Sistemas híbridos de energia: o que são, como funcionam e seus desafios técnicos

A busca por soluções energéticas mais eficientes e sustentáveis tem impulsionado a adoção de sistemas híbridos de energia, que combinam diferentes fontes de geração para garantir maior confiabilidade e eficiência. Com o avanço das tecnologias de armazenamento e o uso de inteligência artificial na otimização de processos, esses sistemas estão se tornando essenciais para a transição energética global.

O que é um Sistema Híbrido de Energia?

Um sistema híbrido de energia integra duas ou mais fontes de geração elétrica, frequentemente combinando fontes renováveis (como solar e eólica) com geradores convencionais (biodiesel, gás natural ou diesel) e tecnologias de armazenamento de energia, como baterias e sistemas de bombeamento hidrelétrico reversível.

Esses sistemas são aplicáveis tanto em redes conectadas (grid-tied) quanto em regiões isoladas (off-grid), garantindo maior estabilidade no fornecimento e otimizando o aproveitamento das fontes renováveis disponíveis em cada local.

Como Funcionam os Sistemas Híbridos de Energia?

Os sistemas híbridos operam de forma integrada para equilibrar disponibilidade, armazenamento e demanda de eletricidade. Seu funcionamento pode ser descrito pelas seguintes etapas:

1. Geração de Energia: As fontes renováveis, como painéis solares fotovoltaicos e aerogeradores eólicos, convertem radiação solar e energia cinética dos ventos em eletricidade.
2. Armazenamento e Distribuição: O excesso de eletricidade gerado nos momentos de alta produção pode ser armazenado em baterias ou em sistemas hidrelétricos reversíveis, permitindo seu uso posterior e reduzindo desperdícios.
3. Geração Complementar: Quando as fontes renováveis não são suficientes para atender à demanda, geradores convencionais podem ser acionados para suprir a rede.
4. Otimização do Desempenho: Softwares de gestão energética já existentes, realizam simulações para determinar a configuração mais eficiente, considerando custos, emissões e disponibilidade de recursos.

‍

Importância do Armazenamento de Energia

Evitar desperdícios e mitigar o constrained-off

Em momentos de alta incidência solar ou ventos intensos, a geração de energia pode exceder a demanda, mas restrições operacionais da rede elétrica podem impedir o aproveitamento total desse potencial, fenômeno conhecido como curtailment ou constrained-off. Isso reduz a rentabilidade do sistema e compromete a viabilidade de investimentos em energias renováveis. Para evitar esse desperdício, tecnologias de armazenamento, como baterias e hidrelétricas reversíveis, absorvem o excedente e o disponibilizam nos momentos em que a geração não atende à demanda, tornando o fornecimento mais estável, eficiente e econômico.

‍

Limitações das baterias e alternativas viáveis

O armazenamento de energia desempenha um papel fundamental na eficiência dos sistemas híbridos, permitindo o aproveitamento do excedente gerado por fontes renováveis. Baterias de íons de lítio são amplamente utilizadas devido à sua alta eficiência e baixa taxa de dissipação quando comparadas a outras tecnologias, sendo uma excelente opção para armazenamentos de curta e média duração. Para períodos mais longos ou aplicações em grande escala, outras soluções, como bombeamento hidrelétrico reversível e armazenamento térmico, podem ser empregadas para complementar o sistema, garantindo um fornecimento energético mais estável e flexível.

‍

Vantagens dos Sistemas Híbridos de Energia

Os sistemas híbridos apresentam diversas vantagens, tanto ambientais quanto operacionais:

✅ Redução do consumo de combustíveis fósseis
A integração de fontes renováveis reduz a dependência de geradores a combustíveis fósseis, diminuindo emissões de CO₂ e outros poluentes.

✅ Maior estabilidade e confiabilidade
A combinação de diferentes fontes minimiza oscilações na geração, tornando o fornecimento elétrico mais seguro e previsível​.

✅ Aproveitamento inteligente da energia gerada
Com a inclusão de sistemas de armazenamento, evita-se o desperdício de eletricidade durante períodos de alta produção e baixa demanda.

✅ Otimização de custos operacionais
Uso de softwares que permitem simular cenários e calcular o custo da eletricidade em cada configuração, garantindo a escolha mais econômica​.

Desafios Técnicos e Considerações

Apesar dos benefícios, os sistemas híbridos ainda enfrentam algumas barreiras técnicas:

• Custo inicial elevado: A instalação pode demandar investimentos consideráveis, especialmente em baterias e sistemas de controle avançados.
• Integração tecnológica: A interconexão entre diferentes fontes e dispositivos exige softwares sofisticados de gestão energética​.
• Eficiência do armazenamento: A escolha do método de armazenamento correto depende das necessidades do sistema e da duração desejada para a reserva de energia.

O Futuro dos Sistemas Híbridos

Com os avanços tecnológicos, os sistemas híbridos estão se tornando uma solução essencial para a transição energética global. Empresas e governos têm investido em novas tecnologias, como inteligência artificial aplicada à otimização de energia e previsão de demanda, o que torna esses sistemas cada vez mais viáveis.

Além disso, a expansão do mercado de armazenamento de energia, incluindo hidrogênio verde e baterias de estado sólido, promete ampliar ainda mais o impacto dos sistemas híbridos na matriz energética mundial.

Aumente a eficiência do seu sistema híbrido com a Delfos

A implementação e a gestão eficaz de um sistema híbrido exigem tecnologia avançada para monitoramento e otimização. A Delfos oferece uma plataforma baseada em inteligência artificial, que melhora a performance de ativos energéticos e reduz custos operacionais.

O que a Delfos oferece?

✅ Monitoramento centralizado em tempo real
✅ Predição de falhas e otimização de manutenção
✅ Análises detalhadas para maximizar a geração de energia
✅ Automação de processos para redução de custos

Agende uma demonstração gratuita e descubra como podemos ajudar!

‍

Referências

ZANONI, Naubert. Análise da viabilidade da implantação de um sistema híbrido para geração de energia elétrica. 2018. Dissertação (Mestrado) – Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2018. Disponível em: https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/handle/11338/3827/Dissertacao%20Naubert%20Zanoni.pdf?sequence=1. Acesso em: 26 fev. 2025.

FREITAS, Luciana. Microgeração de energia elétrica através de sistema híbrido eólico/solar para uso residencial. 2013. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2013. Disponível em: https://www.solenerg.com.br/wp-content/uploads/2013/02/TCC-Luciana-Freitas.pdf. Acesso em: 26 fev. 2025.

GABRIEL FILHO, Luiz Roberto Amaral. Análise e modelagem geométrica da potência gerada por um sistema híbrido solar fotovoltaico eólico. 2007. Dissertação (Doutorado) – Universidade Estadual Paulista (UNESP), São Paulo, 2007. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/bitstreams/aa1f62fc-466e-4d92-87ca-132322925086/download. Acesso em: 26 fev. 2025.

MARTINEZ, Julio Ricardo Montejo Bolaños. Controlador supervisório inteligente para sistemas híbridos eólico-diesel-bateria de pequeno porte. 2007. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, 2007. Disponível em: https://scholar.archive.org/work/6hxd7eqncvd65lz4z7m5fj53y4/access/wayback/http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-02042008-095246/publico/Dissertacao_Julio_Martinez.pdf. Acesso em: 26 fev. 2025.

‍