A evolução das infraestruturas elétricas industriais, impulsionada pela transição energética, pela crescente integração de fontes renováveis e pela necessidade de aumentar a resiliência das instalações, tem conduzido a uma adoção cada vez mais significativa dos Sistemas de Armazenamento de Energia por Baterias (Battery Energy Storage Systems – BESS).

Mais do que uma solução de armazenamento, estes sistemas assumem atualmente um papel estratégico na gestão da energia, contribuindo para melhorar a continuidade de serviço, a qualidade da alimentação elétrica, a otimização dos consumos e a integração de diferentes fontes de energia.

Neste documento são abordados os principais benefícios dos sistemas BESS, bem como o seu enquadramento nas arquiteturas modernas de alimentação elétrica e a sua complementaridade com outras infraestruturas energéticas.

O papel dos sistemas BESS nas infraestruturas elétricas modernas

Tradicionalmente, as infraestruturas elétricas industriais foram concebidas para depender exclusivamente da rede pública e, em alguns casos, de grupos geradores de emergência. No entanto, a crescente variabilidade da produção da rede (fruto da crescente importância das fontes intermitentes na rede), a sua crescente instabilidade, a volatilidade dos preços e as exigências de descarbonização têm conduzido a uma mudança de paradigma, na qual os sistemas BESS desempenham um papel cada vez mais importante.

Um dos principais benefícios dos sistemas BESS reside na melhoria da qualidade e fiabilidade da alimentação elétrica. Em muitas indústrias, mesmo interrupções de muito curta duração ou pequenas variações de tensão podem provocar paragens de produção, perdas de matéria-prima, danos em equipamentos sensíveis e elevados prejuízos económicos. Um sistema de armazenamento pode fornecer energia quase instantaneamente durante perturbações da rede, assegurando a continuidade da operação até à entrada em serviço de sistemas complementares.

Outra característica é a importância destes sistemas na gestão de picos (peak shaving) e na otimização do perfil de consumo (load shifting). Muitas empresas suportam custos elevados devido à potência máxima contratada ou aos períodos de maior consumo. Os sistemas BESS permitem armazenar energia durante períodos de menor procura ou quando o preço da eletricidade é reduzido, disponibilizando posteriormente essa energia durante picos de carga. Desta forma, reduzem-se os custos de exploração e melhora-se a eficiência económica da instalação. Estes sistemas podem ainda trabalhar em paralelo com a rede pública proporcionando a injeção de energia para além dos valores contratados.

Para além da função de backup energético, os sistemas BESS podem contribuir ativamente para a qualidade da energia elétrica. Através dos seus conversores eletrónicos de potência, podem auxiliar na regulação de tensão e frequência, compensar variações rápidas de carga e reduzir os efeitos de perturbações elétricas. Em determinadas configurações, podem igualmente fornecer potência reativa e contribuir para a melhoria do fator de potência da instalação.

A evolução tecnológica, a redução gradual dos custos e a necessidade de aumentar a eficiência, a resiliência e a sustentabilidade tornam os BESS uma solução cada vez mais atrativa, especialmente quando integrados em produções industriais. Embora a sua adoção deva ser cuidadosamente analisada e projetada, por um integrador de confiança, considerando o perfil de consumo e os objetivos específicos da instalação, estes sistemas constituirão um elemento fundamental das redes elétricas industriais do futuro, permitindo uma utilização mais flexível, fiável e sustentável da energia elétrica.

A integração (e complementaridade) dos BESS em arquiteturas de alimentação elétrica

Uma arquitetura de alimentação elétrica é normalmente constituída por diferentes fontes e equipamentos de suporte, tais como a rede elétrica, grupos geradores, sistemas UPS, unidade de produção para autoconsumo (UPACs fotovoltaicas) e, mais recentemente, sistemas BESS. A integração destas tecnologias permite criar uma arquitetura energética redundante, fiável, resiliente e flexível, capaz de responder rapidamente a perturbações ou falhas na fonte principal de alimentação.

Em caso de falha da alimentação principal, o BESS pode assumir imediatamente parte ou a totalidade da carga, mantendo a estabilidade elétrica do sistema enquanto ocorre, por exemplo, o arranque e sincronização de grupos geradores. Após a entrada em serviço da geração de emergência, o sistema de controlo procede à transferência coordenada da carga e o BESS pode reduzir progressivamente a sua contribuição. Esta interação permite evitar variações bruscas de tensão e frequência, reduzindo os esforços impostos aos equipamentos e melhorando a estabilidade geral do sistema.

Tal como acontece nos dias de hoje nas redes públicas, as empresas têm integrado de forma crescente sistemas de produção baseados em renováveis para autoconsumo. Como tal é cada vez mais habitual a ocorrência de desfasamentos entre as condições de produção de energia (nomeadamente a meteorologia) e as necessidades de consumo. A introdução de BESS nestes sistemas permite maximizar o autoconsumo, reduzindo a energia adquirida à rede e aumentando a independência energética da empresa.

A integração e coordenação destes sistemas é potenciada por sistemas de gestão e controlo, nomeadamente o Battery Management System (BMS), o Energy Management System (EMS) e sistemas de supervisão e automação da instalação cada vez mais evoluídos e com já alguns elementos característicos de IA. Os BMS monitorizam o estado das baterias (estado de carga, temperatura, tensão e corrente, etc.) garantindo uma operação segura e eficiente. Por sua vez, o EMS gere os fluxos de energia e determina quando o BESS deve carregar, descarregar ou permanecer em reserva, considerando o estado da rede, a disponibilidade de outras fontes de geração e as necessidades das cargas.

Micro-interrupções e pequenas variações de tensão (alguns exemplos e sua relevância)

1. Sistemas de Automação e Controle (CLPs e Computadores Industriais)

• Por que são afetados: Os Controladores Lógicos Programáveis (PLCs), Interfaces Homem-Máquina (IHMs) e computadores industriais controlam linhas de produção inteiras.
• O impacto: Uma micro-interrupção de frações de segundo pode “resetar” a CPU do controlador. Isso causa a paragem imediata e desordenada da linha de produção, perda de dados em tempo real e falhas de comunicação na rede industrial.

2. Acionamentos de Motores (Inversores de Frequência e Soft-Starters)

• Por que são afetados: Os inversores de frequência modernos possuem circuitos eletrônicos de proteção muito sensíveis (subtensão).
• O impacto: Quando ocorre uma queda rápida de tensão, o inversor entra em modo de falha (trip) para se proteger e desliga o motor. Isso afeta diretamente esteiras transportadoras, bombas, ventiladores e compressores, interrompendo processos contínuos.

3. Robótica Industrial e Máquinas CNC

• Por que são afetados: Braços robóticos e máquinas de Comando Numérico Computadorizado (CNC) operam com coordenadas de altíssima precisão espacial e temporal.
• O impacto: Uma variação de tensão pode fazer com que os servo-acionamentos percam o sincronismo ou a referência de posição. O resultado é a perda da peça em produção, risco de colisão das ferramentas e necessidade de rebatizar (reiniciar) todo o sistema de coordenadas.

4. Indústrias de Processo Contínuo

Alguns setores não podem parar nem por um segundo, pois a interrupção destrói a matéria-prima ou gera grandes prejuízos:

• Indústria Plástica (Extrusoras e Injetoras): Uma parada faz o plástico esfriar e solidificar dentro da máquina, exigindo horas de manutenção para limpeza.
• Indústria Semicondutora e Eletrônica: A fabricação de chips exige precisão nanométrica; qualquer oscilação invalida lotes inteiros de componentes.
• Indústria Química e Petroquímica: Variações podem desequilibrar reações químicas controladas, gerando riscos de segurança e descarte de material.
• Indústria de Alimentos e Bebidas: Linhas de envase automáticas e sistemas de esterilização (como pasteurizadores) sofrem paradas que quebram garrafas ou estragam lotes de alimentos.

Como a indústria resolve isso? Para mitigar esses problemas, as empresas utilizam sistemas de Nobreaks Industriais (UPS) para manter a eletrônica ligada, estabilizadores de tensão dinâmicos ou volantes de inércia (flywheels) para “segurar” a energia durante esses milissegundos críticos.

Considerações finais

A evolução tecnológica, a redução gradual dos custos e a crescente necessidade de aumentar a eficiência, a resiliência e a sustentabilidade das infraestruturas elétricas tornam os sistemas BESS uma solução cada vez mais relevante.

A sua integração deve ser cuidadosamente analisada e dimensionada em função das características e dos objetivos de cada instalação. Quando corretamente concebidos e integrados com os restantes sistemas de alimentação elétrica, os BESS contribuem para infraestruturas mais flexíveis, fiáveis e preparadas para responder aos desafios da transição energética.

Neste contexto, é expectável que estes sistemas assumam um papel cada vez mais importante nas arquiteturas de alimentação elétrica acompanhando a evolução tecnológica e as novas exigências de gestão da energia..

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