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Importância do BMS em BESS de Usinas Fotovoltaicas




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.



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.







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