O design modular, a elevada densidade energética e as inovações de segurança redefinem a gestão de energia industrial e comercial.
A mudança arquitetónica: Porquê sistemas de alta tensão empilháveis?
Os sistemas tradicionais de baterias de matriz plana enfrentam restrições espaciais e desafios de escalabilidade. Em resposta, surgiram as baterias de lítio empilháveis verticais de alta tensão, construídas através do empilhamento vertical e da ligação em série dos módulos de bateria em sistemas de alta tensão. Este design consegue uma utilização de espaço até 40% superior em comparação com as configurações convencionais, permitindo simultaneamente uma expansão flexível da capacidade de 10kWh para mais de 1MWh através do empilhamento modular.
As principais vantagens incluem:
1. Redução da complexidade da cablagem: A arquitetura de alta tensão (192V-1000V) minimiza a resistência à corrente e a perda de potência;
2. Otimização da gestão térmica: O empilhamento vertical facilita o arrefecimento uniforme do ar/líquido, essencial para a segurança;
3. Controlabilidade baseada em IA: O BMS incorporado com proteção a vários níveis (célula/rack/sistema) permite uma monitorização granular.
Inovações técnicas que impulsionam o desempenho
1. Fabrico de células da próxima geração
A mudança de enrolamento para empilhamento processos é fundamental. Por exemplo, a "Flying Stack" de 3ª geração da Honeycomb Energy (0,125s por pilha) elimina o risco de irregularidades na deposição de metal - comum nos cantos curvos das células enroladas. Isto aumenta a vida útil do ciclo para mais de 6.000 ciclos e suporta o carregamento ultrarrápido de 6C para VEs e buffers de rede.
2. Segurança redefinida
Supressão dupla de fogo: Fluorocetona ao nível do armário + proteção contra incêndios por aerossol ao nível da embalagem (armário de 261kWh da GoodWe);
Separação termo-eléctrica: A bateria "Escala de Dragão" da Honeycomb isola os canais de fuga térmica dos caminhos eléctricos;
Armadura estrutural: resistência ao impacto de 1000J (6× normas nacionais).
3. Integração da inteligência da rede
O projeto da GoodWe em Jiangxi exemplifica a integração "fonte-rede-carga-armazenamento-inteligência":
630kWp de energia solar + 1827kWh de armazenamento alimentam 26 carregadores de veículos eléctricos de alta potência (320kW cada);
Zero refluxo na rede: A IA reduz a produção de energia solar quando o armazenamento está cheio;
Arbitragem de preços: Tarifas de armazenamento durante as horas de vazio para compensar as tarifas de ponta.
Tabela: Análise comparativa das soluções de armazenamento de energia
| Parâmetro | Iões de lítio tradicionais | LiFePO₄ HV empilhável | Melhoria |
| Densidade energética (Wh/L) | 200-250 | 350-500 | +75%-100% |
| Ciclo de vida (ciclos) | 3,000-4,000 | ≥6,000 | +50%-100% |
| Flexibilidade de implementação | Capacidade fixa | Modular (5kWh/unidade) | Quase ilimitado |
| Tempo de instalação | Semanas | <72 horas | -70% |
| Certificação de segurança | UL1973 | UL9540A + UN38.3 | Melhorado |
Implantações no mundo real: De centros de dados a camiões pesados
1. Eletrificação dos transportes pesados
O projeto De'an da GoodWe (a primeira estação de carregamento de camiões pesados com energia renovável da China) combina:
630,63kWp solar + 30kW eólico + 1.827kWh de armazenamento;
Conformidade com a rede dinâmica: Evita o fluxo inverso durante a sobreprodução;
Armários de 261kWh para exterior (IP55) com arrefecimento líquido.
2. Redes de carregamento ultrarrápido
A bateria 4C "Escala de Dragão" da Honeycomb alcança:
20%→80% SOC em 12,1 minutos;
800 km de autonomia (PHEV) com 65 kWh de capacidade;
Compatibilidade com infra-estruturas de carregamento de 800V.
Crescimento do mercado e projecções
Embora atualmente seja um segmento de nicho (0,5% do mercado LiFePO₄ da China em 2024, ~ 3,57 bilhões de RMB), os sistemas HV empilháveis devem crescer a 85% CAGR até 2028. Os principais drivers incluem:
Demanda de centros de dados que exigem tempo de atividade de 99,999%;
"Zonas vermelhas fotovoltaicas" que restringem a alimentação da rede (por exemplo, a política pós-531 da China);
Custos do sistema em queda: $650/kWh à escala de 100 unidades.
Tabela: Perspectivas de mercado para baterias HV empilháveis (2023-2027)
| Segmento | 2023 Dimensão (GWh) | 2024 Dimensão (GWh) | 2027F (GWh) | Aplicações primárias |
| Industrial e comercial | 0.48 | 0.51 | 3.2 | Redução de picos, energia de reserva |
| Centros de carregamento de veículos eléctricos | 0.05 | 0.12 | 1.1 | Buffering para carregamento ultrarrápido de veículos eléctricos |
| Micro-redes | 0.03 | 0.08 | 0.9 | Estabilização das energias renováveis em modo de ilha |
| Centros de dados | 0.02 | 0.04 | 0.5 | Substituição da UPS |
PERGUNTAS E RESPOSTAS: Responder às principais dúvidas do sector
Q1: Como é que os sistemas empilháveis lidam com o equilíbrio de células a altas tensões?
A: A arquitetura BMS de vários níveis equilibra as células individualmente (através de BMUs) enquanto sincroniza os bastidores através do bus CAN. Correntes de equilíbrio activas até 5A evitam desvios durante pilhas de mais de 150 módulos.
Q2: Que certificações de segurança contra incêndios existem?
R: Os sistemas líderes estão em conformidade com a IEC 62619 (segurança) e UL 9540A (propagação de fogo). Os gabinetes da GoodWe integram supressão de agente duplo (fluorocetona + aerossol), excedendo os padrões NFPA 855.
P3: Os sistemas de armazenamento mais antigos podem integrar-se nas novas pilhas de alta tensão?
R: Não diretamente - a correspondência de tensão requer conversores DC-DC. No entanto, existem soluções híbridas de acoplamento CA (por exemplo, utilizando controladores SEC3000).
O caminho a seguir
As baterias empilháveis verticais de alta tensão estão a transitar de soluções de nicho para infra-estruturas convencionais. Com a Honeycomb a apontar para células de ferro-níquel com alto teor de manganês de 220Wh/kg e a GoodWe a avançar na integração de centrais eléctricas virtuais (VPP), esta tecnologia estará na base das redes resilientes e definidas por software do futuro.
Para os promotores solares, isto significa:
Redução do LCOE através de sistemas com mais de 30 anos de vida útil;
Escalabilidade de 10 kWh (PME) a vários MWh (parques industriais);
Novos fluxos de receitas através da participação no VPP e da regulação da frequência.
A MateSolar fornece soluções integradas de armazenamento fotovoltaico, aproveitando a tecnologia HV empilhável, permitindo às empresas aproveitar a luz solar, armazená-la de forma inteligente e utilizá-la com precisão. Porque a transição energética não se trata de gerar mais. Trata-se de a gerir melhor.