De acordo com dados da MarketsandMarkets, o mercado de sistemas de gerenciamento de baterias (BMS) foi estimado em US$ 9,1 bilhões em 2024 e deve atingir US$ 22,0 bilhões até 2029. Esse crescimento reflete a importância crescente do BMS no setor de energia. Mas afinal, o que é um BMS?
O BMS (Battery Management System) é um sistema responsável por gerenciar baterias, garantindo sua confiabilidade e durabilidade. Um bom BMS permite que a bateria tenha uma vida útil mais longa e um desempenho otimizado. Não adianta investir em baterias de alta tecnologia sem um bom BMS, já que, em muitos cenários, ele é fundamental para operação segura e eficiente. O BMS gerencia a carga, a tensão, a temperatura e o equilíbrio entre as células, prevenindo a degradação prematura da bateria.
Nos Sistemas de Armazenamento de Energia em Bateria (SAEB ou BESS, na sigla em inglês), o BMS se faz necessário para tornar o investimento viável. Ele é responsável, por exemplo, por gerenciar a carga e a descarga das baterias. Em caso de problemas, como o desbalanceamento de tensão entre células, o BMS pode retirar certas células da operação ou, em casos extremos, interromper completamente o funcionamento do BESS. Você pode conferir mais detalhes sobre BESS em outro artigo do blog.
No entanto, o uso de módulos fotovoltaicos em conjunto com BESS apresenta desafios ainda maiores. Os módulos fotovoltaicos geram energia apenas durante parte do dia, o que afeta diretamente a dinâmica de funcionamento das baterias. Isso dificulta a definição de ciclos de carga e descarga regulares, podendo causar problemas graves se o BMS não estiver adequadamente configurado para o tipo de bateria utilizado. Por exemplo, em baterias de chumbo-ácido, uma ciclagem inadequada pode causar sulfatação, estratificação ou gaseificação, comprometendo a vida útil da bateria.
Para resolver esses desafios, fabricantes integram ao BMS diversas tecnologias, como o Rastreamento do Ponto de Máxima Potência (MPPT). Além disso, com o avanço da Inteligência Artificial (IA), já existem BMS equipados com estratégias mais avançadas para prolongar a vida útil das baterias. Com modelagem e controle sofisticados, o BMS pode estimar parâmetros importantes, como o estado de carga (SOC) e o estado de saúde (SOH) das baterias, garantindo que o BESS opere de maneira eficiente e segura ao longo de sua vida útil.
Existem três principais tipos de arquiteturas de BMS no mercado: Centralizada, Distribuída e Modular. Vamos entender cada uma delas.
Fonte: www.monolithicpower.com
Na arquitetura centralizada, um único controlador gerencia todas as células da bateria, recebendo informações de sensores conectados às células. Essa abordagem reduz os custos iniciais, mas não é ideal para sistemas fotovoltaicos devido à dinâmica de funcionamento do FV + bateria, bem como não é ideal para BESS de elevada tensão/potência. Além disso, uma falha no controlador central pode levar à falha de todo o sistema.
Na arquitetura distribuída, cada grupo de células possui seu próprio controlador, que se comunica com um controlador global. A arquitetura distribuída facilita a expansão futura do sistema e oferece maior tolerância a falhas, pois a falha de um controlador afeta apenas um subconjunto de células. No entanto, o custo é mais elevado, e problemas de comunicação entre as unidades de controle podem comprometer o funcionamento do BMS.
Na arquitetura modular, cada conjunto de células ou baterias possui seu próprio BMS, tornando o sistema mais flexível e altamente tolerante a falhas, já que a falha em um módulo não afeta os demais. No entanto, essa é a opção mais cara entre as arquiteturas. Esse tipo de arquitetura tem ganhado destaque, especialmente com o surgimento dos HBESS (BESS com diferentes tecnologias de bateria) - tema para outro artigo.
Assim, ao projetar um BESS, é fundamental entender qual tipo de BMS será utilizado, já que ele pode impactar diretamente a vida útil da bateria, a necessidade de manutenção e os custos de implementação do sistema. E, em sistemas FV um bom projeto de BMS deve observar a dinâmica do sistema FV e da eletrônica de potência atribuída na conversão.
[1] GLAVIN, M.; HURLEY, W.G. Battery Management System for Solar Energy Applications. In: Universities Power Engineering Conference (UPEC), 41st International. Proceedings [...]. Newcastle upon Tyne: Newcastle University, 2006. p. 79-84.
[2] LAWDER, M. T.; SUTHAR, B.; NORTHROP, P. W. C.; DE, S.; HOFF, C. M.; LEITERMANN, O.; CROW, M. L.; SANTHANAGOPALAN, S.; SUBRAMANIAN, V. R. Battery Energy Storage System (BESS) and Battery Management System (BMS) for Grid-Scale Applications. Proceedings of the IEEE, v. 102, n. 6, p. 1014-1030, jun. 2014.
Artigo Interessante complementar: https://canalsolar.com.br/sistemas-bms-para-baterias-de-litio/
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