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:

1. perfis: estruturas principais;
2. suportes de fixação: função de unir os perfis ao telhado;
3. 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:

1. 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.

2. Modelo com Parafuso Prisioneiro: o parafuso é colocado na onda superior da telha e passa até atingir o caibro onde é fixado.

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.

Coberturas metálicas

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:

1. 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.
2. 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:

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:

1. 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.
2. Lastros de concreto: a estrutura é fixada em lastros de concreto, que garante a fixação da estrutura com o seu peso próprio.

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.

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”.

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.

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.

Amazon expande projetos de energia renovável e terá fazenda solar no Brasil – Conteúdo publicado pela CNN Brasil

A Amazon.com disse nesta quarta-feira (21) que adicionará 2,7 gigawatts em capacidade de produção de energia limpa por meio de dezenas de novos projetos ao redor do globo, o que inclui uma fazenda fotovoltaica no Brasil.

O anúncio de 71 novos projetos no segmento renovável, totalizando agora 379, vem em meio ao objetivo da varejista de utilizar 100% de energia renovável nos negócios até 2025.

A Amazon espera gerar 50 mil gigawatts-hora (GWh) de energia limpa por meio de todo o seu portfólio, o equivalente a abastecer 4,6 milhões de residências norte-americanas por ano.

Os novos projetos incluem, por exemplo, três usinas de grande escala no Estado indiano do Rajastão, com capacidade de 420 megawatts (MW), projetos solares em telhados na França e na Áustria e seu primeiro parque solar na Polônia.

Amazon terá fazenda solar no Brasil

Além disso, a Amazon anunciou seu primeiro projeto de energia renovável na América do Sul, uma fazenda de energia solar de 122 MW de capacidade.

A expectativa da varejista é gerar 850 empregos no Brasil durante a fase de construção do projeto, com mais 30 vagas permanentes quando a fazenda estiver operacional.

A empresa ainda afirmou que o projeto inclui investimentos de 2 milhões de reais em programas ambientais durante a construção da fazenda visando a promoção da biodiversidade.

O local da fazenda não foi divulgado no comunicado.

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.

A partir de 2015, as contas de energia passaram a trazer uma novidade: o sistema de Bandeiras Tarifárias.

O sistema possui três bandeiras: verde, amarela e vermelha – as mesmas cores dos semáforos –  e indicam se a energia custa mais ou menos, em função das condições de geração de eletricidade:

Bandeira verde: condições favoráveis de geração de energia. A tarifa não sofre nenhum acréscimo;

Bandeira amarela: condições de geração menos favoráveis. A tarifa sofre acréscimo de R$ 0,020 para cada quilowatt-hora (kWh) consumidos;

Bandeira vermelha – Patamar 1: condições mais custosas de geração. A tarifa sofre acréscimo de R$ 0,030 para cada quilowatt-hora kWh consumido.

Bandeira vermelha – Patamar 2: condições ainda mais custosas de geração. A tarifa sofre acréscimo de R$ 0,035 para cada quilowatt-hora kWh consumido.

O sistema de bandeiras é aplicado por todas as concessionárias conectadas ao Sistema Interligado Nacional – SIN. A partir de 1º de julho de 2015, o sistema de bandeiras passou a ser aplicado também pelas permissionárias de distribuição de energia.

Fonte: ANEEL