Os maiores fabricantes de placas solares atuantes no mercado Brasileiro
No nosso último post contamos um pouco sobre o processo de fabricação das placas solares e os seus insumos, você pode ler ele AQUI. Hoje vamos falar um pouco sobre o mercado e quem são os fabricantes mais atuantes.
Os maiores fabricantes de módulos solares do mundo
Para começar, apontar com toda a certeza os maiores
fabricantes de módulos solares do mundo não é uma tarefa fácil. Hoje, diversas
empresas terceirizam parte de sua produção, o que pode “confundir” um pouco os
dados gerados. Às vezes, vemos empresas com remessas de módulos superiores ao
número de produção, ou vice-versa. Além disso, outro desafio, é a divulgação ou
não dos dados relatados pelas empresas do setor fotovoltaico.
Dito isso, vale ressaltar que a diferença entre os 10 primeiros colocados do ranking é modesta em relação ao 11º. O que nos permite concluir que a estimativa divulgada dos maiores fabricantes de 2018 está correta. Abaixo segue a lista.
Lista dos 10 maiores fabricantes de módulos solares do mundo de 2018. Fonte: PV Tech.
A posição do primeiro colocado não é questionada e nem é uma
surpresa. A JinkoSolar ainda tem uma diferença modesta em relação a segunda
colocada, JA Solar. Vale lembrar que a JA Solar em 2017 ocupava a 4ª posição do
ranking, tendo uma melhora significativa.
Fica nítido também a dominância do mercado asiático, principalmente o chinês, na fabricação de módulos fotovoltaicos. Destacamos que a Canadian Solar, apesar de ter o Canadá como país de origem, tem sua maior fabricação de módulos na China. Da lista, quem realmente aparece fora do mercado asiático é a First Solar, empresa americana.
Domínio dos chineses na fabricação de painéis solares: entenda
Nove entre as dez empresas citadas são de operação asiática.
Ainda, a China representa cerca de 90% da fabricação de módulos solares
fotovoltaicos. Mas, por qual motivo?
A principal razão, além é claro de a China ser uma potência
mundial econômica, é o próprio mercado chinês. Devido aos incentivos fiscais e
competitividade no país, apenas fabricantes chineses fornecem para a China.
Além disso, só a China consome aproximadamente 50% da produção global de
módulos fotovoltaicos, atualmente.
Então, podemos estimar que os fabricantes chineses continuarão dominando o mercado por pelo menos a próxima década.
Market Share no Brasil
Já falamos dos líderes mundiais de fabricantes de módulos fotovoltaico.
Mas será que o mercado brasileiro é dominado pelos maiores do mundo?
Para esta análise, separamos dados da pesquisa da Greener divulgados no começo de 2019, que mostram o Market Share de módulos fotovoltaico no Brasil. Os dados são referentes a importação somados a fabricação nacional.
Gráfico 1: participação no mercado brasileiro dos fabricantes de módulos fotovoltaicos. Fonte: pesquisa executada e divulgada pela Greener 2019/01.
Vemos uma dominância da Canadian Solar no mercado brasileiro.
Uma parcela disso se deve ao fato da empresa ter fábrica de módulos
fotovoltaicos no Brasil, o que a enquadra nos requisitos de financiamento do Banco
Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social – BNDES, uma vez que atende
preenche o conteúdo mínimo de nacionalização do produto.
A Canadian em 2016 inaugurou em Sorocaba a maior fábrica de módulos fotovoltaicos do Brasil. A planta tem a capacidade de entregar anualmente cerca de 400 MW de módulos feitos no Brasil. A Ecoa Energias Renováveis já visitou a fábrica, confira AQUI.
As cinco fabricantes que aparecerem nos dados da Greener como dominantes do mercado brasileiro, estão entre as oito maiores do mundo.
[rock-convert-cta id=”8272″]
Capilaridade das empresas no Brasil
Diferente do Market Share, que fala em quantidade de módulos quem domina o mercado, a capilaridade mostra a porcentagem das empresas que utilizam determinada marca do módulo. A seguir, apresentamos gráfico com os dados divulgados pela Greener:
Gráfico 2: capilaridade das empresas fabricantes de módulos fotovoltaicos. Fonte: pesquisa Greener 2019/01.
Sem surpresas a Canadian Solar segue como sendo preferência
na maioria das empresas do setor. A BYD que não aparece entre as cinco com
maior participação do mercado, aparece em segundo lugar como escolha da maioria
das empresas.
“Isso se deve ao alto reconhecimento tecnológico que a BYD
oferece ao seu público. A marca é renomada mundialmente e é líder na fabricação
de carros elétricos no mundo. No Brasil, a BYD traz essa pegada mais tecnológica
quando fornece módulos half-cell e vidro-vidro, por exemplo.” Explica Fábio
Luciano Chaves, um dos acionista da Ecoa Energias Renováveis.
Tendência do mercado para os próximos anos
O mercado de energia solar fotovoltaica continua crescendo
exponencialmente. Diversos fabricantes surgem para atender estas demandas.
Porém, as empresas citadas neste post já são consolidadas e devem se manter por
muito tempo entre os grandes nomes de fabricantes de módulos fotovoltaicos.
“Do ponto de vista de tecnologia, atualmente os módulos solares fotovoltaicos são vistos como comodities e sofrem influência impactante com a variação do dólar. Atualmente a Ecoa Energias Renováveis comercializa em seus projetos marcas Tier 1, que representam maior confiabilidade no que diz respeito à saúde financeira das empresas que estão nessa lista.” Analisa André Krause, também acionista da Ecoa Energias Renováveis.
Uma das conclusões divulgadas pela Greener no relatório 2019/01 é que “Apesar do forte crescimento da Geração Distribuída em 2018, a geração de energia elétrica proveniente de sistemas fotovoltaicos conectados à rede ainda representa menos de 0,3% da energia elétrica consumida no mercado cativo no Brasil. Dessa forma, é possível notar que ainda há espaço para forte crescimento do mercado.”
No nosso último post contamos um pouco sobre o processo de fabricação das placas solares e os seus insumos, você pode ler ele AQUI. Hoje vamos falar um pouco sobre o mercado e quem são os fabricantes mais atuantes.
Os maiores fabricantes de módulos solares do mundo
Para começar, apontar com toda a certeza os maiores
fabricantes de módulos solares do mundo não é uma tarefa fácil. Hoje, diversas
empresas terceirizam parte de sua produção, o que pode “confundir” um pouco os
dados gerados. Às vezes, vemos empresas com remessas de módulos superiores ao
número de produção, ou vice-versa. Além disso, outro desafio, é a divulgação ou
não dos dados relatados pelas empresas do setor fotovoltaico.
Dito isso, vale ressaltar que a diferença entre os 10 primeiros colocados do ranking é modesta em relação ao 11º. O que nos permite concluir que a estimativa divulgada dos maiores fabricantes de 2018 está correta. Abaixo segue a lista.
Lista dos 10 maiores fabricantes de módulos solares do mundo de 2018. Fonte: PV Tech.
A posição do primeiro colocado não é questionada e nem é uma
surpresa. A JinkoSolar ainda tem uma diferença modesta em relação a segunda
colocada, JA Solar. Vale lembrar que a JA Solar em 2017 ocupava a 4ª posição do
ranking, tendo uma melhora significativa.
Fica nítido também a dominância do mercado asiático, principalmente o chinês, na fabricação de módulos fotovoltaicos. Destacamos que a Canadian Solar, apesar de ter o Canadá como país de origem, tem sua maior fabricação de módulos na China. Da lista, quem realmente aparece fora do mercado asiático é a First Solar, empresa americana.
Domínio dos chineses na fabricação de painéis solares: entenda
Nove entre as dez empresas citadas são de operação asiática.
Ainda, a China representa cerca de 90% da fabricação de módulos solares
fotovoltaicos. Mas, por qual motivo?
A principal razão, além é claro de a China ser uma potência
mundial econômica, é o próprio mercado chinês. Devido aos incentivos fiscais e
competitividade no país, apenas fabricantes chineses fornecem para a China.
Além disso, só a China consome aproximadamente 50% da produção global de
módulos fotovoltaicos, atualmente.
Então, podemos estimar que os fabricantes chineses continuarão dominando o mercado por pelo menos a próxima década.
Market Share no Brasil
Já falamos dos líderes mundiais de fabricantes de módulos fotovoltaico.
Mas será que o mercado brasileiro é dominado pelos maiores do mundo?
Para esta análise, separamos dados da pesquisa da Greener divulgados no começo de 2019, que mostram o Market Share de módulos fotovoltaico no Brasil. Os dados são referentes a importação somados a fabricação nacional.
Gráfico 1: participação no mercado brasileiro dos fabricantes de módulos fotovoltaicos. Fonte: pesquisa executada e divulgada pela Greener 2019/01.
Vemos uma dominância da Canadian Solar no mercado brasileiro.
Uma parcela disso se deve ao fato da empresa ter fábrica de módulos
fotovoltaicos no Brasil, o que a enquadra nos requisitos de financiamento do Banco
Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social – BNDES, uma vez que atende
preenche o conteúdo mínimo de nacionalização do produto.
A Canadian em 2016 inaugurou em Sorocaba a maior fábrica de módulos fotovoltaicos do Brasil. A planta tem a capacidade de entregar anualmente cerca de 400 MW de módulos feitos no Brasil. A Ecoa Energias Renováveis já visitou a fábrica, confira AQUI.
As cinco fabricantes que aparecerem nos dados da Greener como dominantes do mercado brasileiro, estão entre as oito maiores do mundo.
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Capilaridade das empresas no Brasil
Diferente do Market Share, que fala em quantidade de módulos quem domina o mercado, a capilaridade mostra a porcentagem das empresas que utilizam determinada marca do módulo. A seguir, apresentamos gráfico com os dados divulgados pela Greener:
Gráfico 2: capilaridade das empresas fabricantes de módulos fotovoltaicos. Fonte: pesquisa Greener 2019/01.
Sem surpresas a Canadian Solar segue como sendo preferência
na maioria das empresas do setor. A BYD que não aparece entre as cinco com
maior participação do mercado, aparece em segundo lugar como escolha da maioria
das empresas.
“Isso se deve ao alto reconhecimento tecnológico que a BYD
oferece ao seu público. A marca é renomada mundialmente e é líder na fabricação
de carros elétricos no mundo. No Brasil, a BYD traz essa pegada mais tecnológica
quando fornece módulos half-cell e vidro-vidro, por exemplo.” Explica Fábio
Luciano Chaves, um dos acionista da Ecoa Energias Renováveis.
Tendência do mercado para os próximos anos
O mercado de energia solar fotovoltaica continua crescendo
exponencialmente. Diversos fabricantes surgem para atender estas demandas.
Porém, as empresas citadas neste post já são consolidadas e devem se manter por
muito tempo entre os grandes nomes de fabricantes de módulos fotovoltaicos.
“Do ponto de vista de tecnologia, atualmente os módulos solares fotovoltaicos são vistos como comodities e sofrem influência impactante com a variação do dólar. Atualmente a Ecoa Energias Renováveis comercializa em seus projetos marcas Tier 1, que representam maior confiabilidade no que diz respeito à saúde financeira das empresas que estão nessa lista.” Analisa André Krause, também acionista da Ecoa Energias Renováveis.
Uma das conclusões divulgadas pela Greener no relatório 2019/01 é que “Apesar do forte crescimento da Geração Distribuída em 2018, a geração de energia elétrica proveniente de sistemas fotovoltaicos conectados à rede ainda representa menos de 0,3% da energia elétrica consumida no mercado cativo no Brasil. Dessa forma, é possível notar que ainda há espaço para forte crescimento do mercado.”
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Placa Solar Fotovoltaica: processo de fabricação e seus insumos
Um sistema de geração de energia solar é composto por alguns componentes básicos. Entre estes, a placa solar fotovoltaica, um dos principais itens do sistema.
Você já deve ter ouvido mais de um nome para “placa”
fotovoltaica. Algumas referências falam módulo e outras painel. Então, qual a
diferença na nomenclatura? Na verdade placa e módulo se referem a mesma coisa.
O termo “placa” é mais coloquial, enquanto “módulo” é usado mais por
profissionais da área. Já a nomenclatura painel é mais usada para referir-se a
um conjunto de módulos ou placas. Vamos
seguir neste post com o termo usado por profissionais da área: módulo.
Diversas tecnologias são utilizadas na fabricação de um módulo solar fotovoltaico. Sua composição pode alterar conforme algumas características especificas, como no caso de ele ser bifacial, painel vidro-vidro, entre outros.
Vale ressaltar que estamos falando do módulo solar fotovoltaico,
diferente da placa solar usada para aquecimento de água. Mas como assim? Esta questão ainda gera
dúvidas e algumas confusões. A placa solar usada para aquecimento de água é
diferente do módulo solar usada para geração de energia elétrica. A placa para
aquecimento precisa de calor para aquecer a água, já o sistema de módulos
solares fotovoltaicos é “alimentado” por radiação solar. Ou seja, mesmo em dias nublados ou com chuva
é possível gerar energia.
Neste post vamos falar sobre Módulos Solares Fotovoltaicos.
Independente de sua finalidade, fabricar um módulo solar fotovoltaico exige diversas etapas e processos delicados. Um módulo é constituído de alguns insumos, em geral são eles: moldura de alumínio, vidro especial, encapsulante – EVA, células fotovoltaicas, backsheet e a caixa de junção, conforme imagem 1.
Imagem 1: Composição módulo solar fotovoltaico. Fonte: adaptado Portal Solar.
Vamos resumir neste post a função de cada um destes insumos e características sintetizadas do seu processo de fabricação das placas solares.
Célula fotovoltaica
A célula fotovoltaica é responsável pela geração de energia. Ela
é composta de materiais semicondutores, como o Silício. Quando a luz solar
(fótons) colide na placa acontece uma reação físico-química no material
semicondutor: as partículas de elétron do material se deslocam gerando corrente
elétrica. São materiais extremamente
delicados e possuem menos de 2mm de espessura.
Material encapsulante – EVA
A película encapsulante de um módulo solar é o primeiro item
adicionado ao processo afim de proteger a célula fotovoltaica contra
temperaturas extremas e umidade. Fabricado especificamente para o processo de
produção do módulo, o material é composto por um selante de cura rápida. O EVA (Etileno Acetado de Vinila) é o
material mais comum usado como encapsulante.
Vidro temperado especial
O vidro é o responsável por dar resistência mecânica a placa.
É ele que protege o módulo contra chuva de granizo por exemplo. É temperado e
sua espessura varia de 2 mm a 4 mm. Ele é diferente do vidro comum pois possui
baixo teor de ferro e é projetado para “deixar passar” o máximo de luz possível
e refletir o menos possível.
Backsheet
A tradução literal de backsheet
do inglês é “parte de trás”. Sua função é agir como isolante térmico e proteger
a célula solar. É feito de uma material plástico geralmente na cor branca. No
caso de módulos solares chamados vidro-vidro, esta camada é substituída por uma
camada de vidro especial.
Moldura de alumínio
Além de trazer robustez ao módulo, a moldura, geralmente
feita em alumínio, é responsável por garantir uma montagem prática e segura.
Ela evita que o módulo “torsa” danificando as células.
Caixa de junção
A caixa de junção é responsável por levar as conexões
elétricas das células fotovoltaicas para o exterior. Ela fica na parte de trás
do módulo e também já vem preparada com cabos e conector para fazer a
interligação entre painéis.
Entre os insumos o de maior custo para o processo de fabricação de um módulo solar é a célula solar fotovoltaica. Ela representa mais da metade do custo de fabricação. Na sequência temos o vidro com maior parcela no custo, representando 10%. Na imagem 2 você confere as porcentagens relativas ao custo de fabricação do módulo para cada insumo.
Imagem 2: porcentagens relativas ao custo de fabricação conforme insumo do módulo. Fonte dos dados: Portal Solar.
Resumo do processo de fabricação
Um módulo solar fotovoltaico deve resistir por décadas! A
garantia de eficiência dos fabricantes fica em torna de 25 anos. Após 25 anos o
módulo deve ainda ter eficiência mínima de 80%. Para garantir essa eficiência o
processo de fabricação deve ser bem controlado e com a melhor tecnologia.
Vamos ao passo a passo da fabricação?
Com os insumos em mãos o processo começa com a limpeza do
vidro. Deve ser minuciosa para garantir que não fique bolhas no processo e o
EVA descole do vidro. Numa segunda etapa é feita a interligação das células
fotovoltaicas, a parte mais delicada de todo o processo. Elas são conectadas através
de fios condutores de cobre ou alumínio.
Com o vidro extremamente limpo e a células interligadas, uma máquina posiciona as células sobre o vidro e o EVA. Este processo também é extremamente delicado, pois as células não podem sofrer danos no seu deslocamento e posicionamento.
Até aqui então foi montado a parte da frente do módulo: vidro, EVA e células. O próximo passo é soldar as células e criar a ligação elétrica entre elas. Este processo pode ser manual ou automatizado. Logo depois, a folha de EVA da parte de trás é posicionada e em seguida o backsheet.
Por fim os insumos estão prontos para a laminação, que vai
dar a proteção ao módulo. É nesta etapa também que o EVA derrete e se funde ao módulo.
A última etapa é fazer o corte das rebarbas, adicionar a caixa de junção e as
molduras em alumínio.
Na imagem 3 temos o resumo do processo de fabricação de um módulo solar fotovoltaico.
Imagem 3: resumo do processo de fabricação de um módulo solar.
Gostou de conhecer um pouco sobre os insumos e o processo de fabricação de uma placa solar fotovoltaica? Deixe seu comentário contando o que achou do nosso post.
Você sabia que é possível economizar mais de 90% na conta de energia com um sistema de energia solar fotovoltaico?
Tipos de estrutura de fixação para sistema fotovoltaico
Podemos resumir a composição de um sistema fotovoltaico em três grandes itens: módulos fotovoltaicos, inversor fotovoltaico e estrutura de fixação. Como o inversor e os módulos são os grandes responsáveis por transformar e gerar a energia do sistema, as estruturas de fixação acabam sendo pouco comentadas.
O que precisamos lembrar é que as estruturas de fixação têm o papel importante de garantir a longevidade, vida útil e segurança do sistema solar fotovoltaico.
A função das estruturas de fixação, como o próprio nome diz, é garantir a união entre os módulos fotovoltaicos e o local de sua instalação (telhado ou solo). A estrutura também deve garantir o correto posicionamento e inclinação dos módulos fotovoltaicos conforme previsto e dimensionado em projeto.
Um projetista especialista deve fazer o dimensionamento correto de cada estrutura, garantindo que ela assegure o sistema mesmo contra fortes intempéries.
Composição da estrutura de fixação e tipos de suporte para sistema fotovoltaico
Geralmente as estruturas de fixação são feitas de alumínio ou aço inoxidável. Nunca utilize estruturas com baixa proteção como aço carbono. Na Ecoa Energias Renováveis trabalhamos apenas com estruturas em alumínio.
Podemos separar os tipos de suporte de sistema em três:
perfis: estruturas principais;
suportes de fixação: função de unir os perfis ao telhado;
ganchos intermediários ou finais: função de unir os módulos ao perfil.
Cada tipo de estrutura varia conforme especificidades de cada projeto, que variam principalmente conforme local e material onde ocorrerá a instalação.
Montagem em telhado
Na Geração Distribuída um dos tipos mais utilizados de instalação é sistemas fotovoltaicos em telhado, também conhecido como instalações rooftop.
Nesse tipo de instalação a estrutura de fixação irá variar conforme tipo de telha em que o sistema será instalado.
Telha de barro
Nas telhas de barro (como as cerâmicas) existem dois principais modelos utilizados:
Modelo gancho: é fixado no caibro e passa por entre as telhas. um perfil é então fixado ao gancho e os módulos fotovoltaicos são fixados no perfil.
Foto 1: modelo estrutura de fixação tipo gancho. Fonte: Portal Solar.
2. Modelo com Parafuso Prisioneiro: o parafuso é colocado na onda superior da telha e passa até atingir o caibro onde é fixado.
Foto 2: modelo estrutura de fixação parafuso prisioneiro em sistema ECOA. Fonte: banco de imagens Ecoa Energias Renováveis.
O modelo gancho tem a vantagem de não precisar furar as telhas. Porém, nos anos de experiência da Ecoa Energias Renováveis, percebemos que os chamados de pós-obra para vazamentos em telhados eram maiores para este modelo de fixação. Hoje usamos o sistema com parafuso prisioneiro e vedamos ao redor do parafuso com poliuretano, o que evita infiltrações.
Telha fibrocimento
O modelo de fixação utilizado em telha fibrocimento geralmente é modelo com parafuso prisioneiro. Podemos dizer que este modelo de fixação pode ser usado para uma grande quantidade de modelos de telhas, desde que seja garantido a estanqueidade.
Essas coberturas podem possuir diversos modelos de telhas metálicas e por isso uma série de opções diferentes e adaptadas de estruturas de fixação. Destacamos dois principais modelos:
Supercola: é utilizada apenas em telhas metálicas. Basicamente a interface da estrutura de fixação é literalmente colada direto sobre as telhas. A cola deve ser específica para esta fixação.
Estrutura convencional: é aquela onde usaremos as estruturas de ganchos e terminais fixados em perfis. O modelo varia conforme tipo de telha. Abaixo mostramos um modelo para telhas metálicas onduladas ou trapezoidais:
Foto 4: modelo estrutura de fixação em telha metálica em sistema ECOA. Fonte: banco de imagens Ecoa Energias Renováveis.
A Ecoa Energias renováveis não utiliza o sistema com Supercola. Vemos que existem muitas variáveis passíveis de erro deste modelo para garantir a correta fixação do sistema como: superfície extremamente limpa e seca.
Montagem em laje
Quando a estrutura tiver que ser fixada diretamente em laje, o mais indicado é trabalhar com estrutura dos perfis em forma de triangulo. Para a fixação na laje dois modelos podem ser considerados:
Estrutura parafusada ou concreta na laje: quando o sistema fotovoltaico é projetado junto com a edificação que irá recebe-lo, o ideal é fazer a concretagem da espera do suporte de fixação junto a concretagem da laje.
Lastros de concreto: a estrutura é fixada em lastros de concreto, que garante a fixação da estrutura com o seu peso próprio.
Foto 5: sistema solar fotovoltaico instalado pela ECOA no Ágora Tech Park. Fonte: banco de dados Ecoa Energias Renováveis.
Montagem em solo
Geralmente sistemas fotovoltaicos fixados em estrutura de solo são de maior porte. Na Geração Centralizada este é o principal tipo de estrutura de fixação utilizado. Também vemos forte utilização na Mini Geração Distribuída.
As estruturas em solo podem ser fixadas com lastros de concreto (semelhante a instalação mostrada em laje), mas a maior parte dos projetos a estrutura é fixada em bases de concreto ou estacas.
Em estruturas de solo é possível fazer a instalação de um dispositivo chamado tracker. Esse equipamento faz com que os módulos fotovoltaicos mudem de orientação ao longo do dia, seguindo o movimento do sol. Para saber mais sobre tracker acesso no post clicando aqui.
Foto 6: usina solar fotovoltaica instalada pela ECOA para a Confeitaria Semente da Terra. Fonte: banco de dados Ecoa Energias Renováveis.
Estacionamento com cobertura de módulos fotovoltaicos
Uma alternativa bastante utilizada é usar a área de estacionamento descoberto para instalar os módulos do sistema fotovoltaico. Este modelo de fixação pode tornar o sistema mais custoso como um todo. Mas, lembre-se que você estará garantindo também cobertura para os carros. Então, ambas as funções e soluções que o sistema trará devem ser colocadas na “balança”.
Foto 7: sistema solar fotovoltaico instalado pela ECOA no Restaurante Glória. Fonte: banco de imagens Ecoa Energias Renováveis.
Outras aplicações
Um exemplo de fixação que difere das mais usuais são os casos de usinas flutuantes, sistemas fotovoltaicos em fachadas de edifícios, sistemas utilizados como brises de fachadas e entre outros.
Vale ressaltar que quanto mais complexa a utilização, mais critérios devem ser avaliados em projeto.
Foto 8: exemplo de usina flutuante no Brasil. Fonte: Portal Solar.
Conclusão
Mostramos neste post os principais modelos de estrutura de fixação para sistema solares fotovoltaicos. Podem existir uma série de diferentes soluções conforme especificidades de cada projeto.
Para os consumidores, é importante garantir a qualidade do material e do fornecedor. Vale questionar ao fornecedor se o produto é especificado para atender ao mercado brasileiro e se o sistema suporta ventos de até 120km/h.
Devido à importância das estruturas de fixação quanto a segurança e integridade do sistema, é necessário projetar sua estrutura com profissionais especialistas. Não fabrique sozinho sua estrutura ou compre de locais que não são especializados em sistemas solares fotovoltaicos. Sua estrutura deve resistir a forças estáticas, mecânica, a corrosão e entre outros. São muitos fatores a serem calculados e levados em consideração.
Se precisar instalar um sistema solar fotovoltaico conte com a Ecoa Energias Renováveis. Converse com nossos especialistas clicando AQUI.
Sistemas solares fotovoltaicos e raios: preciso me preocupar?
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.
Imagem 1: Densidade das descargas atmosféricas (descargas atmosféricas/km2/ano). Fonte: Núcleo de Monitoramento de Descargas Atmosféricas – ELAT.
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.
Imagem 2: Esquema de DPS e malha de aterramento. Fonte: adaptado de Clamper.
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.
Imagem 3: para-raios em usina solar fotovoltaica.
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.
No mês de outubro fizemos a nossa primeira instalação chamada Ground Mount, que significa “montagem no solo”. Esse é um tipo de instalação em que as placas fotovoltaicas são colocadas em uma estrutura diretamente no chão e não no telhado, como geralmente são as instalações.
Esta estrutura foi projetada para as condições específicas do cliente e por isso possui uma alavanca no qual se pode mover as placas na melhor posição de geração de energia conforme a estação do ano.
Ground Mounté uma opção com bastante procura, pois pode ser incorporada no próprio jardim, valorizando o imóvel, bem como trazendo um charme para a residência.
Dessa forma, oferecemos soluções de estruturas solares personalizadas, de acordo com as condições exclusivas de cada local e levando em consideração a preferência do cliente, seja em solo, garagem ou no telhado.
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Ótima semana!
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Olá, quero trabalhar com vendas e instalações de placas fotovoltaicas. Preciso de fornecedores para a região de Natal RN.
Grato
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Boa tarde , vocês trabalham com a placa fotovoltaica AE Solar , marca alemã , para geração para residência ? A 460 Wp.
A placa é top
Luíz Henrique
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