Ambos os conceitos têm vantagens e desvantagens na utilização em sistemas fotovoltaicos. Neste artigo fica a saber que tipo de bateria é mais adequado para cada tipo de instalação.

Baterias de iões de lítio: o padrão moderno

Na tecnologia atual, as baterias de iões de lítio são praticamente indispensáveis. Seja no smartphone, na escova de dentes elétrica ou no veículo elétrico – este tipo de bateria está muito difundido e substitui cada vez mais as baterias de chumbo.

Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento não difere da célula galvânica clássica, apenas na composição dos materiais. Como o nome indica, as eletrodos contêm lítio.

Distinção importante:

• Baterias de iões de lítio: lítio sob a forma de compostos de oxigénio (óxidos de lítio) – recarregáveis
• Baterias de lítio‑metal: lítio metálico puro – não recarregáveis

Diferentes materiais de cátodo

A forma como o lítio é incorporado nos elétrodos depende da química da bateria. Regra geral, os compostos de lítio encontram‑se no cátodo. Existem várias composições de cátodo, cada uma com vantagens e desvantagens específicas:

Tipo	Designação	Características
LFP	Lítio‑ferro‑fosfato	Maior vida útil, mais seguro, mais ecológico
NMC	Níquel‑manganês‑cobalto	Elevada densidade de energia, mas mais caro
LCO	Lítio‑cobalto	Elevada densidade de energia, menos seguro

Recomendação para instalações solares: As células LFP oferecem o melhor compromisso entre desempenho e sustentabilidade.

Vantagens das baterias de iões de lítio

As baterias de iões de lítio tornaram‑se a tecnologia dominante – e com bons motivos. A sua elevada densidade de energia permite acumuladores compactos com muita capacidade. O rendimento ronda os 90–95% e a vida útil situa‑se entre 5.000 e 10.000 ciclos de carga. Muito prático: a profundidade de descarga pode chegar aos 80–100%, não existe efeito de memória (as cargas parciais não são problema) e as células são isentas de manutenção. Também é possível carregamento rápido com taxas de carga (C‑rate) mais elevadas.

Desvantagens das baterias de iões de lítio

Com custos de aquisição na ordem dos 150–300 €/kWh, as baterias de iões de lítio são mais caras – embora os preços estejam a descer de forma contínua. São sensíveis a temperaturas extremas (ótimo: 15–25°C) e, em caso de dano ou sobrecarga, existe risco de incêndio, ainda que muito reduzido nas células LFP. A reciclagem é mais complexa do que no caso do chumbo.

Baterias de chumbo‑ácido: o clássico comprovado

A bateria de chumbo‑ácido é bastante mais antiga do que os conceitos de iões de lítio. Já era utilizada no século XIX e continua presente em muitas aplicações – a mais conhecida é a bateria de arranque dos automóveis.

Construção e princípio de funcionamento

A BCA funciona, em essência, como qualquer outra bateria, mas é constituída por:

• Placas de chumbo (ânodo, chumbo metálico)
• Placas de óxido de chumbo (cátodo)
• Mistura de água e ácido sulfúrico (eletrólito)

Vantagens das baterias de chumbo‑ácido

Apesar de mais antigas, as baterias de chumbo‑ácido continuam a ter o seu espaço. O maior trunfo são os baixos custos de aquisição, de apenas 80–150 €/kWh. A tecnologia é utilizada há mais de 150 anos, é robusta face a variações de temperatura e a reciclagem funciona muito bem, com taxas próximas de 100%. Além disso, as baterias de chumbo‑ácido são fáceis de encontrar no mercado.

Desvantagens das baterias de chumbo‑ácido

As desvantagens explicam por que motivo esta tecnologia está a ser gradualmente substituída. A baixa densidade de energia implica baterias pesadas e volumosas. Com apenas 500–1.500 ciclos de carga, a vida útil é muito inferior à das baterias de iões de lítio. A profundidade de descarga não deve ultrapassar 50% para não danificar a bateria. Os tipos abertos exigem reabastecimento regular com água destilada. O rendimento é de apenas 80–85% e a libertação de gases obriga a uma boa ventilação.

Comparação direta

Para facilitar a decisão, colocamos as duas tecnologias lado a lado. A tabela mostra as diferenças mais importantes de forma resumida:

Critério	Iões de lítio	Chumbo‑ácido
Densidade de energia	150–200 Wh/kg	30–50 Wh/kg
Rendimento	90–95%	80–85%
Vida útil	5.000–10.000 ciclos	500–1.500 ciclos
Profundidade de descarga	80–100%	50%
Custo/kWh	150–300 €	80–150 €
Custo/ciclo	0,03–0,06 €	0,05–0,30 €
Manutenção	Isenta de manutenção	Regular
Peso	Leve	Pesado

Conclusão: Embora as baterias de chumbo‑ácido sejam mais baratas na compra, as baterias de iões de lítio são muitas vezes mais económicas a longo prazo, graças à maior vida útil.

Regras práticas para dimensionamento

Antes de escolher uma bateria, é necessário determinar a dimensão adequada:

Regra prática 1: em função da potência de pico

Por cada kWp instalado deve existir 0,9 a 1,6 vezes esse valor em kWh de capacidade de armazenamento.

Esta regra baseia‑se na potência de módulos instalada e fornece um bom ponto de partida para o dimensionamento do acumulador:

Potência da instalação	Capacidade recomendada
5 kWp	4,5 – 8 kWh
8 kWp	7,2 – 12,8 kWh
10 kWp	9 – 16 kWh

Regra prática 2: em função do consumo anual

A capacidade deve corresponder a cerca de 60% do consumo diário de eletricidade.

Esta alternativa baseia‑se no consumo real do agregado familiar e é especialmente útil quando existem dados de consumo:

Consumo anual	Consumo diário	Capacidade recomendada
3.000 kWh	8,2 kWh	~5 kWh
5.000 kWh	13,7 kWh	~8 kWh
7.000 kWh	19,2 kWh	~12 kWh

Quando compensa cada tecnologia?

Bateria de chumbo‑ácido recomendada para:

• Instalações pequenas até cerca de 5 kWp
• Microgeração em varandas ou pequenos sistemas com pouco espaço disponível
• Orçamentos muito limitados
• Aplicações off‑grid (autocaravana, casa de jardim, abrigo remoto)
• Exigências reduzidas em número de ciclos de carga

Exemplo: Com 5 kWp necessita de, pelo menos, 4,5 kWh de capacidade. Neste intervalo, a vantagem de custo da bateria de chumbo‑ácido pode ser determinante.

Bateria de iões de lítio recomendada para:

• Instalações médias a grandes a partir de 5 kWp
• Moradias unifamiliares com 2–4 pessoas
• Consumo diário elevado
• Espaço de instalação limitado
• Utilização de longo prazo (planeamento para 10 ou mais anos)
• Combinação com bomba de calor ou veículo elétrico

Exemplo: Com 10 kWp e uma capacidade mínima de 9 kWh, a bateria de iões de lítio é a melhor opção – compacta, duradoura e sem necessidade de manutenção.

Caso especial: LFP vs. NMC vs. LCO

Se optou por baterias de iões de lítio, surge a questão da química das células. As três variantes mais comuns diferem bastante nas suas características:

Critério	LFP	NMC	LCO
Densidade de energia	Média	Alta	Alta
Segurança	Muito alta	Média	Baixa
Vida útil	Muito alta	Média	Baixa
Custos	Médios	Altos	Altos
Estabilidade térmica	Muito boa	Boa	Média
Recomendação	Armazenamento residencial	Mobilidade elétrica	Eletrónica

Vencedor claro para instalações solares: células LFP – oferecem a melhor combinação de segurança, vida útil e custos.

Conclusão

No próximo artigo ficará a saber como a eletrónica de potência: inversores e conversores DC‑DC transforma a corrente contínua da bateria em energia utilizável na instalação elétrica da sua casa.

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Os outros artigos da série

Tem interesse em sistemas de armazenamento de energia? Aqui encontra todos os artigos:

• Fundamentos: Das ancas de rã às baterias – Como funciona um sistema de armazenamento de energia
• Comparação de tecnologias: Lítio vs. chumbo ← Está aqui
• Conversão de energia: Eletrónica de potência explicada – Inversores e conversores DC‑DC
• Integração: Inversores híbridos – Tudo num só equipamento
• Conceitos de sistema: AC ou DC? – Escolher a topologia de sistema adequada

Fontes

• Batterieforum Deutschland: Lithium-Ionen-Batterien
• DKE: Kompendium Li-Ionen-Batterien
• Springer Professional: LFP-Zellen
• PowerTech Systems: Lithium-ion vs Lead-acid
• Energieheld: Solaranlage Kosten