Introdução
Durante mais de um século, as baterias de chumbo-ácido têm sido uma companhia regular no mundo do armazenamento de energia devido à sua fiabilidade, eficácia em termos de preço e vasta gama de aplicações. As baterias de chumbo-ácido são utilizadas em numerosas indústrias e sectores, desde o sector automóvel ao armazenamento de energias renováveis. Ao longo do tempo, foram surgindo gradualmente diferentes tipos de baterias de chumbo-ácido, desenvolvidas de acordo com determinadas exigências e objectivos.
Este documento descreve vários tipos de baterias de chumbo-ácido e, em seguida, aprofunda as suas principais características, composição, vantagens e aplicações. Desde as versáteis baterias de chumbo-ácido seladas VRLA e AGM até às variantes especializadas de ciclo profundo e de alta velocidade, cada tipo tem determinadas características que o tornam apto para tarefas específicas.
Além disso, vamos analisar o funcionamento interno destas baterias e descobrir a sua gama química, bem como compreender de que forma estas as beneficiam em diversos cenários. O fornecimento de energia de reserva em aplicações críticas, o armazenamento de energia renovável em configurações fora da rede ou o funcionamento do telemóvel ou do automóvel com baterias de chumbo-ácido provaram o seu valor. Continua a desempenhar um papel importante nas soluções actuais de armazenamento de energia.
1. Bateria VRLA (chumbo-ácido regulada por válvula):
As baterias de chumbo-ácido reguladas por válvula (VRLA) são baterias recarregáveis criadas para não necessitarem de manutenção devido à sua construção selada. Estas válvulas utilizavam baterias seladas para evitar fugas de eletrólito e foram concebidas para a regulação de válvulas. Esta tecnologia de bateria utiliza separadores de fibra de vidro saturados com electrólitos, tornando a bateria livre de fugas. A principal caraterística das baterias VRLA reside na sua conceção regulada por válvula, em que uma válvula unidirecional de alívio da pressão permite a saída de gás extra durante a carga e a descarga, assegurando que a bateria permanece selada e segura.
Exemplos de aplicações incluem o seguinte:
Fonte de alimentação ininterrupta (UPS): As baterias VRLA são um importante dispositivo de armazenamento de energia para os sistemas UPS, fornecendo energia de reserva durante as falhas para proteger ferramentas e dados electrónicos críticos.
Iluminação de emergência: Em edifícios, instalações industriais e espaços públicos, as baterias VRLA fornecem sistemas de iluminação de emergência para que as pessoas possam sair em segurança durante as emergências.
Sistemas de alarme e segurança: As baterias VRLA fornecem energia de reserva fiável para alarmes de segurança e sistemas de vigilância, assegurando uma proteção e monitorização ininterruptas.
Telecomunicações: As aplicações deste tipo de baterias na indústria das telecomunicações incluem o apoio às fontes de alimentação das torres de telemóveis e do equipamento de comunicação durante as interrupções de energia para garantir uma conetividade ininterrupta.
Vantagens：
●Segurança: O design selado e o sistema regulado por válvula tornam as baterias VRLA seguras para utilização em várias aplicações sem o risco de fuga de ácido, tornando-as ideais para utilização em interiores e ambientes sensíveis.
Sem necessidade de manutenção: As baterias VRLA não requerem manutenção comum em comparação com as baterias convencionais de chumbo-ácido inundadas, uma vez que permanecem mais tempo do que as convencionais.
●Versatilidade: Estas baterias são muito versáteis. Aplicam-se a vários sectores, tais como sistemas UPS, iluminação de emergência, sistemas de segurança e telecomunicações, entre outros.
Carregamento rápido: As baterias VRLA têm uma aceitação de carga relativamente rápida, o que lhes permite recarregar rapidamente, e estão preparadas para energia de reserva num curto espaço de tempo.
2. Bateria de chumbo-ácido selada AGM (Absorbent Glass Mat):
A bateria AGM consiste numa química de chumbo-ácido, em que o eletrólito é absorvido pelos separadores AGM. As baterias de chumbo-ácido seladas AGM são reguladas por válvula e seladas com separadores de tapete de fibra de vidro. Os separadores AGM permitem que a bateria seja totalmente isenta de manutenção, garantindo a segurança e a fiabilidade do sistema. O tapete de fibra de vidro praticamente absorve e imobiliza o eletrólito, evitando assim fugas mesmo que a bateria seja inclinada ou posicionada em várias orientações.
Vantagens:
Em primeiro lugar, têm uma baixa taxa de auto-descarga. Normalmente, quando armazenados, podem manter a carga durante longos períodos de tempo com pouca perda de energia. Em segundo lugar, apresentam um melhor desempenho em descargas de alta velocidade, pelo que são excelentes opções para aplicações que necessitem de explosões de energia ou de elevada potência. Além disso, a construção selada significa que não há manutenção, uma vez que não é necessário regá-los ou verificar regularmente os níveis de electrólitos.
Candidaturas:
No sector automóvel, são comuns no arranque, iluminação e ignição (SLI) até ao fornecimento de energia de reserva para embarcações marítimas que asseguram um fornecimento elétrico contínuo e fiável durante as excursões. Além disso, as baterias AGM são adequadas quando utilizadas como sistemas de armazenamento de energia solar, uma vez que podem armazenar energia de forma eficiente e ser carregadas e descarregadas repetidamente. Além disso, estas baterias são excelentes opções para scooters eléctricas. As baterias de chumbo-ácido seladas AGM provaram ser fontes de energia versáteis e fiáveis em várias aplicações.
3. Bateria de chumbo-ácido selada GEL:
As baterias de gel são compostas por placas de chumbo e um eletrólito de ácido sulfúrico gelificado. O gel é formado pela adição de sílica ao eletrólito, formando assim uma substância semi-sólida que mantém o ácido no lugar. Ao contrário das baterias de chumbo-ácido inundadas normais, a tecnologia de gel imobiliza o eletrólito de ácido sulfúrico. Por conseguinte, não é necessário efetuar derrames ou manutenção. A construção é selada, o que significa que é segura e permite o funcionamento da bateria em qualquer direção sem derrames de ácidos.
Vantagens:
As principais vantagens das baterias de chumbo-ácido seladas com GEL são o facto de oferecerem um ciclo de vida melhorado. A composição do gel diminui a taxa de sulfatação das placas da bateria, tornando-as assim mais resistentes ao desgaste associado aos ciclos de carga e descarga. Este ciclo de vida alargado traduz-se numa vida mais longa para a bateria, reduzindo assim a frequência de substituição.
As baterias de GEL têm melhor desempenho em condições de alta temperatura. O eletrólito qualificado é menos suscetível de secar com o aumento das temperaturas, ajudando assim a manter a capacidade e a eficiência da bateria.
Candidaturas:
Outra grande aplicação das baterias de GEL é o armazenamento de energia renovável, em que o excesso de eletricidade gerada por placas solares ou turbinas eólicas é armazenado em baterias de GEL para se ter um fornecimento de energia estável e contínuo quando as fontes renováveis falham. O excesso de armazenamento de baterias GEL é também proeminente na indústria médica, uma vez que alimenta equipamento crítico como ventiladores e sistemas de monitorização de doentes. O seu bom ciclo de vida e desempenho fiável tornam-nas boas escolhas para aplicações médicas que necessitam de fontes de alimentação de boa qualidade.
4. Bateria de chumbo-ácido de ciclo profundo:
As baterias de ciclo profundo são geralmente mais espessas nas placas de chumbo e têm uma maior densidade de material ativo. O seu design robusto proporciona uma maior capacidade, que pode armazenar mais energia. A bateria de chumbo-ácido de ciclo profundo foi concebida para suportar descargas e recargas profundas repetidas sem sofrer danos. Ao contrário do que é utilizado para o arranque de motores, as suas características tornam-no adequado para aplicações que necessitam de um fornecimento de energia sustentado e fiável durante um período de tempo prolongado.
Vantagens possíveis:
A principal vantagem das baterias de chumbo-ácido de ciclo profundo é o seu ciclo de vida alargado. A sua construção pesada, a resistência à degradação das placas e a capacidade de durar mais tempo em condições exigentes de descarga e recarga permitem-lhes satisfazer aplicações que requerem ciclos frequentes e contínuos durante toda a sua vida útil.
Além disso, as baterias de chumbo-ácido de ciclo profundo são mais adequadas para aplicações que envolvem ciclos contínuos de descarga e recarga. Estes podem fornecer uma potência constante e fiável sem degradação do desempenho ou da eficiência durante períodos prolongados. Produzem quase todos os tipos de aplicações.
Candidaturas:
As aplicações mais comuns são a alimentação de carrinhos de golfe e veículos eléctricos para uma utilização e autonomia sustentadas. Além disso, as baterias de ciclo profundo têm uma boa aplicação no armazenamento do excesso de energia gerado durante as horas de sol intenso, bem como na sua libertação quando há pouca ou nenhuma luz solar. Garante uma alimentação eléctrica contínua com a máxima utilização da energia solar.
5. Bateria de chumbo-ácido de alta velocidade:
A
bateria de chumbo-ácido de alta velocidade
é um material de elétrodo cuidadosamente selecionado, concebido para proporcionar uma capacidade de descarga e recarga rápida. A bateria de chumbo-ácido de alta taxa está planeada para fornecer correntes elevadas para aplicações de curta duração. Isto será compatível com as aplicações que requerem uma libertação de energia rápida e potente. Estas baterias são concebidas com materiais e configurações de eléctrodos optimizados para tolerar de forma eficiente, ao mesmo tempo que proporcionam fiabilidade numa elevada taxa de descargas.
Vantagens:
Uma das principais vantagens das baterias de chumbo-ácido de alta velocidade é o facto de poderem lidar eficazmente com aplicações de alta potência. Oferece explosões rápidas de energia. São úteis para aplicações que necessitam de uma libertação rápida e substancial de energia.
As baterias de chumbo-ácido de alta capacidade também são adequadas para sistemas de energia de reserva de emergência. Em condições de emergência, quando é necessária uma fonte de energia imediata e fiável, as baterias de alta velocidade podem fornecer a energia necessária para sustentar funções e dispositivos críticos.
Candidaturas:
As baterias de chumbo-ácido de alta velocidade são normalmente utilizadas em ambientes industriais. São frequentemente utilizados em empilhadores e outros equipamentos de manuseamento de materiais, uma vez que estes dispositivos necessitam de correntes elevadas para levantar cargas pesadas e manter a maquinaria a funcionar eficientemente. Estas baterias asseguram que os empilhadores podem fornecer energia em intervalos curtos para se manterem produtivos e terem um desempenho de alto nível.
Além disso, a sua rápida capacidade de libertação de energia faz com que as baterias de chumbo-ácido de alta taxa sejam adequadas para sistemas de telecomunicações. Durante cortes de energia ou períodos de pico de procura, estas baterias podem apoiar rapidamente a infraestrutura de telecomunicações para melhorar o tempo de funcionamento dos serviços de comunicação.
6. Bateria tubular OPzV:
As baterias tubulares OPzV têm um eletrólito de gel e placas tubulares positivas. A bateria tubular OPzV é conhecida por ter uma construção com placas tubulares positivas. Estas baterias são construídas para um desempenho e vida útil superiores às baterias de chumbo-ácido. São melhorados para ciclos profundos utilizando placas positivas tubulares, tornando-os assim a melhor escolha para aplicações que necessitam de descargas frequentes e profundas.
Vantagens:
A bateria tubular OPzV tem a vida útil mais longa entre os tipos de bateria de chumbo-ácido. A combinação de placas tubulares-positivas e electrólitos de gel reduz a degradação das placas, prolongando a vida operacional de uma determinada bateria e tornando-a uma solução de armazenamento de energia a longo prazo fiável e rentável.
Para além disso, as baterias OPzV têm boas capacidades de ciclo profundo. Por conseguinte, podem aceitar descargas profundas frequentes sem sacrificar o desempenho ou a eficiência. Esta caraterística é fundamental para aplicações como sistemas de armazenamento de energia renovável e configurações de energia fora da rede que dependem de um fornecimento de energia consistente e sustentado.
Candidaturas:
As baterias tubulares OPzV são utilizadas em vários sistemas de armazenamento de energia renovável. Quando armazenam de forma muito eficaz a energia excedente gerada por painéis solares ou turbinas eólicas, a sua capacidade de resistir a descargas e recargas profundas frequentes garante um fornecimento contínuo de energia estável e fiável durante períodos de baixa ou nenhuma produção de energia renovável.
Além disso, estas baterias são utilizadas em locais de telecomunicações remotos para fornecer energia de reserva durante falhas de energia ou em áreas com menos acesso à rede eléctrica. A sua longa vida útil e as suas capacidades de ciclo profundo fazem deles uma fonte de energia fiável para infra-estruturas de comunicação críticas.
7. Bateria de chumbo-ácido OPzS:
A bateria de chumbo-ácido OPzS incorpora um eletrólito de ácido sulfúrico líquido imerso na sua conceção. As células da bateria têm placas positivas tubulares e placas negativas planas ou coladas. A bateria de chumbo-ácido OPzS é famosa pelo seu design de placa tubular, que utiliza um eletrólito de ácido sulfúrico líquido. Estas baterias são concebidas com placas positivas tubulares duras e fortes que desempenham um papel vital no seu desempenho fiável e longa vida útil.
Vantagens:
Um ponto forte das baterias de chumbo-ácido OPzS é a sua natureza durável e sólida. Além do eletrólito de ácido sulfúrico líquido, o design da placa tubular aumenta a resistência da bateria para suportar descargas profundas frequentes e recarregar grandes degradações, aumentando assim a sua vida útil.
Além disso, as baterias OPzS têm um bom ciclo, uma vez que a aplicação requer ciclos profundos repetidos. Esta particularidade é muito útil em ambientes onde é necessário um fornecimento de energia fiável e estável, por exemplo: o sector das telecomunicações, os sistemas ferroviários e as instalações de armazenamento de energia, entre outros.
Candidaturas:
As baterias de chumbo-ácido OPzS acabam por ser amplamente utilizadas em aplicações críticas em diversos domínios. Estas baterias funcionam como fontes de energia de reserva fiáveis, assegurando serviços de comunicação ininterruptos durante as falhas de energia ou em áreas remotas com pouco acesso à rede eléctrica.
Além disso, as baterias OPzS são largamente utilizadas em sistemas ferroviários para fornecer energia de reserva vital aos sistemas de sinalização, comunicação e iluminação. São resistentes a descargas profundas e a condições de funcionamento adversas, o que os torna soluções fiáveis de armazenamento de energia em infra-estruturas ferroviárias.
8. Baterias de chumbo-ácido de arranque ou de arranque do motor:
As baterias de chumbo-ácido Start-Stop ou Engine Start são fabricadas especificamente para veículos com tecnologia start-stop. O sistema é também designado por desligamento e rearranque automáticos do motor durante paragens curtas, como nos semáforos, para poupar o consumo de combustível e as emissões de dióxido de carbono. Estas baterias possuem tecnologias avançadas, como a Absorbent Glass Mat (AGM) ou a Improved Flooded Battery (IFB), o que significa que podem suportar os arranques e paragens frequentes dos motores sem falhar.
Vantagens:
As baterias de chumbo-ácido Start-Stop ou de arranque do motor oferecem muitas vantagens quando utilizadas em veículos equipados com tecnologia Start-Stop. Um dos principais méritos é a melhoria da eficiência do combustível. Estas baterias podem reiniciar rapidamente o motor após uma paragem, reduzindo assim o tempo de paragem desnecessário, o que permite poupar combustível e reduzir as emissões.
Além disso, estas baterias têm uma elevada resistência a ciclos profundos, essencial para operações contínuas de arranque e paragem do motor. O seu ciclo de vida melhorado mantém um desempenho fiável durante longos períodos de funcionamento, resultando em longevidade e rentabilidade para os proprietários de veículos.
Candidaturas:
Estas baterias são instaladas apenas nos automóveis modernos equipados com a tecnologia start-stop. Como forma de aumentar a economia de combustível e reduzir o teor de carbono, os sistemas start-stop são cada vez mais incorporados nos veículos. As baterias de chumbo-ácido Start-Stop ou de arranque do motor são importantes nestes veículos, assegurando um arranque suave e fiável do motor durante as paragens frequentes.
Conclusão
Em conclusão, as baterias de chumbo-ácido existem em vários tipos, cada um adaptado a aplicações precisas e a necessidades funcionais. A escolha do tipo de bateria depende de factores como a taxa de descarga, as necessidades de ciclismo, as preferências de manutenção e as restrições orçamentais. À medida que a tecnologia continua a evoluir, é provável que as baterias de chumbo-ácido registem mais melhorias, tornando-as uma solução viável de armazenamento de energia durante anos.
