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.

Confira o texto na íntegra da publicação na revista DUO Joinville que tratamos mais sobre o investimento em energia fotovoltaica e sobre a legislação vigente.

Você já deve ter ouvido falar na geração de energia solar fotovoltaica. É cada vez mais comum o uso das placas solares em residências, comércios ou indústrias, tornando-a ainda mais presente nas nossas vidas. Isso se deve ao avanço das ofertas no mercado e o consequente barateamento da tecnologia.

O que talvez você não saiba ainda é o grande passo que foi dado em 2022 com a vigência da Lei Federal 14.300, conhecida como o Marco Legal da Micro e Minigeração de energia no Brasil. Essa lei trouxe a modernização que faltava para o setor de Geração Distribuída ganhar ainda mais tração no país. Isso porque transforma em lei o que antes era regulamentado pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), e traz aos consumidores muito mais segurança jurídica sobre as regras de seu funcionamento.

Um dos pontos sensivelmente afetados pela nova legislação diz respeito ao payback do investimento. Quando um cliente residencial, comercial ou industrial resolve investir em um sistema de geração de energia fotovoltaica, analisa, entre outros fatores, o retorno sobre o investimento, ou seja, o payback. Esse retorno é calculado levando em consideração a relação entre o valor pago pelo projeto e qual o retorno ele irá proporcionar ao longo dos anos.

Com a nova lei, esse retorno pode aumentar com o passar do tempo, a depender de quando você adquire o seu sistema, pois a partir de agora, será cobrado um percentual sobre o excedente de energia que é gerado e exportado para a rede da concessionária, conhecido como crédito de energia. Essa regra não se aplica para quem já possui o sistema em funcionamento ou para aqueles que fizerem seu projeto em até 12 meses da vigência da nova legislação. Para esses, o chamado “direito adquirido” será garantido até 2045.

Contudo, para os demais, a partir de 2023, os créditos de energia sofrerão uma tarifação progressiva, aumentando ano a ano e impactando o payback do investimento. Importante frisar que essa tarifação é sobre parte da componente de energia, e não sobre o valor total.

Para os investidores que geram sua energia no ponto de consumo, como na imagem acima, onde a instalação é no formato de Garagem Solar, esses impactos são pouco representativos, uma vez que a maior concentração de energia gerada é consumida instantaneamente, sem se transformar em créditos.

Com o aumento da produção pela utilização de novos equipamentos em nossas indústrias, pela inovação tecnológica que aplicamos nos comércios ou até mesmo pela prática do home office na pandemia, todos nós sentimos o consumo de energia saltar expressivamente. Soma-se a isso a falta de água nos reservatórios das usinas hidrelétricas, que nos obriga a utilizar energia mais cara das usinas térmicas.

Dessa forma, invariavelmente as contas de energia estão mais salgadas e o investimento em energia solar é mais do que nunca necessário. O relógio agora está contando!

Se você possui um sistema solar fotovoltaico talvez já tenha tido dúvidas na hora de interpretar sua fatura de energia. Principalmente no que diz respeito ao sistema de créditos.

A ANEEL exige que as concessionárias de energia disponibilizem demonstrativos com informações básicas sobre a energia injetada na rede da concessionária (créditos de energia) pelas unidades geradoras de energia solar fotovoltaica.

O objetivo do demonstrativo é expor de forma mais clara como são computados os créditos de energia no sistema da concessionária.

Neste post vamos explicar como emitir este demonstrativo e interpreta-lo usando como referência um demonstrativo emitido no site da principal concessionária de Santa Catarina, a Celesc.

Como acessar o demonstrativo

1. Acesse o site da Celesc: www.celesc.com.br. Na página inicial clique em “Acesse seus dados”.
2. Na segunda tela você deverá colocar o número da sua unidade consumidora (UC) e o CPF ou CNPJ registrado na unidade consumidora em questão. Verifique estes dados na fatura de energia que você deseja analisar.
3. O sistema da Celesc poderá solicitar uma senha. Se este é seu primeiro acesso ou se você esqueceu sua senha, clique em “alterar senha” ou “solicitar uma nova senha” conforme passo a passo do próprio site da Celesc.

4. Agora você já tem acesso ao menu de opções e serviços da Celesc disponíveis para o consumidor. No menu esquerdo clique em “Demonstrativo UC Geradora”.

5.O passo seguinte é informar o mês referência. O sistema apontará todos os registros do mês em questão e os meses anteriores a ele. Então, se você quiser um relatório completo, coloque o mês corrente.

6. Clique em “Emitir Demonstrativo” e pronto! O relatório será automaticamente baixado para seu computador em formato PDF. Se não o achar procure na sua pasta de downloads.

Agora que você já tem acesso ao seu demonstrativo vamos te guiar explicando cada uma das informações contidas nele. Aconselhamos você a iniciar a leitura dos próximos itens com seu demonstrativo em mãos ou aberto digitalmente.

Entendendo o conteúdo do demonstrativo

Caso seu sistema solar fotovoltaico não possua beneficiárias, ou seja, toda energia gerada pelo sistema atende apenas a própria unidade geradora, seu relatório será composto por apenas o demonstrativo de uma unidade consumidora.

Caso você possua uma ou mais beneficiarias, ou seja, você exporta créditos para outras unidades consumidoras, será emitido um relatório para cada unidade consumidora. Estes virão separados, porém em um mesmo documento PDF.

Abrindo o documento você encontra as informações dividias em um cabeçalho e partes numeradas de 1 a 4. Conforme consta no exemplo da imagem abaixo.

Agora vamos explicar o que compõe cada um desses itens.

• Cabeçalho composto por:

Número da UC
Nome registrado na UC
Endereço contendo: rua, cidade, estado e CEP

• 1. Demonstrativos de Créditos Utilizados – UC Geradora – expressos em kWh

Essa é a tabela onde contém todas as informações de créditos gerados, utilizados e o saldo. Também contém a energia consumida da concessionária e os meses de referência para cada informação. Vamos explicar cada um desses itens mais à frente deste mesmo post.

• 2. Total de créditos expirados no ciclo de faturamento

Você já deve saber que os créditos gerados por seu sistema solar fotovoltaico devem ser consumidos em um período máximo de 60 meses (5 anos). Então, caso você não os tenha consumido neste período, estes créditos aparecerão neste item. Se não existe créditos expirados o campo aparece vazio, conforme imagem abaixo.

• 3. Próxima parcela do saldo atualizado de créditos a expirar

Aqui aparece a parcela em kWh dos créditos a expirar e a data em que expirarão. Se não existem créditos a expirar o campo aparecerá vazio. Segue exemplo na imagem abaixo com crédito a expirar.

• 4. Última fatura

Aqui é o resumo que você também encontra na sua última fatura de energia. O resumo contém o saldo do mês em questão, o saldo acumulado de créditos de todos os meses e o saldo a expirar. Segue exemplo abaixo.

Entendendo o item 1. Demonstrativos de Créditos Utilizados – UC Geradora – expressos em kWh

Este é o item onde mostra todas as informações de entrada e saída de créditos de energia e da energia consumida da concessionária.

Para começar, você deve ter observado que em todas as colunas da tabela do exemplo contém no final a sigla “TP”. Essa sigla significa “todos os períodos”. Neste caso, o consumidor paga o mesmo pela energia independente do horário do dia. Alguns consumidores possuem diferentes tarifas de acordo com o horário de utilização (consumidores alocados na tarifa branca, por exemplo). Nestes casos as colunas ainda viriam separadas por horário com as siglas PT (ponta) e FP (fora ponta).

Agora, vamos explicar o que significa cada uma das seguintes colunas:

Referência: é o mês e o ano que aconteceu a movimentação.

Saldo Ant. Energia TP: se refere ao saldo de energia injetada (créditos) do mês anterior. Ou seja, esse número deve ser sempre igual ao Saldo Mês TP do mês anterior. Veja um exemplo abaixo:

Ativa Injet. TP: se refere a quantidade de energia injetada por seu sistema, ou seja, é o que sobrou de energia gerada. Lembre-se que a energia que você consumiu instantaneamente não aparece neste item, aqui aparece apenas a “sobra” de energia. Se você quiser saber quanto de energia no total seu sistema gerou, esta informação você encontra no aplicativo do seu inversor selecionando o mês em questão.

Se o relatório se refere a uma unidade consumidora apenas beneficiária, este item aparecerá zerado, pois obviamente não existe produção de energia na unidade em questão. O item também pode aparecer zerado no mês corrente pois o dado naturalmente ainda não foi computado.

Atv. Cons. TP: se refere ao consumo ativo na unidade consumidora. Em outras palavras é a quantidade de energia em kWh que a unidade consumidora usou da concessionária (neste caso, Celesc) no mês em questão.

Créd. Uti. no mês TP: é a quantidade de créditos que a unidade consumidora utilizou no mês em questão. É interessante lembrar que aqui a quantidade fica limitada a taxa mínima da concessionária, que varia conforme entrada de energia:

• Monofásica: 30 kWh
• Bifásica: 50 kWh
• Trifásica: 100 kWh

No exemplo em questão, a entrada é trifásica, então o crédito utilizado fica limitado a taxa mínima de 100 kWh e por isso não cobre o consumo inteiro. Veja a explicação na imagem abaixo:

Saldo Mês TP: se refere ao saldo final de créditos atualizado. Ele vai ser a soma do “Saldo Ant. Energia TP”, com a taxa mínima (que não foi utilizada nos créditos) e com os créditos gerados relativos daquele mês para a unidade consumidora em questão. Se colocarmos uma fórmula, ficaria assim:

Saldo Mês TP = Saldo Ant. Energia TP + (Ativa Injet. TP – At. Cons. TP)*(% que a UC recebe de crédito) + Taxa mínima

A porcentagem que a UC recebe de créditos é estipulado quando o sistema foi cadastrado na concessionária, isto se existem beneficiárias. Caso o sistema seja apenas composto pela unidade geradora, a porcentagem é de 100% (1).

No exemplo que estamos usando o sistema foi cadastrado para a unidade geradora receber 7% (0,07) dos créditos e a unidade beneficiária receber 93%.

Agora, vamos fazer uma conta juntos do exemplo em questão. Vamos utilizar o mês 02/2020 de referência.

Saldo Transf. TP: é a quantidade de créditos transferidos para outra titularidade.Essa transferência só acontece caso o contrato seja cancelado e você possua saldo de créditos. Ou ainda, caso o sistema se enquadre em uma geração compartilhada composta por cooperativas ou associações.

Crédito Recebido TP: são os créditos recebidos dentro da unidade consumidora em questão no referido mês (incluindo o crédito utilizado e não utilizado). Neste caso deve-se somar os créditos utilizados no mês, com o saldo final acumulado do mês e descontado o saldo anterior, para assim ficar apenas o crédito total recebido no mês. Em fórmula ficaria assim:

Crédito Recebido TP = Saldo Mês TP + Créd. Uti. no mês TP – Saldo Ant. Energia TP

Vamos novamente a um exemplo prático na mesma referência de mês.

Algumas observações finais importantes

Os cálculos feitos do exemplo em questão são particulares para este caso específico. Você pode usar esse texto como guia, mas ele pode apresentar pequenas diferenças de interpretação. A taxa mínima do seu sistema pode ser diferente, assim como o percentual de crédito que fica na unidade geradora.

Esperamos ter conseguido ajudar você a entender melhor os dados dos créditos de energia gerados por seu sistema.

Energia solar vai se tornar cada vez mais comum, diz especialista – Conteúdo publicado da CNN Brasil.

Em entrevista à CNN, o coordenador da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar) Guilherme Susteras falou sobre o crescimento da energia solar no Brasil.

O especialista destacou que a área praticamente dobra de tamanho todo ano. “Isso muito por conta do aumento das tarifas de energia e da redução do custo da tecnologia, fazendo com que os sistemas sejam cada vez mais viáveis para o maior número de pessoas e empresas”.

Guilherme apontou que a energia solar tem se democratizado: “Mais de metade dos novos sistemas são investimentos de famílias de classe C e D”.

Entre os benefícios da energia solar, ele destacou que são sociais, econômicos e ambientais. “Redução do uso das termas elétricas, evitar investimento em novas linhas de transmissão e distribuição, redução das perdas, geração de emprego e renda”.