Glossário sobre baterias de iões de sódio

Este glossário explica, numa ou duas frases, os termos que surgem quando se fala de baterias de iões de sódio, armazenamento fotovoltaico e inversores híbridos. As definições são gerais; quando o termo diz diretamente respeito aos produtos Heiwit, é indicado o dado específico com o link para a página de aprofundamento.

Bateria de iões de sódio

Detto anche: sodium-ion battery, Na-ion, bateria de sódio

Acumulador recarregável em que o portador de carga é o ião sódio (Na⁺) em vez do ião lítio. O princípio de funcionamento é o mesmo das baterias de lítio; mudam os materiais dos elétrodos, que não contêm lítio. As células da Heiwit também não contêm cobalto. Approfondisci.

Bateria de sal

Detto anche: baterias de sal, salt battery

Nome comum com que, em Itália, se designam as baterias de iões de sódio, uma vez que o sódio provém do cloreto de sódio, o sal de cozinha. O termo é também utilizado para outras tecnologias, como as baterias de sódio-níquel-cloreto (ZEBRA) e as de água salgada: a Heiwit produz exclusivamente baterias de iões de sódio. Approfondisci.

NFPP

Detto anche: Na4Fe3(PO4)2P2O7, fosfato-pirofosfato de sódio e ferro, células polianiónicas

Material catódico polianiónico à base de sódio, ferro e grupos fosfato e pirofosfato. O sódio move-se numa rede tridimensional rígida, o que confere estabilidade ao longo do tempo e a temperaturas extremas, em contrapartida de uma densidade energética inferior à dos óxidos em camadas. É a química das células da versão 2027 dos sistemas Heiwit, com 9.000 ciclos de vida; os sistemas 2025-2026 utilizam células de óxidos em camadas. Approfondisci.

Óxidos em camadas

Detto anche: layered oxide, NaxTMO2

Família de materiais catódicos para baterias de iões de sódio, nos quais os iões se inserem entre camadas de óxido de metais de transição. Oferecem mais energia por quilograma do que os polianiónicos, mas as camadas dilatam-se e contraem-se a cada ciclo.

Cátodo

Detto anche: elétrodo positivo

Elétrodo positivo da célula: durante a descarga, recebe os iões de sódio provenientes do ânodo. O material do cátodo (NFPP, óxidos em camadas, LFP em lítio) determina grande parte do desempenho e da duração da bateria.

Ânodo

Detto anche: elétrodo negativo, hard carbon

Elétrodo negativo da célula, que, durante o carregamento, recebe os iões de sódio. Nas baterias de iões de sódio, utiliza-se normalmente carbono duro (hard carbon), uma vez que a grafite das células de lítio não retém bem o sódio.

Eletrólito

Meio, líquido ou sólido, que separa o ânodo do cátodo e permite a passagem dos iões, mas não dos eletrões. Os eletrões percorrem o circuito externo: é esse fluxo que alimenta os consumidores.

Coletor de corrente

Detto anche: current collector

Folha metálica sobre a qual é depositado o material ativo de cada elétrodo. Nas células de iões de sódio, ambos os coletores podem ser de alumínio, enquanto o lítio requer cobre no ânodo: é isso que permite o armazenamento a zero volts.

Armazenamento a 0 V

Detto anche: zero-volt storage, transporte a 0 V

É possível descarregar completamente uma célula de iões de sódio para a armazenar e transportar sem energia residual, graças aos coletores de alumínio. As células de lítio não suportam a tensão zero, pois o coletor de cobre degrada-se.

BMS

Detto anche: Battery Management System, sistema de gestão da bateria

Sistema eletrónico que controla a tensão, a corrente e a temperatura de cada célula, equilibra o conjunto de células, calcula o estado de carga e o estado de saúde e interrompe a carga e a descarga quando estas ultrapassam os limites de segurança. Nas baterias Heiwit, este sistema está integrado e comunica com o inversor através do CAN Bus.

SoC (estado de carga)

Detto anche: State of Charge, estado de carga

Percentagem de energia disponível na bateria em relação à capacidade total. Trata-se de uma estimativa calculada pelo BMS, não de uma medição direta: por isso, pode sofrer correções abruptas após uma recalibração. Approfondisci.

SoH (estado de saúde)

Detto anche: State of Health

Relação entre a capacidade atual da bateria e a inicial, expressa em percentagem. Descreve o envelhecimento: uma bateria com SoH de 90 % armazena 90 % da energia que armazenava quando era nova.

DoD (profundidade de descarga)

Detto anche: Depth of Discharge, profundidade de descarga

Parte da capacidade efetivamente utilizada num ciclo. Os ciclos declarados devem ser sempre lidos em conjunto com o DoD de ensaio: 6.500 ciclos a 80 % de DoD não são comparáveis com ciclos medidos a 50 %.

Ciclo de carga e descarga

Detto anche: ciclo, cycle

Uma carga completa seguida de uma descarga completa, ou o equivalente somando ciclos parciais. É a unidade com que se mede a vida útil de uma bateria.

Vida útil em ciclos

Detto anche: cycle life, número de ciclos

Número de ciclos que uma célula suporta antes de a capacidade descer abaixo de um limite, normalmente 80 % da inicial, nas condições de ensaio indicadas. Não é uma duração em anos: depende da temperatura, do estado de carga médio e da profundidade de descarga real. Approfondisci.

Taxa C

Detto anche: velocidade de carga, taxa C

Relação entre a corrente e a capacidade nominal: 1C carrega ou descarrega a bateria numa hora, 0,5C em duas horas. Uma taxa C mais baixa prolonga a vida da célula.

Autodescarga

Detto anche: self-discharge

Perda de carga de uma bateria deixada em repouso, sem cargas ligadas. Em várias baterias Heiwit foi medida em 0,35 % por mês, equivalente a 6 % em 539 dias, à temperatura ambiente e à latitude de Milão. Approfondisci.

Densidade energética

Detto anche: Wh/kg, Wh/l, energy density

Energia armazenada por unidade de massa (Wh/kg) ou de volume (Wh/l). As células de iões de sódio têm menos do que as células de lítio: isso conta na mobilidade, muito menos no armazenamento estacionário, onde o peso e o volume só têm relevância no dia da instalação. Approfondisci.

Descontrolo térmico

Detto anche: descontrolo térmico

Reação em cadeia em que o calor gerado por uma célula acelera reações que produzem mais calor, até ao incêndio. A estabilidade dos materiais polianiónicos reduz a propensão das células NFPP a desencadeá-la; a segurança continua, no entanto, a ser uma propriedade do sistema completo e não apenas da célula. Approfondisci.

Inversor híbrido

Detto anche: hybrid inverter, inversor com armazenamento

Inversor que gere em conjunto o fotovoltaico, a bateria, a rede e os consumos, decidindo quando carregar, descarregar, injetar ou consumir da rede. Os inversores Heiwit Virgo (monofásico) e Lybra (trifásico) são concebidos para as baterias de iões de sódio a 48 V. Approfondisci.

MPPT

Detto anche: Maximum Power Point Tracking, seguidor do ponto de máxima potência

Circuito do inversor que regula a tensão e a corrente das strings fotovoltaicas para extrair delas a máxima potência à medida que variam a irradiância e a temperatura. Mais MPPT permitem strings com orientações diferentes.

Função UPS (backup)

Detto anche: EPS, alimentação de emergência, tempo de comutação

Capacidade do inversor híbrido de alimentar os consumos a partir da bateria quando falta a rede. O tempo de comutação é o intervalo entre a interrupção da rede e o restabelecimento da alimentação: 10 ms no Virgo, menos de 10 ms no Lybra.

Armazenamento estacionário

Detto anche: armazenamento estacionário, BESS

Sistema de armazenamento de energia instalado num local fixo, como uma casa, uma empresa ou um posto de transformação, em contraposição às baterias para mobilidade. Aqui contam mais a durabilidade, a segurança, o comportamento térmico e o custo por kWh ciclado do que a densidade energética.

Retrofit de armazenamento

Detto anche: revamping, adição de bateria a sistema existente

Adição de uma bateria a um sistema fotovoltaico já em funcionamento. Com as baterias Heiwit instala-se um inversor híbrido Heiwit, o Virgo monofásico ou o Lybra trifásico, ligado à linha AC: o inversor fotovoltaico existente mantém-se. Os inversores de outras marcas não suportam o intervalo de tensão das baterias de sódio. Approfondisci.

Grau de proteção IP

Detto anche: IP65, IP66, Ingress Protection

Código de dois dígitos da norma IEC 60529 que indica a proteção contra o pó (primeiro dígito) e a água (segundo). IP66 significa totalmente protegido contra o pó e contra jatos de água potentes; IP65 contra jatos de água.

CEI 0-21

Detto anche: norma CEI 0-21, regra técnica de ligação em BT

Regra técnica italiana para a ligação de utilizadores ativos e passivos às redes de baixa tensão. Os inversores com armazenamento têm de a cumprir para poderem ser ligados à rede: os inversores Virgo e Lybra da Heiwit têm a certificação CEI 0-21. Para o Virgo com a bateria 48210, a certificação é emitida pela TÜV SÜD com base nos ensaios de tipo. Para o Lybra com a bateria HEIWIT-NA-48V210Ah, a certificação é emitida pela TÜV Rheinland (certificado n.º A3 50741827 0001). Approfondisci.

Derating

Detto anche: redução de potência

Redução automática da potência fornecida quando a temperatura, a altitude ou outras condições excedem um determinado limite, para proteger a eletrónica. O Virgo reduz a potência acima dos 40 °C, o Lybra acima dos 45 °C.

LFP

Detto anche: lítio ferro fosfato, LiFePO4

Química de lítio com cátodo em fosfato de ferro e lítio, hoje a referência no armazenamento residencial pela estabilidade e durabilidade. É o termo de comparação correto para as baterias de iões de sódio no armazenamento estacionário. Approfondisci.

NMC

Detto anche: níquel manganês cobalto, lítio NMC

Química de lítio com cátodo à base de níquel, manganês e cobalto, de alta densidade energética, utilizada sobretudo nos veículos elétricos. Contém cobalto e níquel. As células de iões de sódio da Heiwit não contêm cobalto. A versão 2027, com cátodo polianiónico NFPP, também não contém níquel.

kWh e kW

Detto anche: quilowatt-hora, quilowatt, capacidade e potência

O kWh mede a energia armazenada (a capacidade da bateria), o kW a potência com que ela é fornecida ou absorvida. Uma bateria de 10 kWh com 5 kW de potência nominal pode alimentar uma carga de 5 kW durante cerca de duas horas.

Eficiência de ida e volta

Detto anche: round-trip efficiency, eficiência de ciclo

Relação entre a energia devolvida pela bateria e a energia gasta para a carregar, incluindo as perdas do inversor e do BMS. Quanto mais elevada for, menos energia se perde na passagem pelo armazenamento.

Baterias em paralelo

Detto anche: módulos em paralelo, expansão do armazenamento

Ligação de vários módulos de bateria ao mesmo inversor para somar a sua capacidade mantendo a mesma tensão. Os inversores Heiwit aceitam até 3 módulos de 10 kWh, para um total de 30 kWh.

LCOS

Detto anche: Levelized Cost of Storage, custo nivelado do armazenamento

Custo de cada kWh que passa pela bateria ao longo da sua vida, calculado dividindo o custo total do sistema pela energia globalmente ciclada. É o número que conta para comparar tecnologias e não coincide com o preço de tabela. Approfondisci.

Redução de picos de consumo

Detto anche: corte dos picos

Utilização da bateria para cobrir os picos de consumo da rede, reduzindo a potência contratada e os respetivos custos. Aplicação típica do armazenamento comercial e industrial.

Autoconsumo

Detto anche: autoconsumo fotovoltaico, quota de autoconsumo

Parte da energia produzida pelo sistema fotovoltaico consumida diretamente pela instalação em vez de ser injetada na rede. Uma bateria aumenta-a, deslocando a energia produzida de dia para as horas da noite. Approfondisci.