A geração solar fotovoltaica é a energia produzida a partir do sol. É uma fonte de energia limpa, renovável e inesgotável. Você pode gerar sua própria energia solar instalando um sistema para atender o consumo de sua residência, comércio ou indústria. Neste post você irá conhecer os modelos de geração de energia solar disponíveis.

A geração de energia solar para os consumidores foi normatizada no dia 17 de abril de 2012 pela Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) que publicou a Resolução Normativa nº 482. A partir da resolução o consumidor está autorizado a gerar sua própria energia, fornecendo o excedente desta geração para a rede pública e ganhando créditos na forma de desconto na conta de energia.

Quando um consumidor, seja pessoa física ou jurídica, decide gerar sua própria energia, seu sistema de geração será considerado como uma Geração Distribuída, pois gera energia no ponto de consumo. Já a Geração Centralizada é aquela produzida por grandes usinas e enviada ao consumidor pelas linhas e redes de transmissão por meio das concessionárias de energia de cada região.

Geração distribuída: microgeração e minigeração

A Resolução da ANEEL nº 482 abrange sistemas de geração de até 5MW de potência instalada. Dessa forma, vale lembrar que, a resolução também enquadrou outros sistemas de geração por fontes renováveis além da fonte solar.

A ANEEL também dividiu a geração distribuída em micro e mini geração da seguinte forma:

1. Microgeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potência instalada menor ou igual a 75 kW e que utilize cogeração qualificada ou fontes renováveis, conectada na rede de distribuição por meio de unidades consumidoras.
2. Minigeração distribuída: mesmo critérios da microgeração, porém com potência instalada superior a 75 kW e menor ou igual a 5MW.

Sistema de créditos

Quando um micro ou mini gerador gera energia e não consome instantaneamente, esse excedente de energia é injetado na rede da distribuidora de energia local. Desse modo, é como se o gerador fizesse um empréstimo gratuito a distribuidora. Então o gerador terá direito a utilizar esses créditos de energia num período de 60 meses.

Assim, os créditos podem ser utilizados na própria unidade consumidora geradora, ou em outra unidade consumidora contanto que estejam no mesma titularidade e dentro da mesma área de concessão da distribuidora local.

Assim sendo, vale ressaltar, também que o sistema de créditos é válido para micro e mini geradores de energia independente do modelo de geração distribuída em que estão inseridos. Vamos ver quais são estes modelos nos próximos tópicos.

3 modelos de Geração distribuída de energia solar

No modelo mais comum de geração distribuída, o consumidor gera a sua própria energia no mesmo local em que consome, isto é, geração junto à carga ou consumo local. Por exemplo, você possui um sistema instalado em sua residência e esta mesma residência consome a energia que seu sistema gera. A energia exportada para rede, pode ainda, virar créditos conforme apresentado no tópico anterior.

Assim, a partir de novembro de 2015 que outros modelos de geração de energia solar foram inseridos na Resolução Normatiza nº 482 trazendo um leque de novas possibilidades aos consumidores. Foi a Resolução Normatiza nº 687 que modificou a Resolução nº 482. Desse modo, as novas opções de modelos de geração passaram a ter validade partir do dia 1º de março de 2016.

A seguir citamos 3 modelos de geração de energia solar que talvez você ainda não conheça!

1. Empreendimento com múltiplas unidades consumidoras – EMUC

É um sistema que permite que condomínios horizontais e verticais, sendo eles residenciais e/ou comerciais instalem um sistema de micro ou mini geração distribuída de energia e compartilhem a energia gerada pelo sistema entre as unidades consumidoras.

As unidades consumidoras deverão ser localizadas em uma mesma propriedade ou em propriedades contíguas.

Construtoras já estão investindo em energia solar utilizando o modelo de geração EMUC

A Construtora MRV, por exemplo, pretende até 2022 lançar todos seus empreendimentos já com energia solar. A MRV foi a responsável pela instalação dos primeiros grandes sistemas no modelo de empreendimento com múltiplas unidades consumidoras. O empreendimento Spazio Parthenon, localizado em Belo Horizonte/MG foi o pioneiro no país. Desde sua inauguração em maio de 2018, de acordo com a MRV, o sistema do empreendimento já gerou mais de R$ 613 mil em economia para os seus moradores.

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2. Geração compartilhada

É caracterizada pela reunião de consumidores por meio de consórcio ou cooperativa. Assim, pode ser composta por pessoas físicas ou jurídicas que possuam unidade consumidora com micro ou mini geração distribuída em local diferente da onde a energia excedente será compensada, desde que dentro da mesma área de concessão.

Um grupo de lojista, por exemplo, poderiam se unirem e instalarem um sistema de energia solar fotovoltaica em um terreno mais afastado, onde a valorização do imóvel é baixa e não há incidência de sombra, que é muito comum nos centros das grandes cidades.

Por outro lado, outro exemplo pode ser os moradores de um condomínio vertical que não possuem espaço físico dentro do terreno para instalar um sistema. Pois, eles podem via cooperativa instalar um sistema solar em um terreno em outra localização e utilizar a energia gerada para distribuir entre as unidades consumidoras do condomínio. No entanto, é bom lembrar que caso haja espaço físico no próprio terreno do condomínio, o modelo de geração seria o EMUC.

3. Autoconsumo remoto

Nesta modalidade, o micro ou mini gerador possui unidades consumidoras na mesma titularidade (pessoa física ou jurídica), e deverá ter unidade consumidora com sistema de geração distribuída em local diferente das unidades consumidoras nas quais a energia excedente será compensada. De fato, isso só é possível se as unidades consumidoras estiverem dentro da mesma área de concessão da distribuidora de energia local.

Assim, pode ser uma vantagem nos casos em que o local em que você queira utilizar a energia não possua espaço físico para a instalação de um sistema. Por outro lado, no caso de possuir uma empresa com diversas filiais, e instalar o sistema em apenas uma delas e gerar energia de forma remota para as outras filiais (desde que as filiais tenham o mesmo CNPJ raiz).

Exemplo de um projeto Ecoa Energias Renováveis no modelo autoconsumo remoto

A Confeitaria Semente da Terra possui sua sede em Joinville/SC, assim, devido aos altos custos de energia os proprietários decidiram investir em energia solar. Assim, para conseguir uma redução no consumo de mais de 90% seria necessária a instalação de 440 módulos solares, o que daria uma área aproximada de 880 m² em módulos.

Como a sede da confeitaria não possui este espaço físico, optou-se por instalar o sistema em outro local. O sistema foi então instalado em um terreno dos proprietários em Barra do Sul/SC. O interessante, aliás, é que o terreno não fica localizado em uma área nobre, o que acabou sendo um ótimo investimento para os proprietários. Dessa forma, o sistema gera energia em Barra do Sul, e esta energia é consumida em Joinville.

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Qual o modelo de geração de energia solar do meu sistema solar fotovoltaico?

Sabemos que muita informação pode lhe deixar confuso. Pensando nisso fizemos um gráfico para facilitar o entendimento e ser mais fácil de perceber qual seria o melhor enquadramento para seu projeto.

De fato, é importante destacar, também que seu projeto pode se enquadrar em mais de um modelo de geração. Por exemplo, você possui um sistema em sua residência e este mesmo sistema abastece tanto a própria residência quanto um sítio em outra cidade. Dessa maneira, você possui geração junto à carga e também autoconsumo remoto.

A Ecoa Energias é especialista em energia solar fotovoltaica e estamos à disposição para esclarecer suas dúvidas. Entre em contato diretamente pelo nosso WhatsApp que ajudamos a entender qual é a melhor opção para você ou sua empresa!

Um sistema solar fotovoltaico é composto principalmente por módulos fotovoltaicos, inversor solar fotovoltaico, estrutura de fixação dos módulos e material elétrico. O inversor é um dos equipamentos mais importantes, isoladamente é a peça mais cara do sistema e funciona como se fosse o cérebro do sistema fotovoltaico.

O que é um inversor solar fotovoltaico?

Os módulos fotovoltaicos recebem radiação solar e geram uma corrente contínua de energia elétrica. Portanto, o inversor solar fotovoltaico é o equipamento responsável por transformar essa corrente contínua em alternada, possibilitando seu uso na rede elétrica. Também é o inversor que limita a potência de saída do sistema.

Onde o inversor solar fotovoltaico é instalado?

Cada projeto possui seus diferencias, então cabe ao projetista definir o melhor lugar para colocar o inversor fotovoltaico. O equipamento deve ficar entre os módulos fotovoltaicos e quadro geral elétrico do estabelecimento. Questões como distâncias entre os equipamentos devem ser analisadas, para otimizar o máximo possível também os gastos com cabeamento elétrico, por exemplo.

Os inversores de melhor qualidade no mercado possuem nível de proteção IP65, o que quer dizer que o equipamento é à prova de poeira e protegido contra jatos de água. Mas, mesmo assim, é indicado sua instalação em local protegido do sol e da chuva, para aumentar a vida útil do equipamento.

Em projetos maiores que exigem inversores mais robustos, pode ser necessário ter uma sala como uma central de inversores. É importante informar que pequenos inversores geram pouquíssimo ruído, já inversores maiores podem gerar um ruído maior. Então, também é aconselhável manter o equipamento distante de salas ou quartos onde o silêncio total seja necessário durante o dia.

O local de instalação também irá variar principalmente conforme modelo do inversor. Iremos abordar este tema nos próximos tópicos.

Modelos de inversor fotovoltaicos:

Conforme modelo do sistema solar fotovoltaico, os inversores se enquadram em três tipos:

1. Grid-tie ou On-grid: é um inversor para sistemas fotovoltaicos conectado à rede. Ou seja, não servem para sistemas movidos a bateira. São os mais utilizados do mercado, visto que é o modelo de sistema com maior adesão devido ao seu custo-benefício. Programados para desligarem automaticamente, em casos de queda ou instabilidade mais significativa de energia.
2. Off-grid: é um inversor desenvolvido para sistemas movidos a bateria. É o modelo de sistema fotovoltaico usado em áreas isoladas onde não chega energia elétrica da concessionária.
3. Híbridos: são equipamentos que funcionam para sistemas off-grid em simultaneidade com on-grid. Ou seja, ele possui tanto conexão a um banco de baterias, quanto à rede elétrica. O modelo é interessante, mas infelizmente ainda possui um custo muito elevado de aquisição em relação as outras soluções, bem como sua homologação pelas concessionárias de energia são mais restritas.

A ECOA não oferece soluções para inversores off-grid ou híbridos, sendo nosso foco de atuação somente os inversores on-grid.

Inversor solar fotovoltaico grid-tie

Como este tipo de inversor fotovoltaico é o mais utilizado em todo o mundo, e também é o modelo comercializado pela Ecoa Energias Renováveis, vamos abordar os modelos de inversores existentes que são do tipo grid-tie, conectados à rede.

1. Inversor solar string: é o modelo de inversor mais usado em residências, comércios e indústrias. Representa cerca de 50% de toda a comercialização de inversores do mundo. Conforme tamanho da instalação pode haver mais de um inversor string. O termo string se refere a fileiras de módulos fotovoltaicos. Cada uma das fileiras é, comumente, chamada de string.
2. Micro-inversor solar: é um modelo dimensionado para atender módulos fotovoltaicos de forma individual. Então, diferente do inversor string, cada módulo possui um inversor, ou ele pode atender diversos módulos, porém todos com entradas individuais e não em fileiras como o de string.
3. Inversor solar central: são basicamente inversores string de alta potência. Não existe uma definição que fala a partir de qual tamanho um inversor string é considerado um inversor central. Mas basicamente é um termo mais utilizado para grandes usinas solares, com inversores a partir de 1 MW.

Principais diferenças entre o inversor string e o micro-inversor

Conforme comentamos, em sistemas com inversor string, os painéis fotovoltaicos são ligados em série, sendo depois ligados através de cabos de corrente contínua ao inversor string. Já nos micro-inversores os módulos possuem saídas individualizadas.

Outra diferença importante é que os micro-inversores são instalados junto aos módulos fotovoltaicos, que ficam geralmente no telhado. Enquanto o inversor string é instalado em parede.

Para exemplificar o que falamos, seguem imagens abaixo.

Não existe entre estes dois modelos um que seja melhor e outro pior. Isso irá depender das características de cada projeto e o quanto você está disposto a investir. Ambos possuem a mesma função no sistema. Mas, quais são as vantagens e desvantagens de cada um deles?

Micro-inversor

• Vantagens: permite analisar a geração de energia dos módulos de forma isolada. A produção de energia também é por módulo e não por string. Então, em caso de apenas um módulo estar com sombra, somente este módulo terá sua geração prejudicada.

• Desvantagens: mais caros que os inversores string quando comparados a mesma potência de sistema. Geralmente, são instalados em telhados, junto aos módulos, e se acaso for necessário manutenção o acesso pode ser mais dificultoso. Desse modo, por serem mais novos no mercado, não possuem muitas marcas disponíveis com aprovação do Inmetro no Brasil.

Inversor string

• Vantagens: sua instalação é feita em local de fácil acesso. São mais baratos em comparação a mesma potência de sistema do que micro-inversores. Possuem modelos e marcas mais diversificados no mercado, sendo os mais utilizados.

• Desvantagens: não é possível analisar a geração de energia por módulo, apenas por string (fileiras de módulos). Se um módulo sofre incidência de sombra, os módulos ligados na string também são prejudicados.

O que considerar na hora de escolher um inversor fotovoltaico?

Comentamos que o melhor inversor varia de acordo com certas especificidades de projeto. No geral micro-inversores podem ser uma boa opção em telhados com muito sombreamento, ou com diferentes angulações e ainda em sistemas menores de 1,5 kWp. Então suas características o tornam mais viáveis e populares em residências de baixo consumo. Em grandes projetos onde dispomos de boa área para trabalhar a disposição de módulos e livre de sombras, a escolha geralmente mais viável são inversores string.

O melhor é ter profissionais capacitados para avaliar o seu projeto em específico. Não temos como generalizar essa escolha. Como já falamos em outros posts, não existe receita de bolo na hora de dimensionar e escolher os equipamentos para seu projeto.

Em suma, o importante é garantir que você está escolhendo uma marca e parceiros com eficiência comprovada e com grande confiabilidade.

Fabricantes de inversores solares fotovoltaicos

Algumas marcas aparecem como referência no mercado mundial. Já que temos algumas variações da escolha da marca quanto ao tamanho do sistema e também a localização. Assim, algumas marcas são mais populares em alguns países, enquanto perdem mercado em outros. No entanto, existem marcas mais focadas em grandes usinas, e outras com foco mais em inversores de menor potência.

Mas os grandes nomes de fabricantes como ABB/FIMER, Fronius, SMA e Sungrow já possuem solidez no mercado e geralmente aparecem entre as cinco marcas mais utilizadas no mundo todo.

A Ecoa Energias Renováveis comercializa inversores fotovoltaicos string da marca ABB/FIMER. A empresa europeia FIMER está no mercado de inversores desde 1983. Ela adquiriu a divisão de inversores da ABB em 2019. Assim, em agosto deste ano, a conclusão da venda desta divisão foi oficialmente finalizada e a FIMER se tornou com isso a quarta maior fabricante de inversores solares do mundo.

O foco da FIMER é investir cada vez mais em novas tecnologias, dessa forma, trazendo inovação ao mercado. Para conhecer mais sobre a fusão entre ABB e FIMER acesse nosso post sobre o assunto clicando AQUI.

Para saber mais sobre energia solar fotovoltaica fale com nossos especialistas por AQUI.

Ao conversar com fornecedores de sistemas solares fotovoltaicos você irá se deparar com uma série de nomenclaturas, modelos e marcas de painéis solares fotovoltaicos. Uma das principais diferenças entre os modelos e o tipo de tecnologia das células fotovoltaicas, sendo elas a tecnologia cristalina e as de filmes finos. As células são os componentes responsáveis por captar a radiação e transformá-la em energia, por isso são um dos principais componentes do painel solar fotovoltaico.

Tipos de tecnologias das células: cristalina e filmes finos

Em resumo, existem duas tecnologias principais que dominam o mercado mundial de células fotovoltaicas: a tecnologia cristalina e a dos filmes finos.

A principal diferença entre elas é o material que as compõem, pois células cristalinas possuem como matéria prima o silício (Si) e dominam o mercado com a aproximadamente 80% da produção mundial.

Desse modo, as células de filme fino são formadas por materiais como: silício amorfo (a-Si); silício microcristalino; telureto de cádmio (CdTe); cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS), células solares fotovoltaicas orgânicas (OPV), entre outros.

A tecnologia dos filmes finos possui vantagens, inegavelmente relevantes como, a possibilidade de ser flexível, ser esteticamente mais bonita (aparência homogênea), e a temperatura e sombreamento ter menos influência sobre ela.

Apesar disso, ela acaba perdendo mercado para a tecnologia cristalina principalmente por terem menos eficiência e por isso exigirem maior espaço para instalação de um sistema de mesma capacidade de geração de energia.

Embora os módulos feitos de filme fino quando comparados de forma isolada poderem ser até mais baratos que os cristalinos, a necessidade de mais espaço, gera necessidade de mais estrutura de fixação, cabeamento e entre outros, tornando o projeto completo mais custoso que a tecnologia cristalina. Além disso, a garantia de fabricação dos módulos de filme fino é menor em comparação aos módulos cristalinos.

Tecnologia Cristalina de módulos fotovoltaicos

Vamos focar neste post na tecnologia que domina o mercado. A tecnologia cristalina pode ser separada em monocristalina e policristalina.

Veremos a diferença, vantagens e desvantagens entre os dois grupos de cristalinas.

Diferença entre célula monocristalina e policristalina

Ambas possuem a matéria prima o silício (Si), no entanto, a principal diferença é o método de fabricação e manipulação do silício.

Os módulos policristalinos são feitos a partir de vários pequenos cristais de silício. Assim estes vários cristais são fundidos e dão origem a grandes blocos, e a partir destes blocos são produzidas as células fotovoltaicas. Já os módulos monocristalinos são formados por um bloco único cristalino, mais puro.

De fato, os módulos policristalinos são formados por vários pequenos cristais, as fronteiras presentes entre estes cristais dificultam a passagem de corrente elétrica. Por isso, módulos monocristalinos são mais eficientes quando analisamos potência por área, pois possuem maior espaço para os elétrons se mexerem e então gerarem energia.

De aparência física, os módulos monocristalinos se diferem por terem uma cor homogênea e cantos tipicamente arredondados. Por isso, para muitos, são considerados esteticamente mais agradáveis. Em contrapartida, os policristalinos são geralmente azulados e não tão homogêneos.

Painel solar fotovoltaico monocristalino

Apesar do silício policristalino historicamente ter uma maior participação no mercado, ao passo que o silício monocristalino é uma tecnologia até mais antiga.

Desde 2018 o monocristalino vem ganhando espaço. De fato, com essas novas tecnologias, é possível produzir módulos cada vez mais eficientes. Por conseguinte, conseguindo alcançar um preço competitivo no mercado. Desse modo, os fabricantes preveem que o mono domine o mercado cada vez mais nos próximos anos.

Vantagens dos módulos monocristalinos

1. Possuem maior eficiência quando comparados a outras tecnologias comercialmente viáveis.
2. Necessitam menos espaço para gerar a mesma quantidade de energia.
3. Garantia da maioria dos fabricantes é de 25 anos.
4. Em condições de pouca luz, ou incidência de sombras, se comportam melhor do que os policristalinos.

Desvantagens dos módulos monocristalinos

1. Módulos monocristalinos são mais caros quando comparados com os policristalinos e com alguns de filme fino.
2. Geram um maior recorte de silício do bloco ao produzir as células, que é descartado. Então, existe uma sobra maior de material que precisa ser reciclado.

Painel solar fovotoltaico policristalino

O silício policristalino também é conhecido tecnicamente, apesar de menos usual, por multicristalino. Devido a sua simplicidade de fabricação, e consequentemente menor custo, historicamente o silício policristalino dominou o mercado.

Ele vem perdendo um pouco de espaço nos últimos anos, mas ainda assim é uma das tecnologias mais utilizadas devido ao seu custo-benefício. 

Vantagens dos módulos policristalinos

1. Tendem a possuir um custo mais barato em comparação aos módulos monocristalinos.
2. Comercialmente mais viáveis devido à forte presença no mercado e preço competitivo. Apesar de estar mudando, veremos mais a frente no futuro.
3. Garantia da maioria dos fabricantes é de 25 anos.
4. Geram menos resíduos proveniente do corte do silício.

Desvantagens dos módulos policristalinos

1. São menos eficientes do que os monocristalinos, principalmente quando analisamos geração por área de módulo.
2. Necessitam maior espaço para gerar a mesma quantidade de energia em comparação ao monocristalino.

Módulos policristalinos irão “sumir” do mercado?

Como comentamos, historicamente os módulos policristalinos dominaram o mercado fotovoltaico, por pelo menos uma década. No entanto, a partir de 2018 a produção de monocristalinos aumentou substancialmente e o poli começou a perder a preferência.

Anteriormente, os módulos monocristalinos eram utilizados apenas para quem buscava maior eficiência e não se preocupava tanto com o preço.  Conforme o avanço da tecnologia e a consequente melhora no custo benefício, em 2019 eles passaram à frente em volume de fabricação frente aos módulos policristalinos.

Seja como for, a tendência que vemos é que módulos policristalinos seguirão em queda. O gráfico abaixo representa o percentual de cada tecnologia em volume de módulos chineses exportados em 2020. O que antes era uma dominância de módulos policristalinos, agora se inverte.

Ultimamente, a exportação de monocristalino fabricados na China representou cerca de 80%, frente outras tecnologias. Lembrando que a China representa cerca de 90% da produção mundial de módulos fotovoltaicos, isto é domina o setor.

Alguns fabricantes de módulos também já anunciarem que abandonarão a fabricação de módulos policristalinos. Então, com base nos dados e nas mudanças do mercado, ainda existe sim, uma tendência forte de que os módulos policristalinos representaram cada vez mais uma parcela insignificante do mercado.

Painel solar fotovoltaico com silício cast-mono

Outra tecnologia que começou a apresentar ótimos resultados é o silício cast-mono, tanto em eficiência quanto em custo. Bem mais nova que as tecnologias abordadas anteriormente, a técnica foi patenteada em 2008.

Essa técnica tinha o objetivo de tentar criar um módulo que possuísse uma fabricação mais barata que o mono, entretanto com eficiência parecida. A ideia era ter um módulo que ficasse entre um poli e um mono.

Então, basicamente um módulo cast-mono, também conhecido como quase-monocristalino, possui partes do módulo formado por cristais monocristalinos e partes por cristais policristalinos.

Toda tecnologia precisa de maturação para tomar formar e assim, conseguir ser comercialmente viável. Assim, o cast-modo entrou realmente no mercado recentemente, e um dos fabricantes que tomou frente a tecnologia foi a grande Canadian Solar.

No fim do ano passado, a Canadian Solar bateu recorde de eficiência e anunciou que alcançou 22,8% de eficiência em células, que chamou de tecnologia P5. Essas células são produzidas com o sílicio cast-mono.

O silício cast-mono, por exemplo, mostra como o mercado está em constante mudança. Novas tecnologias surgem a todo o momento e precisamos sempre estar atentos.

Módulo policristalino e monocristalino: qual escolher?

Ficou claro que o silício policristalino está perdendo lugar no mercado e dando mais espaço para a tecnologia monocristalina. Vemos como algo bastante positivo, pois estamos falando de maior eficiência e um custo viável para o mercado.

Vemos como novas tecnologias surgem a todo momento, então é importante estar sempre atendo as mudanças e novidades no mercado. Neste post focamos nas diferenças entre o mono e o poli, mas como comentamos existem também outras tecnologias.

Escolher qual tecnologia usar na sua usina solar fotovoltaica é pessoal para cada consumidor. Contudo, o importante é ter profissionais capacitados que poderão te ajudar a conseguir o melhor custo benefício para seu projeto.

Cada projeto possui particularidades que devem ser avaliadas por um profissional. A Ecoa Energias Renováveis trabalha tanto com módulos policristalinos, quanto monocristalinos, entre em contato clicando AQUI que ajudamos você a escolher a melhor opção.

O Brasil é o país com maior incidência de descargas atmosféricas (raios) do mundo. De acordo com os dados do Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), 78 milhões de raios caem todos os anos no Brasil.

Apesar disso, a chance de uma pessoa morrer atingida por um raio no Brasil ao longo de sua vida é de um em 25.000. Além do risco de vida, que é a maior preocupação, existe a possibilidade de danos materiais ocasionados por descargas atmosféricas, que são mais comumente relatados por empresas e pessoas.

Diante deste cenário, é normal que pessoas se preocupem com a proteção contra raios no seu sistema solar fotovoltaico. Afinal, geralmente os módulos fotovoltaicos são instalados em telhados ou em solo, em terrenos descampados.

Então, como proteger um sistema solar fotovoltaico contra descargas atmosféricas?

Se meu sistema solar fotovoltaico for atingido por um raio o que acontece?

A garantia de performance dos fabricantes da maioria dos módulos fotovoltaicos é entre 25 a 30 anos. Caso um raio atinja os módulos fotovoltaicos eles podem ter sua performance reduzida ou até mesmo sofrer danos irreparáveis.

Por isso existem as medidas de proteção contra descargas atmosféricas e outros surtos elétricos que veremos a seguir.

Normas aplicáveis a sistema fotovoltaicos sobre equipamento de proteção de descargas atmosféricas (raios)

Tratando-se de normas brasileiras, não existe ainda uma norma técnica aplicável exclusivamente a sistemas solares fotovoltaicos. Existe a norma “ABNT NBR 5419:2015 Proteção contra descargas atmosféricas” que trata sobre o item de forma geral para qualquer tipo de edificação e também a norma “ABNT NBR 16785:20197 Proteção contra descargas atmosféricas – Sistemas de alerta de tempestades elétricas”.

Lembramos também que a instalação de sistemas fotovoltaicos deve obedecer a norma “ABNT NBR 5410, Instalações elétricas de baixa tensão”.

Com base na NBR 5419, a avaliação das medidas protetivas necessárias, parte da avaliação do risco, enquadrados pela norma em quatro modelos.

• R1: risco de perda de vida humana
• R2: risco de perda de serviço ao público
• R3: risco de perda de patrimônio cultural
• R4: risco de perda de valores econômicos

Para cada um desses riscos devem ser calculados índices. Diversos parâmetros são considerados para obter estes índices, como localização, estruturas já existentes e entre outros. Com base nos valores obtidos, a norma estipula quais medidas preventivas são necessárias para tornar os riscos menores do que o risco tolerável.  

Estes riscos e a determinação das medidas preventivas necessárias devem ser estipulados por um projetista capacitado. Ele tem condições de analisar a norma, avaliar a incidências de descargas atmosféricas na região e dimensionar o sistema de proteção mais adequado.

Além desta norma, existem normas de referência internacional que podem ser analisadas, conforme complexidade da usina fotovoltaica a ser instalada.

Tipos de descargas atmosféricas que devem ser avaliadas

Quando os riscos do item anterior são analisados, eles devem levar em consideração ao menos  5 possíveis cenários de descargas atmosféricas, são eles:

• Descarga direta na estrutura;
• Descargas próximas à instalação;
• Descargas diretas a uma linha conectada a estrutura;
• Descargas próximas a uma linha conectada a estrutura; e
• Descargas atmosféricas em outra estrutura na qual a linha da primeira está conectada.

Também todo o entorno do sistema fotovoltaico deve ser analisado e não somente o sistema em si. Desde estruturas já existentes até o próprio meio ambiente. O sistema está em zonas descampadas? Próximos a grandes colinas? Quando tratamos de grandes sistemas fotovoltaicos, deve-se inclusive separar o sistema por zonas, para assim analisar os riscos para cada situação especificamente.

Densidade das descargas atmosféricas

Outro fator muito importante é a densidade da descarga atmosférica na região onde o sistema será instalado. O anexo F da parte 2 da NBR 5491 possui um mapa onde é possível ver estes índices. Abaixo vemos um mapa semelhante ao da norma. Percebemos que cada região possui características diferentes em relação as descargas atmosféricas.

Quais são os sistemas de proteção mais comum aplicados?

Ao dimensionar um Sistema de Proteção de Descargas Atmosféricas (SPDA) e outros equipamentos de proteção contra surtos, alguns elementos de proteção devem ser considerados. Abaixo veremos os principais.

1. Sistema de aterramento

O aterramento é basicamente um sistema que funciona transmitindo qualquer carga “extra” do sistema para o solo (terra). A ideia é que toda a edificação e estrutura forme uma malha de aterramento, unindo todos os pontos que podem sofrer com descargas elétricas até a terra.

2. Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)

O DPS também é um dispositivo que protege o sistema e seus equipamentos contra sobrecargas, sejam elas descargas atmosféricas, chaveamentos na rede elétrica (que pode ser um liga e desliga da concessionária, por exemplo) ou liga e desliga de motores elétricos.

A função do DPS é desviar o surto (sobrecargas) para a terra e deixar passar apenas a tensão que os equipamentos instalados são capazes de suportar. Ele fecha um curto circuito entre fase e terra desviando a corrente para o sistema de aterramento.

No sistema fotovoltaico deve-se ter pelo menos um DPS entre os módulos fotovoltaico e o inversor, e pelo menos um DPS entre o inversor e a rede elétrica. Dessa forma você protege tanto descargas provenientes da corrente contínua (que vem dos módulos), quanto da corrente alternada (que sai do inversor, e também vem da rede elétrica). Veja o esquema abaixo para entender.

Alguns inversores podem vir com o DPS do fotovoltaico (DPS FV) integrado. É o caso de inversores de potência acima de 10 kWp da marca ABB, que a Ecoa Energias Renováveis comercializa. Neste caso o inversor já possui proteção interna que faz a função do DPS FV.

Em alguns sistemas fotovoltaicos o DPS FV também pode vir acoplado a String Box (equipamento que recebe todo o arranjo, cabeamento, dos módulos fotovoltaicos).

Em grandes usinas solares fotovoltaicas o equipamento que recebe o arranjo dos módulos é chamado de String Combiner, ele também pode vir com DPS do fotovoltaico já integrado.

No esquema, também mostramos o DPS do quadro medidor, que é obrigatório por norma independente do estabelecimento possuir ou não fotovoltaico.

Existem diversos modelos e classes de DPS que são comercializados, apenas um profissional habilitado poderá dimensionar a proteção mais adequada para seu sistema fotovoltaico.

3. Para-raios:

Assim como os outros equipamentos de proteção, a função do para-raios é direcionar o excesso de descargas elétrica até o solo através da malha de aterramento. A diferença é que ele funciona de forma a atrair diretamente para si as cargas elétricas que cairiam sobre os equipamentos ou a edificação, evitando o impacto direto.

Um ponto relevante é tomar muito cuidado com o posicionamento destes equipamentos, para gerarem o mínimo de sombra possível nos módulos fotovoltaicos.

Vale ressaltar que o uso de para-raios é mais comum em usinas de grande porte situadas em regiões onde a densidade de descargas elétricas é muito alta.

3. Outros dispositivos

Ainda podem existir outros dispositivos para ajudar a mitigar riscos e danos ocasionados por descargas elétricas. Se a planta fotovoltaica possui uma operação em larga escala, onde manutenções preventivas são mais comuns, pode ser necessário instalar sistemas de detecção e alertas de raios. Estes se enquadram na norma “NBR 16785:2019 Proteção contra descargas atmosféricas – Sistemas de alerta de tempestades elétricas”.

O objetivo destes sistemas de aviso é principalmente preservar a vida humana. Geralmente as grandes usinas fotovoltaicas são em locais abertos e pode ser necessário deslocar funcionários e outras pessoas que estejam na área para áreas abrigadas durante uma tempestade.

Diferenças mais comuns entre grandes usinas fotovoltaicas e projetos residenciais

O quanto uma usina gera de energia solar fotovoltaica está diretamente ligado, entre outros fatores, a área de captação da radiação solar, ou seja, a área dos módulos fotovoltaicos. Quanto maior a área da usina, de forma generalista, mais suscetível a descargas atmosféricas a usina estará.

Quando falamos de sistemas residenciais geralmente a instalação do sistema fotovoltaico acontece em estruturas já previamente existentes. Nestes casos um profissional habilitado deve analisar a proteção contra descargas atmosféricas já existente na edificação e projetar medidas adicionais que funcionaram em conjunto após o sistema instalado.

No geral, a malha de aterramento de sistemas fotovoltaicos para residências é conectada diretamente na malha de aterramento já existente. Lembrando que um profissional habilitado deve validar se a malha existente tem condições de receber essa conexão. Além disso, é necessário o uso de DPS antes e depois do inversor fotovoltaico, conforme descrevemos no item 2. Já o uso de para-raios em sistemas fotovoltaicos residências é extremamente raro, já que a possibilidade de o sistema receber uma descarga direta é muito baixa.

Em se tratando de grandes usinas os cuidados devem ser redobrados. Geralmente são localizadas em terrenos descampados, muitas vezes em áreas agrícolas que podem possuir maior incidência de descargas atmosféricas. Nestes casos a usina terá sua própria malha de aterramento e pode ser necessário uso de para-raios, e, também de sistemas de alerta e avisos de tempestades.

Independente do tamanho da usina fotovoltaica uma boa prática é utilizar a própria estrutura metálica da usina para levar hastes de aterramento até o solo, ajudando a dissipar sobrecargas elétricas.

Análise de custo dos sistemas de proteção versus possíveis danos ao sistema

Em todo o projeto de sistema de proteção contra descargas atmosféricas é necessário avaliar a relação entre o custo da proteção em relação as possíveis perdas com ou sem as medidas protetivas.

Por isso, não é comum vermos para-raios em sistemas residências, por exemplo. A probabilidade de um raio cair em um sistema residencial é tão pequena que não vale o investimento neste tipo de sistema protetivo. O que temos que garantir sempre é eliminar o risco de perda de vida humana.

Já para usinas maiores, como o custo de todo o projeto em si já é mais elevado, pode fazer sentido a instalação até mesmo de medidas preventivas adicionais as estipuladas por norma.

Conclusão e o que exigir de empresas que instalam sistemas fotovoltaicos

Alguns itens relevantes não foram tratados especificamente neste texto. Como por exemplo, tipo de cabeamento, infraestrutura elétrica, marca e modelo de equipamentos utilizados na instalação do sistema fotovoltaico de forma geral.

Para mitigar ao máximo os riscos de danos por descargas elétricas, além de dimensionar um correto sistema preventivo, todos os itens do sistema fotovoltaico devem ser de boa qualidade, com certificados que comprovem sua eficiência e segurança. Uma boa instalação dos componentes também é de extrema importância. De nada adianta ter sistemas de proteção, se existirem cabos mal conectados, por exemplo.

Além disso, como já comentamos, todo o entorno do sistema e estruturas pré-existentes no local e em suas proximidades devem ser considerados. A localização do sistema também é um item de extrema importância, cada região do país possui densidades diferentes de descargas atmosféricas e de forma especifica o local pode ter algo que “atraia” maior quantidade de raios, como ser próximo a grandes colinas ou em áreas descampadas.

Como cada projeto é único e específico é necessário ter ao lado, profissionais habilitados e experientes. Antes de fechar negócio questione a empresa com relação ao corpo técnico, se existem engenheiros eletricistas e outros profissionais capacitados. Exija o registro do profissional no CONFEA/CREA.

Pergunte sobre as medidas preventivas dos equipamentos e do sistema fotovoltaico. Exija certificados dos equipamentos e também um documento que comprove que a instalação foi checada e está conforme especificada em projeto.

Um bom projetista, vai além de respeitar normas técnicas, ele deve ter o discernimento de avaliar todas as possibilidades independente se previstas por norma ou não.

Se precisar de profissionais habilitados para desenvolver seu projeto, entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis, clicando AQUI.