ANÁLISE ECONOMICA BATERIAS A CONSUMIDORES DE ALTA TENSÃO

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ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE 
SISTEMAS DE BATERIAS DE LÍTIO-ÍON EM UNIDADES 
CONSUMIDORAS CONECTADAS NA MÉDIA TENSÃO 
 
 
 
 
Matheus Howes Coimbra Thomé 
 
 
 
 
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de 
Engenharia de Produção da Escola Politécnica, 
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte 
dos requisitos necessários à obtenção do título de 
Engenheiro. 
 
Orientadores: Renato Flórido Cameira 
 Roberto Ivo da Rocha Lima 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Dezembro de 2017 
iii 
 
 
 
Thomé, Matheus Howes Coimbra Thomé 
Análise de Viabilidade Econômica da Implantação de 
Sistemas de Baterias Lítio-Íon em Unidades Consumidoras 
Conectadas na Média Tensão/ Matheus Howes Coimbra 
Thomé – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2017. 
X, 81 p.: il.; 29,7 cm. 
Orientador: Renato Flórido Cameira 
Projeto de Graduação – UFRJ/ POLI/ Curso de 
Engenharia de Produção, 2017. 
Referências Bibliográficas: p. 78-81 
1. Baterias de Lítio-Íon. 2. Viabilidade Econômica. 
3. Armazenamento de Energia. 
I. Cameira, Renato Flórido II. Universidade Federal do 
Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia de 
Produção. III. Análise de Viabilidade Econômica da 
Implantação de Sistemas de Baterias Lítio-Íon em Unidades 
Consumidoras Conectadas na Média Tensão 
iv 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Primeiramente gostaria de agradecer à Deus e à São José por terem iluminado e 
abençoado meu caminho na UFRJ. 
Agradeço também aos meus pais, Marcos André e Carmen, e meus irmãos, Thiago 
e Catherine, por serem minha base e inspiração, tendo me apoiado desde o momento em que 
cursar Engenharia de Produção na UFRJ era um sonho até o presente momento de conclusão 
do curso. Tenho especial gratidão também a todos meus familiares e amigos que sempre 
estiveram ao meu lado me proporcionando momentos inesquecíveis. 
Faço aqui um agradecimento especial aos professores orientadores deste trabalho, 
Renato Flórido Cameira e Roberto Ivo da Rocha Lima, por terem me dado todo suporte e 
orientação para a elaboração do mesmo. Agradeço também de forma especial a Ramon de 
Oliveira Júnior, companheiro profissional e amigo que me auxiliou constantemente no 
desenvolvimento deste trabalho, inclusive na escolha do tema, tornando-se também um 
orientador e inspirador deste trabalho. 
Por fim, agradeço à Universidade Federal do Rio de Janeiro, aos amigos que fiz ao 
longo de minha vida acadêmica nela, aos professores, em especial do Departamento de 
Engenharia Industrial, e a todos os funcionários que fazem desta instituição gigante como ela 
é. Tenho muito orgulho de ter a UFRJ na minha vida. 
 
 
v 
 
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos 
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro de Produção. 
 
 
ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE 
BATERIAS DE LÍTIO-ÍON EM UNIDADES CONSUMIDORAS CONECTADAS NA MÉDIA 
TENSÃO 
 
Matheus Howes Coimbra Thomé 
 
Dezembro/2017 
 
Orientador: Renato Flórido Cameira 
 
Curso: Engenharia de Produção 
 
 
Ao longo dos últimos anos, os sistemas de armazenamento de energia têm aumentado sua 
participação no setor elétrico. Dentre esses sistemas, destacam-se as baterias de lítio-íon 
cada vez mais desenvolvidas e utilizadas por unidades consumidoras que visam reduzir seus 
custos através da arbitragem tarifária. Nesse contexto, este trabalho pretende realizar um 
estudo da viabilidade econômica acerca da implantação de um sistema de baterias de lítio-
íon em unidades consumidoras comerciais conectadas na média tensão. 
 
 
Palavras-chave: Baterias de Lítio-Íon, Viabilidade Econômica, Armazenamento de Energia 
 
 
 
 
 
vi 
 
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the 
requirements for the degree of Industrial Engineer. 
 
 
ANALYSIS OF ECONOMICAL FEASIBILITY OF THE IMPLANTATION OF LITHIUM-ION 
BATTERY SYSTEMS IN CONSUMER UNITS CONNECTED IN THE MEDIUM VOLTAGE 
 
Matheus Howes Coimbra Thomé 
 
December/2017 
 
Advisor: Renato Flórido Cameira 
 
Course: Industrial Engineering 
 
 
Over the past few years, energy storage systems have increased their participation on the 
electrical sector. Among these systems, the lithium-ion batteries stand out as they are being 
increasingly developed and used by consumer units that aim to reduce their costs through 
energy time-shifting. In this context, this paper aims to carry out an economic feasibility study 
about the implantation of a lithium-ion batteries system in a commercial consumer unit 
connected in the medium voltage. 
 
 
Keywords: Lithium-Ion Batteries, Economic Viability, Energy Storage 
 
 
 
vii 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 13 
1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO ..................................................................................................... 13 
1.2. OBJETIVOS DE ESTUDO ................................................................................................ 14 
1.2.1. OBJETIVO GERAL .................................................................................................... 15 
1.2.2. OBJETIVO ESPECÍFICO .......................................................................................... 15 
1.3. LIMITES DO ESTUDO ...................................................................................................... 15 
1.4. LIMITAÇÕES DO ESTUDO .............................................................................................. 15 
2. METODOLOGIA DE PESQUISA ............................................................................................. 16 
2.1. DEFINIÇÃO DO MÉTODO DE PESQUISA ................................................................... 16 
2.2. ETAPAS DE PESQUISA ................................................................................................... 16 
3. O SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO ................................................................................... 19 
4. TARIFAS DE ENERGIA ............................................................................................................ 21 
5. O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA .................................................................................... 23 
5.1. DEFINIÇÃO ......................................................................................................................... 23 
5.2. OUTRAS DEFINIÇÕES IMPORTANTES ....................................................................... 23 
5.3. O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA NO MUNDO ..................................................... 24 
5.4. O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA NO BRASIL ...................................................... 25 
5.5. APLICAÇÕES E BENEFÍCIOS ........................................................................................ 26 
6. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ............................................................. 28 
6.1. SISTEMAS ELÉTRICOS ................................................................................................... 29 
6.1.1. SUPERCAPACITORES ............................................................................................ 29 
6.1.2. SISTEMAS DE SUPERCONDUTIVIDADE MAGNÉTICA ................................... 29 
6.2. SISTEMAS MECÂNICOS ................................................................................................. 29 
6.2.1. BOMBEAMENTO REVERSO ................................................................................... 29 
6.2.2. SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO .......................................................................... 30 
6.2.3. SISTEMAS “FLYWHEEL” OU VOLANTE DE INÉRCIA ....................................... 30 
6.3. SISTEMAS TÉRMICOS ....................................................................................................31 
6.4. SISTEMAS QUÍMICOS ..................................................................................................... 31 
6.4.1. BATERIAS DE LÍTIO-ÍON ......................................................................................... 31 
6.4.2. BATERIAS CHUMBO-ÁCIDO .................................................................................. 32 
6.4.3. BATERIAS DE ALTA TEMPERATURA .................................................................. 32 
6.4.4. BATERIAS DE FLUXO .............................................................................................. 33 
6.4.5. SISTEMA POR ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO .................................... 33 
6.4.6. SISTEMA POR ARMAZENAMENTO DE GÁS NATURAL .................................. 34 
6.5. COMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS .............................................................................. 34 
viii 
 
7. SISTEMAS DE BATERIAS ÍON LÍTIO .................................................................................... 36 
7.1. HISTÓRICO ......................................................................................................................... 36 
7.2. FUNCIONAMENTO............................................................................................................ 36 
7.3. BATERIAS LÍTIO-ÍON NO BRASIL E NO MUNDO ...................................................... 38 
7.4. DESCARTE DE BATERIAS LÍTIO-ÍON .......................................................................... 39 
7.5. COMPOSIÇÃO, INSTALAÇÃO E OPERAÇÃO DE UM SISTEMA DE BATERIAS 
LÍTIO-ÍON ........................................................................................................................................ 39 
7.6. ARBITRAGEM DE TARIFAS ............................................................................................ 41 
8. MODELOS DE AVALIAÇÃO ECONÔMICA ........................................................................... 43 
8.1. MÚLTIPLOS ........................................................................................................................ 43 
8.2. VALOR PATRIMONIAL ..................................................................................................... 43 
8.3. VALOR ECONÔMICO AGREGADO (EVA) ................................................................... 44 
8.4. VALOR DE LIQUIDAÇÃO ................................................................................................. 44 
8.5. OPÇÕES REAIS ................................................................................................................. 44 
8.6. FLUXO DE CAIXA DESCONTADO................................................................................. 44 
8.7. COMPARAÇÃO ENTRE OS MODELOS APRESENTADOS ...................................... 45 
9. FLUXO DE CAIXA DESCONTADO......................................................................................... 47 
9.1. COMPOSIÇÃO DO DRE ................................................................................................... 47 
9.2. FLUXO DE CAIXA OPERACIONAL ................................................................................ 48 
9.3. FLUXO DE CAIXA DOS ATIVOS .................................................................................... 48 
9.4. TAXA DE DESCONTO ...................................................................................................... 48 
9.5. INDICADORES ECONÔMICOS ...................................................................................... 49 
9.5.1. VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL) ...................................................................... 49 
9.5.2. TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) .................................................................... 49 
9.5.3. PAYBACK E PAYBACK DESCONTADO ............................................................... 49 
9.5.4. ÍNDICE DE CUSTO-BENEFÍCIO ............................................................................. 49 
10. ESTUDO DE CASO ............................................................................................................... 51 
10.1. CÁLCULO DA CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO .......................................... 51 
10.2. CÁLCULO DA ENERGIA ARMAZENADA E DESCARREGADA ........................... 53 
10.3. DEFINIÇÃO DAS DISTRIBUIDORAS ESTUDADAS ............................................... 55 
11. ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA ........................................................................ 57 
11.1. INVESTIMENTO INICIAL (CAPEX) ............................................................................. 57 
11.2. DESENVOLVIMENTO DA DEMONSTRAÇÃO FINANCEIRA ................................ 60 
11.2.1. BENEFÍCIO BRUTO .............................................................................................. 60 
11.2.2. CUSTOS OPERACIONAIS (OPEX) .................................................................... 62 
11.3. DEMONSTRAÇÃO FINANCEIRA ............................................................................... 67 
ix 
 
11.3.1. CENÁRIO A – LIGHT ............................................................................................. 67 
11.3.2. CENÁRIO B – CEMIG (MG) ................................................................................. 68 
11.3.3. CENÁRIO C – COELBA (BA) ............................................................................... 69 
11.4. FLUXO DE CAIXA OPERACIONAL E DOS ATIVOS ............................................... 70 
11.4.1. CENÁRIO A – LIGHT (RJ) .................................................................................... 70 
11.4.2. CENÁRIO B – CEMIG (MG) ................................................................................. 71 
11.4.3. CENÁRIO C – COELBA (BA) ............................................................................... 72 
11.5. INDICADORES ECONÔMICOS .................................................................................. 73 
11.5.1. CENÁRIO A – LIGHT (RJ) .................................................................................... 73 
11.5.2. CENÁRIO B – CEMIG (MG) ................................................................................. 73 
11.5.3. CENÁRIO C – COELBA (BA) ............................................................................... 74 
11.6. ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................................................................... 75 
12. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................................. 76 
12.1. CONCLUSÃO.................................................................................................................. 76 
12.2. PERSPECTIVAS DE ENCAMINHAMENTO FUTURO ............................................ 77 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 78 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 - Fluxograma de organização do trabalho .............................................................. 17 
Figura 2 - Gráfico da Matriz Energética Brasileira ................................................................ 19 
Figura 3 - Classificação das tecnologias de sistemas de armazenamento de energia ......... 28 
Figura 4 - Princípios dos processos de carga e descarga em células de lítio-íon ................. 37 
Figura 5 - Composição de um sistema de baterias de corrente contínua ............................. 40 
Figura 6 - Esquema representativo da arbitragem tarifária .................................................. 41 
Figura 7 - Frequência de Utilização dos Modelos de Avaliação ........................................... 45 
Figura 8 - Comparação entre os métodos do FCD e Múltiplos ............................................. 46 
Figura 9 - Composição da DRE – Demonstração do Resultado do Exercício ......................47 
Figura 10 - Quadro explicativo de uma Demonstração Financeira ....................................... 48 
Figura 11 - Gráfico de degradação da capacidade de um sistema de baterias lítio-íon ........ 51 
Figura 12 - Gráfico da degradação da eficiência de descarga de um sistema de baterias lítio-
íon ....................................................................................................................................... 52 
Figura 13 - Mapa das áreas de concessão de energia elétrica no Brasil.............................. 55 
Figura 14 - Simulação dos tributos federais incidentes sobre o produto estudado ............... 58 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xi 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Comparação entre os sistemas de armazenamento ........................................... 35 
Tabela 2 - Dados agrupados das eficiência e capacidade anual de um SAE de baterias lítio-
ion ........................................................................................................................................ 52 
Tabela 3 - Capacidade do sistema e energia armazenada anual do SAE de baterias lítio-ion
 ............................................................................................................................................ 54 
Tabela 4 - Eficiência do sistema e energia descarregada anual do SAE de baterias lítio-ion
 ............................................................................................................................................ 54 
Tabela 5 - Tarifas de distribuidoras de energia elétrica ........................................................ 56 
Tabela 6 - Alíquotas de ICMS dos estados estudados ......................................................... 59 
Tabela 7 - CAPEX dos projetos por estado .......................................................................... 59 
Tabela 8 - Tarifas do Horário de Ponta das distribuidoras estudadas .................................. 60 
Tabela 9 - Benefício Bruto para o Cenário A – LIGHT (RJ) .................................................. 61 
Tabela 10 - Benefício Bruto para o Cenário B – CEMIG (MG) ............................................. 61 
Tabela 11 - Benefício Bruto para o Cenário C – COELBA (BA) ........................................... 62 
Tabela 12 - Tarifas do Horário Fora Ponta das distribuidoras estudadas ............................. 63 
Tabela 13 - Custos Operacionais para o Cenário A – LIGHT (RJ) ....................................... 64 
Tabela 14 - Custos Operacionais para o Cenário B – CEMIG (MG) ..................................... 65 
Tabela 15 - Custos Operacionais para o Cenário C – COELBA (BA) ................................... 66 
Tabela 16 - Demonstração Financeira do Cenário A – LIGHT (RJ) ...................................... 67 
Tabela 17 - Demonstração Financeira do Cenário B – CEMIG (MG) ................................... 68 
Tabela 18 - Demonstração Financeira do Cenário C – COELBA (BA) ................................. 69 
Tabela 19 - Fluxos de Caixa Operacional e dos Ativos para o Cenário A – LIGHT (RJ) ...... 70 
Tabela 20 - Fluxos de Caixa Operacional e dos Ativos para o Cenário B – CEMIG (MG) .... 71 
Tabela 21 - Fluxos de Caixa Operacional e dos Ativos para o Cenário C – COELBA (BA) .. 72 
Tabela 22 - Indicadores Econômicos para o Cenário A – LIGHT (RJ) ................................. 73 
Tabela 23 - Indicadores Econômicos para o Cenário B – CEMIG (MG) ............................... 74 
Tabela 24 - Indicadores Econômicos para o Cenário C – COELBA (BA) ............................. 74 
Tabela 25 - Quadro comparativo de indicadores econômicos .............................................. 75 
 
 
 
 
 
 
xii 
 
LISTA DE ABREVIATURAS 
 
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 
BA - Bahia 
BIG – Banco de Informações de Geração da ANEEL 
CEMIG – Companhia Energética de Minas Gerais 
COELBA – Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia 
DRE – Demonstração do Resultado do Exercício 
EBITDA – Earnings Before Interest, Taxes, Depreciation and Amortization (Lucro antes de 
Juros, Impostos, Depreciação e Armotização) 
FCA – Fluxo de Caixa dos Ativos 
FCD – Fluxo de Caixa Descontado 
FCO – Fluxo de Caixa Operacional 
ICMS – Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços 
II – Imposto de Importação 
IPI – Imposto sobre Produto Industrializado 
LIGHT - Light Serviços de Eletricidade S.A. 
MG – Minas Gerais 
RJ – Rio de Janeiro 
SAE – Sistema de Armazenamento de Energia 
SEB – Sistema Elétrico Brasileiro 
SEP – Sistemas Elétricos de Potência 
SIN – Sistema Integrado Nacional 
TIR – Taxa Interna de Retorno 
VPL – Valor Presente Líquido
13 
 
1. INTRODUÇÃO 
Este é um trabalho realizado e apresentado como partes dos requisitos necessários 
à obtenção do título de Engenheiro de Produção da Universidade Federal do Rio de Janeiro 
(UFRJ). 
Neste capítulo introdutório é feita uma contextualização do trabalho e os temas que 
este aborda de maneira geral, além de apresentar sua estrutura, seus objetivos, limites e 
limitações. 
 
1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO 
O armazenamento de energia é um segmento do setor elétrico que vem crescendo 
e tornando-se cada vez mais viável com o surgimento das redes elétricas inteligentes. Mesmo 
com suas principais tecnologias em desenvolvimento, o armazenamento de energia 
desempenha papel importante na integração de fontes renováveis intermitentes de energia e 
nos demais segmentos do setor elétrico. (Silva & Bortoni, 2016) 
Ademais, os Sistemas de Armazenamento de Energia (SAEs) têm sido cada vez mais 
utilizados por unidades comerciais e industriais, visando reduzir o consumo no horário de pico 
de demanda, em que a tarifa de energia é mais alta, reduzindo, assim, os custos com energia 
elétrica dessas instalações. (Silva & Bortoni, 2016) 
O presente trabalho visa esclarecer se a implementação desses sistemas em 
unidades comerciais, conectadas em média tensão, torna-se viável a partir da economia 
gerada por essa redução de consumo no horário de pico, considerando todo o investimento, 
custos e despesas necessárias para sua instalação e operação. 
Esse trabalho está estruturado em capítulos. 
No capítulo 1 são apresentados o contexto relacionado a esse trabalho e sua 
estrutura, além de seus objetivos, limites e limitações. 
No capítulo 2 é apresentada a metodologia de pesquisa, suas principais 
classificações e a divisão de seu trabalho. 
No capítulo 3 é visto um resumo das principais características do setor elétrico 
brasileiro, desde a geração, passando pela transmissão, até chegar na distribuição ao 
consumidor final. 
No capítulo 4 é visto um breve resumo sobre tarifas de energia elétrica, abordando a 
composição das tarifas e as classes e subclasses que diferenciam os consumidores. 
14 
 
No capítulo 5 são apresentados diversos pontos relacionados ao armazenamento de 
energia, começando pela definição do mesmo e dos principais conceitos relacionados a este 
e empregados neste documento. Posteriormente é realizada uma breve análise sobre a 
situação do armazenamento de energia no Brasil e no mundo, suas aplicações e benefícios. 
No capítulo 6 são abordadas as principais tecnologias de armazenamento de energia 
existentes no mundo, sendo estas divididas em quatro grupos e tendo apresentadas suas 
principais características. Por fim é realizada uma comparação entre as mesmas para justificar 
a escolha do sistema que será detalhado nesse trabalho. 
No capítulo 7 é visto com maior detalhamento as baterias de lítio-íon, sendo 
apresentado seu histórico e funcionamento, o nível dessa tecnologia no Brasil e no mundo, 
além de abordar de maneira geral seus componentes, instalação, operação e como este 
realiza a arbitragem tarifária. 
No capítulo 8 são apresentados os principais métodos de avaliação econômica de 
forma resumida, sendo posteriormente realizada uma comparação paradefinir o método a ser 
utilizado nesse trabalho. 
No capítulo 9 é detalhado o método do Fluxo de Caixa Descontado, assim como 
especificado outros conceitos importantes e os indicadores econômicos utilizados para 
avaliação. 
No capítulo 10 é apresentado o estudo de caso, definindo premissas técnicas 
importantes do sistema como a potência instalada e a capacidade de armazenamento, 
posteriormente sendo realizados cálculos dos fluxos de energia envolvidos na operação do 
sistema. 
No capítulo 11 são calculados o investimento inicial, benefício bruto e custos 
operacionais referentes a cada um dos cenários. Posteriormente, com esses dados bem 
explicados, são expostas a Demonstração Financeira, o Fluxo de Caixa Operacional, o Fluxo 
de Caixa dos Ativos e os indicadores econômicos para cada cenário estudado. 
No capítulo 12 é apresentada a conclusão do trabalho. 
 
1.2. OBJETIVOS DE ESTUDO 
Os objetivos desse trabalho podem ser divididos em objetivo geral e objetivo 
específico, conforme definições abaixo. 
 
15 
 
1.2.1. OBJETIVO GERAL 
Realizar um estudo de viabilidade econômica de novas tecnologias no setor de 
energia. Para esse estudo, objetiva-se analisar as principais tecnologias de armazenamento 
de energia existentes, bem como as modalidades de análise econômica desse tipo de 
tecnologia. 
 
1.2.2. OBJETIVO ESPECÍFICO 
Analisar a viabilidade econômica da instalação, em unidades consumidoras 
comerciais, de um SAE específico, referente àquele baseado no uso das baterias de lítio-íon. 
 
1.3. LIMITES DO ESTUDO 
Este trabalho é limitado à análise de viabilidade econômica de um sistema de baterias 
lítio-íon, considerando as premissas adotadas na modelagem financeira, tais como: tarifas de 
energia praticadas pelas distribuidoras selecionadas e custos estimados obtidos para o 
sistema e sua integração com a rede. 
O estudo menciona, de forma resumida, os principais SAEs existentes no mundo, 
porém estes são apresentados apenas para comparar suas características técnicas e justificar 
a escolha do sistema principal que será analisado. 
Sendo assim, o maior detalhamento e análise econômica de qualquer outro sistema 
de armazenamento, que não o de baterias lítio-íon, está fora do escopo deste documento. 
Neste trabalho não será abordado de forma profunda os impactos ambientais e 
medidas de descarte adequadas das baterias em questão. 
 
1.4. LIMITAÇÕES DO ESTUDO 
Este trabalho tem como principais limitações o acesso à conteúdos mais detalhados, 
devido a muitos artigos relacionados ao assunto em questão serem pagos ou exigirem contas 
em plataformas privadas e; o preço de custo de equipamentos, instalação e operação serem 
estimados a partir de documento técnico de um fabricante internacional, já que não foi 
realizada cotação com vários fornecedores por exigir especificação técnica detalhada de 
componentes e que não é objetivo deste trabalho. 
 
16 
 
2. METODOLOGIA DE PESQUISA 
Neste capítulo é apresentada a metodologia de pesquisa e suas principais 
classificações. Posteriormente é apresentada a divisão do trabalho, abordando as etapas de 
pesquisa deste. 
 
2.1. DEFINIÇÃO DO MÉTODO DE PESQUISA 
As pesquisas podem ser classificadas, de acordo com seus objetivos, em 
quantitativas e qualitativas. Uma pesquisa quantitativa considera hipóteses especificadas e 
variáveis definidas, buscando precisão e evitar discrepâncias entre as etapas de análise e 
interpretação de dados. O principal foco desse tipo de pesquisa é a medição e a quantificação 
de resultados. (Godoy, 1995) 
Enquanto isso, a pesquisa qualitativa considera questões mais amplas, que vão se 
definindo com o desenvolvimento do estudo, sendo assim esse tipo de pesquisa não utiliza 
ferramentas estatísticas para análise de dados, nem mesmo mede os eventos estudados. 
(Godoy, 1995) 
Este trabalho utiliza uma pesquisa quantitativa, já que a mesma é baseada em 
hipóteses especificadas e variáveis definidas que geram um modelo de análise econômica do 
projeto estudado, ao mesmo que busca a precisão e uma efetiva interpretação de dados. 
Quanto aos fins, esta pesquisa pode ser classificada como exploratória, visto que, 
segundo Gil (1999), possui a finalidade de analisar exemplos que estimulem a compreensão 
do assunto abordado, assim como esclarecer e desenvolver conceitos e ideias para a 
formulação de abordagens futuras do mesmo. 
A pesquisa pode ser classificada como bibliográfica quanto aos meios de 
investigação e classificação, de acordo com Vergara (2003), visto que é desenvolvida com 
base em material publicado em artigos de periódicos, livros, revistas, publicações, etc., ou 
seja, material acessível pela internet ao público em geral. 
 
2.2. ETAPAS DE PESQUISA 
Conforme demonstrado na figura 1, inicialmente foram definidos os objetivos do 
trabalho e posteriormente a metodologia de pesquisa. Sendo assim, foram feitas pesquisas 
relacionadas ao Sistema Elétrico Brasileiro (SEB) e ao armazenamento de energia, visando 
entender melhor os assuntos abordados, para posteriormente haver uma análise qualitativa 
que focou nas tecnologias de armazenamento de energia existentes e suas características 
17 
 
para determinar que tipo de sistema seria estudado de forma mais profunda e 
consequentemente analisado quantitativamente. 
 
 
Figura 1 - Fluxograma de organização do trabalho 
Fonte: Elaboração própria 
 
Definido o sistema de baterias de lítio-íon como objeto a ser analisado, a pesquisa 
literária continuou de forma mais profunda para esse sistema, definindo suas características 
técnicas, composição do sistema e custos. 
De forma similar se seguiu para os métodos de análise econômica, que tiveram uma 
pesquisa realizada para comparação dos mesmos e escolha do melhor método a ser 
empregado para o caso estudado. Definido o método do Fluxo de Caixa Descontado (FCD), 
este foi aprofundado e explicado de forma mais detalhada. 
Em seguida, foram levantados os dados quantitativos necessários para a correta 
aplicação do método de análise econômica selecionado, utilizando-se um fornecedor 
estrangeiro como referência para os custos de instalação e operação de um sistema de 
18 
 
baterias lítio-íon, o site da Receita Federal para cálculo dos tributos federais incidentes, a 
inclusão dos impostos estaduais para obtenção do valor total final do projeto, além das tarifas 
de energia aplicadas para consumidores conectados em média tensão para cada uma das 
três distribuidoras selecionadas para a aplicação do modelo financeiro. 
Posteriormente, foi estruturado o modelo financeiro a partir do método do FCD com 
os dados quantitativos levantados, obtendo-se, assim, os indicadores estabelecidos para a 
análise econômica do projeto em cada uma das distribuidoras. Os indicadores foram 
analisados para que fossem tomadas as conclusões a respeito do sistema estudado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
3. O SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO 
O SEB se divide em três principais segmentos: a geração, a transmissão e a 
distribuição de energia. Segundo o Banco de Informações de Geração (BIG), da Agência 
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), o Brasil conta, em setembro de 2017, com 4.710 
empreendimentos em operação, que somam uma potência instalada de 153.814.820 kW 
(quilowatts). Além das unidades geradoras espalhadas pelo país, o Brasil importa energia do 
Paraguai, tendo em sua matriz energética a potência instalada de 8.170.000 kW em referência 
a essa importação. A composição da matriz energética brasileira pode ser visualizada na 
figura abaixo: 
 
 
Figura 2 - Gráfico da Matriz Energética Brasileira 
Fonte: Elaboração própria 
 
Dessa maneira, a matriz energética brasileira é formada em sua maioria pela geração 
hídrica com 61,35% da potência total instalada, seguida dos combustíveis fósseis que 
representam 16,62%, biomassa (8,75%), eólica (6,90%), importação (5,04%), nuclear (1,23%) 
e solar (0,11%). 
O Atlas deEnergia Elétrica do Brasil, publicado pela ANEEL em 2008, destaca que 
a transmissão de energia elétrica no Brasil é feita através de sistemas compostos pelas usinas 
(unidades geradoras), linhas de transmissão e ativos de distribuição. Esses sistemas fazem 
parte do chamado Sistema Interligado Nacional (SIN) e, quando não há interligação total são 
chamados de Sistemas Isolados. O SIN abrange a maior parte do território brasileiro, 
20 
 
realizando o atendimento da demanda das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e 
parte da região Norte. Já os Sistemas Isolados são sistemas de menor porte que não se 
conectam ao SIN, concentrados, em sua maioria, na região Amazônica. Essa divisão se deve 
às características geográficas de cada região do país, que determinaram a forma com que os 
sistemas de geração, transmissão e distribuição se desenvolveram e, consequentemente, a 
facilidade de acesso à energia elétrica pelas respectivas populações dessas localidades. No 
caso da região Amazônica, por exemplo, as características de vegetação e presença de rios 
dificultam a construção de linhas de transmissão no local, fazendo com que a mesma não se 
conecte ao SIN, caracterizando-se, assim, pela presença dos Sistemas Isolados. 
A conexão e o atendimento ao consumidor, independentemente do tamanho do 
consumo, são realizados pelas distribuidoras de energia elétrica e cooperativas de 
eletrificação rural. Segundo a agência existem, hoje, 64 concessionárias de energia elétrica 
atuantes no Brasil, além das 126 cooperativas de eletrificação rural. As cooperativas atendem 
aproximadamente seiscentos mil consumidores em mais de 1.400 municípios em todo o país, 
enquanto que o restante das unidades consumidoras é atendido pelas distribuidoras. Dentre 
as distribuidoras atuais observam-se empresas privadas, privatizadas, municipais, estaduais 
e federais. Em muitas das empresas privadas há a presença de investidores nacionais e 
estrangeiros. (ANEEL, 2008) 
A ANEEL, através da mesma publicação, define as distribuidoras como grandes 
empresas que recebem das companhias de transmissão toda energia elétrica para abastecer 
o país, tornando-se assim, no elo entre o setor de energia elétrica e a sociedade brasileira. 
Nas linhas de transmissão, após deixar a unidade geradora, a energia elétrica trafega em 
tensão que varia de 88 a 750 Kv (quilovolts), chegando às subestações das distribuidoras, 
onde a tensão é rebaixada e, por meio de um sistema composto por fios, postes e 
transformadores, chega à unidade consumidora em 127 ou 220 volts (V). Exceção a essa 
regra são as unidades consumidoras de média e alta tensão, geralmente unidades industriais 
que operam com tensões mais elevadas (entre 2,3 kV e 88 kV) em suas linhas de produção 
e recebem energia elétrica diretamente da subestação da distribuidora. 
 
 
 
 
21 
 
4. TARIFAS DE ENERGIA 
As distribuidoras de energia emitem mensalmente faturas com os registros do 
consumo de energia elétrica, em quilowatt-hora (kWh), pela unidade consumidora no mês 
anterior. Fazem parte do valor da energia elétrica três componentes: a tarifa de energia, os 
encargos do setor elétrico (embutidos na tarifa) e o tributos determinados por lei. (ANEEL, 
2008) 
Segundo a ANEEL, em sua publicação “Atlas de Energia Elétrica do Brasil” de 2008, 
a tarifa de energia elétrica no país era, até o início da década de 90, única, garantindo a 
remuneração das concessionárias de forma independente de seu nível de eficiência, ou seja, 
não havia incentivo pela busca por eficiência por parte das distribuidoras. Em 1993, uma nova 
lei determinou que as tarifas passariam a ser fixadas por cada distribuidora, conforme as 
características específicas de cada área de concessão. Dentre essas características é 
possível citar o número de consumidores, os quilômetros de rede de transmissão e 
distribuição, custo da energia comprada e tributos estaduais, entre outros. 
Para aplicação das tarifas de energia elétrica, as unidades consumidoras são 
identificadas por classes e subclasses, sendo as primeiras dividas em: residencial, industrial, 
comercial e serviços, rural, poder público, iluminação pública, serviço público e consumo 
próprio. Cada classe possui uma estrutura tarifária diferente, respeitando suas peculiaridades 
de consumo e de demanda de potência. Sendo assim os consumidores podem ser de 
média/alta tensão ou baixa tensão, definidos, para fins de cobrança tarifária, da seguinte 
forma: (ANEEL, 2008) 
 
• Média/Alta Tensão 
 A1 – tensão de fornecimento igual ou superior a 230 kV 
 A2 – tensão de fornecimento de 88 kV a 138 kV 
 A3 – tensão de fornecimento de 69 kV 
 A3a – tensão de fornecimento de 30 kV a 44 kV 
 A4 – tensão de fornecimento de 2,3 kV a 25 kV 
 AS – tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV atendida a partir de sistema subterrâneo 
de distribuição 
 
• Baixa Tensão 
 B1 – residencial e residencial de baixa renda 
 B2 – rural, cooperativa de eletrificação rural e serviços públicos de irrigação 
22 
 
 B3 – demais classes 
 B4 – iluminação pública 
 
Para os grupos conectados na baixa tensão (B1, B2, B3 e B4), a tarifa de energia 
elétrica é monômia, ou seja, esta é composta por preços aplicáveis unicamente ao consumo 
de energia elétrica ativa, no caso desses grupos, ainda, o valor da tarifa é único, sendo 
independente do horário de consumo. Já para os grupos conectados na média/alta tensão 
(A1, A2, A3, A3a, A4 e AS), aplica-se a tarifa de energia binômia, sendo essa estrutura 
composta por preços aplicáveis ao consumo de energia elétrica ativa (tarifas horárias) e 
demanda faturável. (Light SESA, 2017) 
Ainda segundo o website da Light SESA, as tarifas horárias podem ser definidas 
como a aplicação de diferentes tarifas de consumo de energia elétrica e de demanda de 
potência de acordo com o horário de utilização durante o dia e também com determinados 
períodos do ano. As tarifas horárias se dividem em: verde e azul. 
No caso da tarifa verde, esta é opcional para unidades consumidoras com 
fornecimento de tensão inferior a 69 kV e é composta por dois valores diferentes para o 
consumo de energia (R$/kWh), valores estes que variam de acordo com o horário do dia, são 
os horários de ponta (período de 3 horas do dia, com a definição dos horários por cada 
distribuidora) ou fora de ponta, além de um valor fixo para qualquer nível de potência 
contratada. (Light SESA, 2017) 
Já a tarifa azul, de acordo com o website da distribuidora do Rio de Janeiro, esta é 
obrigatória para unidades consumidoras com fornecimento de energia em tensão igual ou 
superior à 69 kV e opcional para tensão abaixo desse limite. Esta aplica diferentes tarifas para 
os horários de ponta e fora de ponta tanto para a demanda de potência como para o consumo 
de energia. 
No caso desse trabalho, será avaliada uma unidade consumidora conectada na 
média/alta tensão, A4, sendo, esta, classificada como unidade comercial. Além disso, será 
considerada a premissa de que esta unidade consumidora é atendida pela Tarifa Verde como 
tarifa horária padrão. 
23 
 
5. O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA 
No presente capítulo são definidos conceitos básicos relacionados ao 
armazenamento de energia, além de realizada uma análise sobre a situação do 
armazenamento de energia no Brasil e no mundo e apresentadas suas aplicações e 
benefícios. 
 
5.1. DEFINIÇÃO 
Segundo McLarnon & Cairns (1989), o armazenamento de energia elétrica refere-se 
ao processo de conversão de energia elétrica de uma rede de energia em uma forma que 
pode ser armazenada para ser convertida de volta para energia elétrica quando necessário. 
Esse processo permite que a eletricidade seja produzida em tempos de baixa 
demanda, baixo custo de geração ou de fontes de geração de energia intermitentes para ser 
usado em momentos de alta demanda, alto custo de geração ou quando não há outros meios 
de geração disponíveis. (McLarnon& Cairns, 1989) 
 
5.2. OUTRAS DEFINIÇÕES IMPORTANTES 
A definição de alguns conceitos se faz importante para o melhor entendimento deste 
trabalho, seguindo abaixo os de maior destaque: 
 
 Energia: é a unidade de medida fundamental dos sistemas elétricos de potência 
(SEP). A função fundamental dos SEP é converter a energia primária, seja ela 
mecânica, térmica, química ou de outros tipos, em energia elétrica, para assim 
transmiti-la e distribui-la. Tem como unidade de medida o Joule (J) ou Wh (Watt-
hora). O conceito de energia é importante para as tecnologias de armazenamento 
de energia pois define o tamanho do sistema. (Bueno & Brandão, 2016) 
 
 Potência: é uma medida da taxa de transferência de energia. Podemos expressá-
la como a quantidade de energia transferida por unidade de tempo, sendo sua 
unidade o W (Watt = J/s). O conceito de potência é importante para as tecnologias 
de armazenamento de energia pois define a tecnologia mais adequada para 
suprir a demanda de potência da carga. (Bueno & Brandão, 2016) 
 
24 
 
 Eficiência: mede o trabalho útil realizado a partir da energia absorvida pelo 
dispositivo. Para SAEs deve ser entendida como a quantidade de energia 
entregue na fase de descarga, ou seja, a energia elétrica que sai do sistema, em 
relação à energia absorvida pelo sistema na fase de carga, ou seja, a energia 
elétrica que entra no sistema. Em ambos os processos de carga e descarga há 
perda de energia. (Bueno & Brandão, 2016) 
 
 Densidade de energia: é a quantidade de energia armazenada no sistema 
dividida pelo peso ou volume do dispositivo de armazenamento (W/kg ou W/litro). 
O volume e peso considera todo o sistema de armazenamento, incluindo o 
elemento de armazenamento de energia, acessórios, estruturas de suporte e o 
sistema inversor. (Chen et al., 2008) 
 
 Ciclo carga-descarga: pode ser definido como o ciclo que vai desde o processo 
de carga com a entrada de energia elétrica no dispositivo, onde essa é convertida 
em outro tipo de energia e armazenada, até o processo de descarga que se 
caracteriza pela conversão da energia armazenada novamente em energia 
elétrica para utilização pelo consumidor. (Bueno & Brandão, 2016) 
 
 Ciclo de vida: se refere ao número de ciclos (operações) de carga e descarga ao 
qual foi submetido o SAE até que o mesmo se torne ineficaz de realizar as 
funções as quais foi designado (definida de acordo com a especificação de cada 
sistema). (Bueno & Brandão, 2016) 
 
5.3. O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA NO MUNDO 
Segundo Bueno & Brandão (2016), o armazenamento de energia elétrica e a 
aplicação de sistemas que realizam esse processo é uma tendência mundial, visto que 
proporciona benefícios para o setor elétrico desde a geração até o consumo. 
De acordo com o relatório Energy Storage Trends and Opportunities in Emerging 
Markets, publicado pelos autores Gauntlett & Eller em 2017, as principais tendências mundiais 
relacionadas ao armazenamento de energia atualmente são: a queda de custos das 
tecnologias, que fazem com que os SAEs continuem a ser uma alternativa econômica ou um 
componente da infraestrutura da rede elétrica, e o crescimento das fontes de geração 
25 
 
intermitentes, que trazem consigo o crescimento do mercado de armazenamento de energia, 
visto que viabilizam uma melhor operação destas fontes de geração. 
Ao mesmo tempo, existem muitas particularidades quanto às tendências e o 
desenvolvimento da indústria e de estudos voltados para o mercado de armazenamento de 
energia, variando de país para país por todo o planeta, principalmente para economias 
emergentes. As especificidades de cada mercado, como as aplicações que os SAEs terão e 
os tipos de tecnologias mais adequadas para eles, dependerão de alguns fatores como a 
combinação de recursos de geração de energia existentes (principalmente os de energias 
renováveis intermitentes), a existência de SAEs já em operação, a estabilidade e 
confiabilidade da rede elétrica do país e as estruturas de custos de eletricidade para os 
consumidores no local. (Gauntlett & Eller, 2017) 
Ainda segundo Gauntlett & Eller (2017), a maior parte da atividade no mercado de 
armazenamento de energia até o momento está centrada em países e regiões selecionados, 
principalmente com economias bem desenvolvidas e em mercados de energia com marcos 
regulatórios favoráveis para extrair valor para projetos de armazenamento. Há várias lições e 
melhores práticas que podem ser aprendidas com o setor nessas áreas, e o desenvolvimento 
limitado que já ocorreu em economias emergentes pode ser analisado também. 
 
5.4. O ARMAZENAMENTO DE ENERGIA NO BRASIL 
De acordo com Bueno & Brandão (2016), o único SAE de grande porte no Brasil é a 
Usina Elevatória de Pedreira, cuja potência é de 20.000 kW. Esta foi a primeira usina 
hidrelétrica reversível do mundo, tendo sido construída no estado de São Paulo, inaugurada 
em 1939 e operada, desde então, pela Empresa Metropolitana de Águas e Energia (EMAE). 
A usina iniciou sua operação com apenas uma unidade reversível, possibilitando o 
funcionamento da mesma tanto como geradora de energia como bomba. Posteriormente, 
foram instaladas outras sete unidades, seis destas reversíveis e uma apenas como bomba, 
que totalizam as oito unidades até hoje. 
O SEB apresenta um conjunto de fatores que apontam para a importância do 
armazenamento de energia para o país, tais como sua alta capacidade instalada, o número 
de unidades consumidoras (mais de 77 milhões) e o crescimento das fontes de geração 
intermitentes eólica e solar fotovoltaica com políticas tributárias e regulações favoráveis. Além 
disso, o SIN demanda tecnologias de controle de ponta de carga, assim como os Sistemas 
Isolados podem se beneficiar bastante com os SAEs integrados às fontes de geração de 
energia renovável intermitentes. (Bueno & Brandão, 2016) 
26 
 
A importância desse tema para o SEB e a necessidade de desenvolvimento do 
mesmo foi demonstrada no mês de março de 2017 quando a ANEEL aprovou 23 projetos (11 
aprovados diretamente e outros 12 com recomendações) de P&D submetidos à chamada 
pública “P&D Estratégico nº21/2016 – Arranjos Técnicos e Comerciais para a Inserção de 
Sistemas de Armazenamento de Energia no Setor Elétrico Brasileiro”. A chamada teve como 
objetivo o desenvolvimento de projetos para avaliação e inserção de SAEs no setor elétrico 
brasileiro, criando, ao mesmo tempo, condições para desenvolvimento de base tecnológica 
no Brasil, bem como infraestrutura para produzir esses equipamentos nacionalmente e 
também a constituição de patentes. Os projetos aprovados abrangem variados tipos de 
tecnologia de armazenamento de energia, como baterias de lítio-íon e chumbo ácido, usinas 
reversíveis, armazenamento por hidrogênio e por ar comprimido. (ANEEL, 2017) 
 
5.5. APLICAÇÕES E BENEFÍCIOS 
A cadeia de valor tradicional do setor de eletricidade constitui-se de cincos 
segmentos: fonte de energia, geração, transmissão, distribuição e serviço de energia ao 
consumidor. Ao fornecer energia quando necessária, os SAEs tornam-se o sexto segmento, 
integrando os segmentos existentes e criando um mercado mais responsivo. (Makansi & 
Abboud, 2002) 
As possíveis aplicações dos SAEs são muitas e variadas, podendo abranger desde 
os sistemas de maior escala (geração e transmissão), até aqueles relacionados à rede de 
distribuição e ao consumidor final. (Baker & Collinson, 1999) 
 
Algumas aplicações são resumidas abaixo: 
 Geração e Fontes de Energia Renovável Intermitentes: unidades geradoras 
solares e eólicas tem suas gerações de energia flutuantes, com a maior parte da 
energia gerada em momentos de baixa demanda, dessa forma os SAEs dão 
suporte a essas unidades geradoras armazenando a energia gerada e liberando-
a quando necessária, nos horários de maior demanda. Ademais, fontes de 
energia solar e eólica são muito utilizadas em áreas remotas que são malatendidas ou não possuem sistemas de transmissão e distribuição de energia, 
sendo assim, é importante a aplicação dos SAEs de forma que a energia seja 
armazenada nos períodos de geração para utilização pela população dessas 
localidades quando necessária. (Ibrahim, Beguenane, & Merabet, 2012) Por 
último, essas fontes de energia se presentes em escala significativa em 
27 
 
determinadas redes podem causar desequilíbrios entre geração e carga 
justamente devido às suas características de intermitência e variabilidade na 
geração de energia. Esse problema pode ser solucionado com SAEs que 
oferecem uma resposta imediata a tais desequilíbrios. (National Energy 
Technology Laboratory, 2008) 
 
 Transmissão e Distribuição: neste segmento, os SAEs podem ser aplicados 
visando dar estabilidade ao sistema, mantendo todos os componentes em uma 
linha de transmissão em operação síncrona entre si, reduzindo as oscilações de 
potência (Ibrahim, Beguenane, & Merabet, 2012) e dando suporte quanto à 
frequência da rede de distribuição, evitando qualquer súbito desequilíbrio de 
carga/geração grande, o que mantém um equilíbrio de estado de frequência 
evitando possíveis danos a equipamentos elétricos. (Makansi & Abboud, 2002). 
Além disso, a aplicação desses sistemas adia a necessidade de instalações de 
transmissão adicionais, através das instalações já existentes e suplementares. 
(Chen et al., 2008) 
 
 Serviços de Energia: aplicam-se os SAEs no gerenciamento de energia, 
deslocando a demanda de energia de uma hora do dia para outra, o que gera 
também economia ao consumidor final. (Makansi & Abboud, 2002). Ademais, o 
armazenamento de energia melhora a qualidade dos serviços elétricos ao cliente, 
mitigando problemas relacionados às mudanças de magnitude e forma de tensão 
e corrente, fornecendo energia elétrica sem quaisquer oscilações ou interrupções 
e também aumenta a confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. 
(Rebours & Kirschen, 2005). Além disso, para os autoprodutores de energia, o 
armazenamento de energia pode ser aplicado visando armazenar energia gerada 
no horário de fora ponta (preço de energia mais barato) para utilização durante o 
horário de ponta (preço de energia mais caro). (Makansi & Abboud, 2002) 
28 
 
6. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA 
Pode-se observar no mundo, hoje, diversos tipos de SAE, cada um em seu estágio 
de maturidade, seja em relação a pesquisas ou aplicações comerciais. Durante o processo 
de carga, os SAEs convertem energia elétrica em outra forma de energia armazenável como 
química, mecânica ou térmica. Já no processo de descarga a energia armazenada é 
transformada em energia elétrica. (Bueno & Brandão, 2016) 
Ainda de acordo com Bueno & Brandão (2016) no relatório “Visão Geral de 
Tecnologia e Mercado para Sistemas de Armazenamento de Energia Elétrica no Brasil”, A 
eficiência de um sistema de armazenamento é determinada pelas perdas energéticas 
ocorridas no processo de carga e descarga. Independentemente do tipo de sistema, em todos 
há perda de energia. 
Na Figura 3 é possível observar a divisão dos diferentes SAEs quanto à sua 
tecnologia e princípio de armazenamento e escala de tempo característica de aplicação. A 
escala de tempo indica, basicamente, o tempo característico para carga e descarga do 
sistema. (Fuchs et al., 2012). Cada uma dessas tecnologias é vista nos próximos tópicos. 
 
 
Figura 3 - Classificação das tecnologias de sistemas de armazenamento de energia 
Fonte: Technology Overview on Electricity Storage – Fuchs et al., 2012 
 
29 
 
6.1. SISTEMAS ELÉTRICOS 
6.1.1. SUPERCAPACITORES 
Os supercapacitores são dispositivos elétricos que consistem em duas placas de 
metal carregadas de forma oposta e separadas por um isolador. Esse sistema armazena 
energia aumentando a acumulação de carga elétrica nas placas de metal e descarregando 
energia quando as cargas elétricas são liberadas por essas placas. A principal aplicação dos 
supercapacitores é para curta duração, como, por exemplo, fornecer energia de backup 
durante interrupções breves. (Ibrahim, Beguenane, & Merabet, 2012) 
Os principais pontos negativos no desenvolvimento de supercapacitores são os 
elevados custos e sua baixa densidade de energia. Já seu principal ponto positivo é sua alta 
eficiência. (Fuchs et al., 2012) 
 
6.1.2. SISTEMAS DE SUPERCONDUTIVIDADE MAGNÉTICA 
Esse sistema consiste em uma bobina com muitos enrolamentos de fio 
supercondutor que armazena e libera energia com aumentos ou diminuições na corrente 
elétrica que flui através do fio. A energia é adicionada ou extraída do campo magnético do 
indutor aumentando ou diminuindo a corrente nos enrolamentos. (Ibrahim, Beguenane, & 
Merabet, 2012) 
Os sistemas de supercondutividade magnética possuem alta confiabilidade e 
necessitam de baixa manutenção, especialmente por seus principais componentes serem 
imóveis. Apesar disso, esses dispositivos exigem sistemas de refrigeração, apresentando 
consumo de energia elevado. (Ibrahim, Beguenane, & Merabet, 2012) 
Os principais pontos negativos associados a esses dispositivos são seu alto custo de 
implementação e os problemas ambientais associados ao campo magnético. (Chen et al., 
2008) 
 
6.2. SISTEMAS MECÂNICOS 
6.2.1. BOMBEAMENTO REVERSO 
O SAE por bombeamento reverso consiste de dois reservatórios de água 
interconectados e localizados em diferentes alturas, como por exemplo o lago de uma 
montanha e o lago de um vale. Turbinas reversíveis (funcionam como turbinas e bombas) são 
utilizadas junto a motores síncronos (funcionam como geradores) bombeando água do 
30 
 
reservatório inferior até o reservatório superior durante o processo de carga, enquanto que 
essa mesma turbina é ativada com a queda d’água no processo de descarga, iniciando o 
processo de geração de energia. O montante de energia armazenada, nesse caso, é 
proporcional ao produto da massa total de água pela diferença de altura entre os reservatórios. 
(Fuchs et al., 2012) 
Para esse sistema, as perdas ocorrem em ambos os ciclos de carga e descarga, com 
perdas elétricas nos motores-geradores, mecânicas nas bombas-turbinas, além de perdas por 
evaporação e infiltração do solo (variam muito em função das características climáticas e 
geológicas da região em questão). (Bueno & Brandão, 2016) 
 
6.2.2. SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO 
De acordo com Fuchs et al. (2012), o processo de carga do sistema de ar comprimido 
consiste na compressão do ar através de um compressor acionado por um motor, no qual o 
ar esquenta durante o processo de compressão e o calor é removido por um radiador. Dessa 
maneira, a energia é armazenada em forma de ar comprimido geralmente em cavernas 
subterrâneas, tendo em seu processo de descarga a expansão do ar, resfriando-o e 
posteriormente sendo este aquecido pela queima de combustível convencional ou 
biocombustíveis para, então, acionar a unidade geradora (turbina-gerador) que gera energia 
elétrica. 
 
6.2.3. SISTEMAS “FLYWHEEL” OU VOLANTE DE INÉRCIA 
Esses sistemas armazenam energia mecânica (cinética) no momento de inércia de 
um volante, também chamado de massa girante. Dessa forma, a energia armazenada é 
proporcional ao momento de inércia da massa girante e ao quadrado da sua velocidade 
angular, o que justifica a utilização de grandes massas e elevadas velocidades angulares. 
(Bueno & Brandão, 2016) 
Nos sistemas flywheel, um motor é utilizado para acelerar o volante durante o 
processo de carga, sendo a energia armazenada em forma de energia cinética rotacional, 
tendo que o volante se manter girando até a energia ser requisitada. Já no processo de 
descarga, a energia cinética é extraída por um gerador impulsionado pela inércia do volante, 
resultando em uma desaceleração da massa girante. (Fuchs et al., 2012) 
Fuchs et al. (2012) destaca como principais pontos positivos relacionados a esse 
sistema os baixos custos de manutençãoe sua capacidade de carga rápida. Quanto aos 
31 
 
pontos negativos destacam-se a baixa densidade de energia, suas perdas energéticas e 
alguns problemas de segurança. 
 
6.3. SISTEMAS TÉRMICOS 
Sistemas que armazenam energia na forma térmica e em baixas diferenças de 
temperatura são simples e baratos, não exigindo qualquer tipo de tecnologia complexa. Ao 
mesmo tempo, o processo de conversão da energia térmica para outro tipo de energia é de 
extrema complexidade, apresentando baixa eficiência e necessitando de altas diferenças de 
temperatura para melhorar seu desempenho. (Bueno & Brandão, 2016) 
Já os sistemas térmicos de armazenamento de energia que trabalham com elevadas 
diferenças de temperatura são extremamente caros e complexos em relação a sua tecnologia 
e operação. Além disso, esse sistema está em fase de estudo atualmente, com poucas 
instalações existentes no mundo e todas elas em fase experimental. Seu tempo para entrada 
no mercado deve variar de acordo com a quantidade de componentes que o compor. (Fuchs 
et al., 2012) 
O princípio de funcionamento dos sistemas térmicos de alta temperatura é a geração 
de calor em elevada temperatura por uma aquecedor elétrico no processo de carga, 
armazenando-o em armazenadores térmicos como sal fundido (meio mais utilizado) por 
exemplo. No processo de descarga o calor é extraído do armazenamento térmico gerando 
vapor que aciona o conjunto turbina-gerador, gerando energia elétrica. (Fuchs et al., 2012) 
Como principais pontos positivos estão a possibilidade de implantá-lo em larga 
escala e sua densidade de energia. Quanto aos pontos negativos destacam-se sua baixa 
eficiência e o fato de apenas sistemas de grande porte serem viáveis. (Fuchs et al., 2012) 
 
6.4. SISTEMAS QUÍMICOS 
6.4.1. BATERIAS DE LÍTIO-ÍON 
As baterias de lítio-íon são compostas por um eletrodo positivo e outro negativo, além 
do eletrólito que é constituído de sais de lítio dissolvidos em carbonatos orgânicos. Durante o 
processo de carga os íons de lítio se movem do eletrodo positivo para o negativo, sendo 
intercalados nas camadas de grafite. Já no processo de descarga, os íons de lítio se movem 
para o eletrodo positivo onde são intercalados na estrutura de cristal. (Fuchs et al., 2012) 
O relatório “Technology Overview on Electricity Storage” de Fuchs et al. (2012) 
destaca que as principais aplicações das baterias de íons de lítio são em armazenamentos 
32 
 
de energia a médio e curto prazo, sendo assim, tem sido uma tecnologia importante na área 
de eletrônicos portáteis durante os últimos anos. Além disso, esses dispositivos também 
vendo sendo utilizados em veículos elétricos e como SAEs residenciais. Ademais, essas 
baterias são uma opção interessante para aplicações estacionárias, como a instalação junto 
às redes de distribuição de energia. 
Esses dispositivos têm como principais vantagens sua alta densidade de energia, 
longo ciclo de vida e elevada eficiência. Ao mesmo tempo, seus custos elevados e a 
necessidade por um sistema de monitoramento sofisticado são suas principais desvantagens. 
(Fuchs et al. 2012) 
 
6.4.2. BATERIAS CHUMBO-ÁCIDO 
As baterias de chumbo-ácido foram inventadas em 1859, sendo os dispositivos 
eletroquímicos recarregáveis mais antigos e usados no mundo. Uma bateria de chumbo-ácido 
tem, em sua composição, eletrodos (no estado carregado) de metal de chumbo e óxido de 
chumbo em um eletrólito composto de ácido sulfúrico. No estado descarregado, ambos os 
eletrodos se transformam em sulfato de chumbo e o eletrólito perde seu ácido sulfúrico 
dissolvido, tornando-se principalmente água. (Chen et al., 2008) 
A bateria de chumbo ácido tem um custo relativamente baixo e uma alta 
confiabilidade e eficiência. Sua aplicação para gerenciamento de energia, no entanto, tem 
sido muito limitada devido à sua curta vida útil e a baixa densidade de energia causada 
principalmente pela alta densidade inerente de chumbo. Além disso, esse tipo de bateria 
também apresenta desempenho ruim em baixas temperaturas necessitando de um sistema 
de gerenciamento térmico. Mesmo assim, as baterias de chumbo-ácido têm sido aplicadas 
em grande escala por unidades consumidoras comerciais como SAEs, de forma que melhore 
o gerenciamento da energia. (Chen et al., 2008) 
 
6.4.3. BATERIAS DE ALTA TEMPERATURA 
Segundo o relatório “Technology Overview on Electricity Storage” de Fuchs et al. 
(2012), as baterias de alta temperatura têm como principais aplicações o nivelamento de carga 
em parques eólicos, suprimento em necessidades de energia de emergenciais e utilização em 
carros e ônibus elétricos. Esse tipo de bateria é pouquíssimo utilizado por ser fabricada em 
baixas quantidades e em pontos muitos específicos. Hoje em dia, os principais pontos que 
tem recebido a atenção no desenvolvimento desta tecnologia são os custos e a segurança da 
bateria. O último, principalmente, por uma bateria deste tipo ter sido incendiada em um projeto 
33 
 
específico, o que tem exigido um redesenho do sistema acarretando em um desenvolvimento 
mais lento desta tecnologia. 
 
6.4.4. BATERIAS DE FLUXO 
A bateria de fluxo é uma bateria em que o eletrólito contém uma ou mais espécies 
eletroativas dissolvidas que fluem através de uma célula ou reator de energia na qual a 
energia química é convertida em eletricidade. O eletrólito adicional é armazenado 
externamente, normalmente em tanques, e geralmente é bombeado através das células do 
reator nos processos de carga e descarga. A reação é reversível, permitindo que a bateria 
seja carregada, descarregada e recarregada. Em contraste com as baterias convencionais, 
as baterias de fluxo armazenam energia nas soluções eletrolíticas, além disso, elas são 
capazes de liberar energia continuamente com uma alta taxa de descarga por até dez horas. 
(Chen et al., 2008) 
Para essas baterias, o tamanho do tanque determina a capacidade de 
armazenamento energia e a unidade de reação (pilha de células) determina a potência. Esse 
tipo de bateria se aplica muito bem em operações técnicas de grande e médio porte, por 
exemplo, devido a possibilidade de construir tanques maiores com facilidade e eficiência. Os 
custos de manutenção das baterias de fluxo ainda são altos principalmente pelos vazamentos 
causados pelos líquidos ácidos utilizados. (Fuchs et al., 2012) 
 
6.4.5. SISTEMA POR ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO 
Os SAEs à base de hidrogênio são compostos por um eletrolisador, que converte a 
entrada de energia elétrica em hidrogênio no processo de carga, um reservatório, que 
armazena o hidrogênio já comprimido, e um sistema de conversão de energia de hidrogênio, 
que converte a energia química armazenada no hidrogênio de volta à energia elétrica. Esse 
sistema de conversão pode ser um sistema de células de combustível ou motores de 
combustão interna que queimam o hidrogênio. (Chen et al., 2008) 
Esses sistemas possuem como principais vantagens a alta capacidade de 
armazenamento, a alta densidade de energia e a possibilidade de ser implementado em uma 
ampla gama de escalas, desde os quilowatts de potência instalada até os megawatts. (Chen 
et al., 2008) 
Por outro lado, as desvantagens deste sistema estão principalmente no fato de haver 
considerável consumo interno de energia do sistema, o alto custo de implementação e a baixa 
34 
 
eficiência de um ciclo carga-descarga completo, principalmente se utilizados motores a gás 
para geração. (Chalk & Miller, 2006) 
 
6.4.6. SISTEMA POR ARMAZENAMENTO DE GÁS NATURAL 
Esse sistema utiliza metano produzido a partir de hidrogênio e dióxido de carbono 
em uma reação exotérmica. O metano, principal componente do gás natural, é totalmente 
compatível com as estruturas existentes de gás natural, podendo ser injetados nas redes sem 
restrições. Essa compatibilidade é justamente a grande vantagem desse sistema quando 
comparado ao armazenamento por hidrogênio. Além disso, outro pontopositivo dessa 
tecnologia é sua capacidade de armazenamento à longo prazo. Apesar dessas vantagens, 
esse sistema apresenta como principais pontos negativos seus custos periféricos ao 
armazenamento e a perda de eficiência, visto que o processo produz calor residual que, 
quando não é utilizado, diminui ainda mais a eficiência do processo em geral. (Fuchs et al., 
2012) 
 
6.5. COMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS 
Para realizar a comparação entre os sistemas estudados foram levados em 
consideração apenas os sistemas que, segundo Fuchs et al. (2012), tem como uma de suas 
principais aplicações a economia no horário de pico, sendo assim elimina-se da comparação 
os sistemas de baterias de fluxo, armazenamento de hidrogênio e armazenamento de gás 
natural. 
Além disso, foram desconsiderados para método de comparação os sistemas por 
bombeamento reverso e por ar comprimido, visto que ambos não se adequam à instalação 
de unidades consumidoras facilmente. O primeiro necessita, para sua implantação, de dois 
reservatórios de água e o segundo de uma caverna, dessa maneira eliminam-se ambos. As 
baterias de alta temperatura foram retiradas da comparação por não serem produzidas em 
grande quantidade, não sendo facilmente adquiridas. 
Dessa forma, o quadro comparativo elaborado engloba os seguintes SAEs: 
supercapacitores, supercondutivdade magnética, flywheel, térmico, baterias lítio-íon e 
baterias de chumbo ácido. A tabela 1 demonstra a comparação entre esses sistemas para 
posterior análise e decisão de qual sistema deve-se seguir como objeto de estudo neste 
trabalho. 
 
35 
 
Tabela 1 - Comparação entre os sistemas de armazenamento 
Método Vantagens Desvantagens 
Supercapacitores Alta eficiência 
Custo alto 
Baixa densidade de energia 
Supercondutividade 
Magnética 
Alta confiabilidade 
Baixa manutenção 
Custo alto 
Problemas ambientais 
Necessidade de refrigeração 
Flywheel 
Baixo custo de manutenção 
Capacidade de carga rápida 
Baixa densidade de energia 
Perdas de energia 
Problemas de segurança 
Térmico 
Alta densidade de energia 
Possibilidade de implantação em 
larga escala 
Baixa eficiência 
Viabilidade apenas de sistemas 
grandes 
Lítio-íon 
Alta densidade de energia 
Longo ciclo de vida 
Elevada eficiência 
Custo alto 
Necessidade de sistema de 
monitoramento sofisticado 
Chumbo-Ácido 
Custo baixo 
Alta confiabilidade 
Alta eficiência 
Curto ciclo de vida 
Baixa densidade de energia 
Necessidade de sistema térmico 
Fonte: Elaboração própria 
 
Diante das características expostas acima e analisando um sistema que possa ser 
implantado com facilidade em uma unidade consumidora comercial e seja economicamente 
viável, prioriza-se a escolha de sistemas com alta densidade de energia, devido ao tamanho 
do sistema, e alta eficiência, devido à maior geração de benefício tarifário. Dentre estas 
características, os supercapacitores, os sistemas térmicos e as baterias de chumbo-ácido 
possuem uma das duas, enquanto que as baterias de lítio-íon possuem ambas. Além disso, 
pesa a favor dos sistemas de baterias lítio-íon o fato de possuir longo ciclo de vida, o que 
significa geração de benefício durante um maior período de tempo, tornando o sistema ainda 
mais viável economicamente. 
Sendo assim, decide-se por seguir com os sistemas de baterias lítio-íon como objeto 
de estudo deste trabalho, por este apresentar mais características favoráveis à implantação 
em unidades consumidoras comerciais. 
 
36 
 
7. SISTEMAS DE BATERIAS ÍON LÍTIO 
No presente capítulo é visto com maior detalhamento as baterias de lítio-íon, sendo 
apresentado seu histórico e funcionamento, o nível dessa tecnologia no Brasil e no mundo, 
além de abordar de maneira geral seus componentes, instalação, operação e como este 
realiza a arbitragem tarifária. 
 
7.1. HISTÓRICO 
O lítio foi descoberto em 1817 pelo químico sueco Johan Arfvedson, quando o 
mesmo analisava uma rocha petalita. Após a descoberta, o pesquisador deu o nome à pedra 
de “Lithos”, expressão cujo significado é pedra em grego. Alguns anos depois, em 1855, 
Robert Bunsen (químico alemão) e Augustus Matthiessen (químico e físico britânico), 
produziram, simultaneamente, grande quantidade de lítio metálico através do processo de 
eletrólise do sal de cloreto de lítio. As primeiras pesquisas voltadas para o uso do lítio em 
SAEs ocorreram apenas 150 anos após sua descoberta. (Brodd, 2002) 
Como principais características atrativas para sua utilização no armazenamento de 
energia estão o baixo peso do lítio, o que o torna um metal com alta densidade energética e 
seu elevado potencial eletroquímico. Sendo assim, a primeira publicação sobre a utilização 
de lítio em baterias se deu em 1958 e a primeira comercialização de baterias que utilizavam 
lítio como ânodo ocorreu no final da década de 1970 (unidades não recarregáveis), sendo 
estas não recarregáveis. Posteriormente, a bateria recarregável de lítio foi desenvolvida no 
ano de 1980, utilizando o ânodo de lítio metálico. Observados problemas na utilização do 
ânodo na forma metálica, passou a ser utilizado lítio na forma iônica nas baterias 
recarregáveis. (Rosolem et al., 2012) 
A primeira bateria recarregável de lítio-íon comercializável foi apresentada pela Sony 
no ano de 1991. O modelo apresentado pela multinacional japonesa utilizava ânodo de grafite 
e cátodo de cobalto de lítio. A partir daí, pelo fato das baterias de lítio-íon possuírem alta 
densidade de energia, sendo assim atraentes para o mercado de equipamentos eletrônicos, 
como celular, computadores e outros, esse tipo de tecnologia passou a ser mais estudado e 
desenvolvido mundo afora. (Blomgren, 2016) 
 
7.2. FUNCIONAMENTO 
O princípio de funcionamento das baterias de lítio-íon é a intercalação iônica, visto 
que o ânodo e o cátodo desse tipo de bateria são compostos por materiais com propriedades 
37 
 
que possibilitam a inserção e extração de íons de lítio de modo reversível entre ambos os 
eletrodos, tendo elétrons adicionados e removidos pelo circuito externo da bateria 
simultaneamente. (Rosolem et al., 2012) 
Ainda segundo Rosolem et al. (2012), não há ocorrência do processo de oxidação e 
redução pelos íons de lítio da bateria, sendo esses somente inseridos e extraídos dos 
materiais dos eletrodos. Os processos de oxidação e redução ocorrem em outros materiais 
que compõem o ânodo e o cátodo, como o grafite, cobalto, etc. (varia de acordo com o tipo 
de bateria e material utilizado nos eletrodos). 
No processo de carga dessa bateria, os íons de lítio são extraídos do eletrodo 
positivo, que se oxida, cedendo um elétron. Posteriormente, tanto os íons de lítio como os 
elétrons são transportados até o eletrodo negativo, onde iniciam a “fase litiada” que se 
caracteriza pela inserção de íons de lítio na estrutura do material anódico, reduzindo o estado 
de oxidação do material. Dessa forma, finalizando o processo de carga, tem-se os materiais 
ativos em ambos os eletrodos: “fase litiada” no ânodo e “fase deslitiada” no cátodo. Já no 
processo de descarga, quando acontece justamente a geração de energia, a reação ocorre 
em sentido inverso. (Rosolem et al., 2012). A figura abaixo ilustra os processos de carga e 
descarga explicados anteriormente. 
 
 
Figura 4 - Princípios dos processos de carga e descarga em células de lítio-íon 
Fonte: Technology Overview on Electricity Storage, ISEA - RWTH Aachen University (traduzida) 
 
Nas baterias de lítio-íon é possível utilizar um grande número de eletrólitos e 
combinações de materiais de eletrodos, que levam a diferentes características. Os materiais 
mais utilizados para compor os eletrodos negativo e positivo são, respectivamente, o grafite e 
38 
 
os materiais à base de óxidos metálicos de lítio. Já o eletrólito normalmente é um sul de lítio 
diluído em solventes orgânicos e embebido em um separador. (Rosolem et al., 2012) 
 
7.3. BATERIAS LÍTIO-ÍON NO BRASIL E NO MUNDO 
Em reportagemda revista Exame publicada em 2016, a mesma destaca que uma 
tendência para os sistemas de baterias no geral é a queda do custo dos equipamentos. A 
revista aponta que o Conselho Mundial de Energia, através de seu relatório divulgado no 
mesmo ano, indica que o custo de armazenar energia em baterias pode cair até 70 por cento 
até o ano de 2030. Essa queda se dá pelos avanços tecnológicos que estão reduzindo os 
custos das baterias, o que pode torná-las cada vez mais atraentes para utilização em escala 
comercial. 
O último relatório da empresa Zion Market Research (2017) sobre o mercado mundial 
de baterias lítio-íon valorou esse mercado em 31.17 bilhões de dólares, prevendo uma taxa 
de crescimento anual de 13,7% pelos próximos 6 anos, sendo assim esperado uma receita 
de 67.7 bilhões de dólares ao final de 2022. 
A América do Norte é a principal região do mercado mundial de baterias de lítio íon, 
tendo uma demanda crescente devido principalmente ao consumo de smartphones e outros 
equipamentos eletrônicos. A maior parte dessa participação se deve ao Estados Unidos 
exercer papel extremamente importante no desenvolvimento futuro dessas baterias. Já a 
região da Ásia-Pacífico é o outro mercado em rápido crescimento, visto que possui altíssima 
demanda por baterias de lítio-íon devido ao crescimento da indústria de eletrônicos e do setor 
automotivo, além de organizações governamentais auxiliarem financeiramente estudos e 
projetos dessa área. Destacam-se entre os países asiáticos, nesse contexto, China, Japão, 
Índia e Coréia do Sul. (Zion Market Research, 2017) 
Enquanto isso, segundo o mesmo relatório, é esperado que o continente europeu 
tenha um crescimento moderado nesse mercado devido aos avanços tecnológicos 
relacionados à área e ao crescimento do setor de carros elétricos em alguns países. Já na 
América Latina, no Oriente Médio e na África, o mercado de baterias de lítio-íon está em um 
estágio inicial e espera-se um crescimento potencial ao longo do período de previsão de 6 
anos. 
Mais especificamente sobre o Brasil, segundo o website da Itaipu Binacional em 
notícia publicada no ano de 2015, o principal acontecimento recente relacionado às baterias 
lítio-íon foi a assinatura, nesse mesmo ano, do acordo de cooperação entre a Itaipu 
Binacional, a Fundação Parque Tecnológico Itaipu (FPTI) e a empresa inglesa Micra Limited 
39 
 
para a instalação de um centro de excelência de pesquisa dessas baterias, algo inédito no 
país. Sendo assim, espera-se que haja em breve no Brasil a primeira indústria nacional de 
produção em escala de baterias lítio-íon, focada principalmente na utilização desses 
dispositivos em veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia. 
 
7.4. DESCARTE DE BATERIAS LÍTIO-ÍON 
As baterias lítio-íon possuem produtos menos agressivos, e consequentemente são 
menos poluentes, quando comparadas às outras baterias compostas por lítio. Além disso, são 
muito menos nocivas ao meio ambiente em comparação às baterias compostos por metais 
pesados como mercúrio, cádmio e chumbo. Ainda assim, cuidados são necessários com as 
baterias lítio-íon, devendo-se evitar: exposição destas a altas temperaturas, vazamento de 
líquidos, ondas eletromagnéticas, incineração, impactos mecânicos, além de outras condições 
anormais de segurança que possam causar riscos de vazamento ou até mesmo explosão da 
bateria. (Reidler & Günther, 2002) 
De acordo com Reidler & Günther (2002), o lítio é um metal que reage de forma 
violenta com a água, liberando hidrogênio, altamente inflamável, podendo causar 
queimaduras quando em contato com os olhos e a pele. Além disso, o lítio caracteriza-se por 
ser um metal altamente corrosivo. Os principais efeitos à saúde devido à presença desse 
elemento químico são: cáustico sobre a pele e mucosas, disfunções renais, respiratórias e 
neurológicas e teratogênico. 
Atualmente a legislação brasileira determina que apenas as baterias compostas por 
cádmio, mercúrio e chumbo possuam procedimento de descarte com coleta, tratamento e 
disposição final adequada, excluindo a baterias de lítio-íon dessa exigência. Apesar de não 
ser composta por metais pesados como as anteriormente citadas, as baterias lítio-íon contêm 
substâncias tóxicas em sua composição, como cobalto e lantanídeos, podendo causar 
prejuízos à saúde e ao mesmo ambiente. Sendo assim, estas baterias deveriam ser incluídas 
na regulamentação. (Reidler & Günther, 2002) 
 
7.5. COMPOSIÇÃO, INSTALAÇÃO E OPERAÇÃO DE UM SISTEMA DE 
BATERIAS LÍTIO-ÍON 
Os componentes mais básicos dos sistemas de baterias de lítio-íon são as células 
da bateria que são utilizadas para montar os módulos, já estes são montados para formar os 
Racks de armazenamento de energia. Os Racks, agrupados, formam o sistema de bateria, 
que por fim é colocado em um container resistente ao clima e gerenciado termicamente, 
40 
 
formando um SAE de corrente contínua, que ainda necessita de outros componentes para 
que se complete um SAE de corrente alternada, para que assim se conecte adequadamente 
à rede. (Lin & Hoff, 2016). A figura 5 demonstra a composição de um sistema de um fornecedor 
específico. 
 
 
Figura 5 - Composição de um sistema de baterias de corrente contínua 
Fonte: Comparing the Upfront Costs of Energy Storage - Lin & Hoff, 2016 (traduzida) 
 
Os outros componentes necessários para completar o sistema para corrente 
alternada são: inversor, transformador, aparelho de distribuição (interruptores, fusíveis, 
disjuntores, etc.), cabos elétricos e outros condutores. (Lin & Hoff, 2016). Devem ser levados 
em consideração ainda, um sistema de gerenciamento térmico (aquecimento e resfriamento) 
e materiais relacionados à preparação do terreno onde será instalado o SAE (cercas, materiais 
para fundações, iluminação e conexão com a rede elétrica). (Hoff & Lin, 2016) 
Para a completa instalação do SAE são necessários uma equipe de gerenciamento 
de projeto e serviços como licenciamento (permissão para instalação e conexão do sistema), 
engenharia, instalação, testes e comissionamento. Todos esses serviços e seus custos são 
levados em consideração no investimento inicial do sistema. Já os serviços de operação do 
41 
 
SAE englobam manutenção, monitoramento e gerenciamento, energia auxiliar e reparos, 
gerando custos operacionais para o sistema. (Hoff & Lin, 2016) 
 
7.6. ARBITRAGEM DE TARIFAS 
A arbitragem tarifária no setor de energia significa obter vantagem com a diferença 
entre os preços da energia elétrica nos horários de ponta e fora ponta. Dessa forma, o 
consumidor compra energia no horário de fora ponta, armazenando-a, para utilizá-la 
posteriormente no horário de ponta, deixando assim de pagar ou reduzindo o pagamento pela 
tarifa do horário de ponta que é mais cara em todas as bandeiras, classes e distribuidoras de 
energia. (Bueno & Brandão, 2016). O esquema representativo desta arbitragem tarifária pode 
ser observado na Figura 6. 
 
 
Figura 6 - Esquema representativo da arbitragem tarifária 
Fonte: Elaboração própria 
42 
 
 
Como pode ser visto na figura acima, durante o período de horário fora ponta, a 
unidade consumidora consome energia diretamente da rede durante sua operação e, ao 
mesmo tempo, carrega seu SAE também demandando energia da rede, sendo assim em 
ambos os casos a unidade consumidora paga a tarifa de fora ponta da distribuidora de energia 
local. 
No caso do período de horário de ponta, conforme o esquema representativo, a 
unidade consumidora deixa de consumir energia da rede e passar a ser suprida pela energia 
armazenada anteriormente no SAE até que esta acabe, e assim a unidade consumidora volte 
a consumir energia da rede pagando a tarifa mais cara referente ao horário de ponta. O SAE, 
por sua vez, também deixa de consumir energia da rede durante este período, sem fazer 
qualquer estoque de energia, visto o maior valor de tarifa. 
 
43 
 
8. MODELOS DE