Quando o assunto é energia solar a Ecoa Energias Renováveis está sempre presente. E não poderia ser diferente com a maior feira da América do Sul para o setor solar, a Intersolar South America.

O evento, que acontece em São Paulo, sempre é uma ótima oportunidade para ficar por dentro das novidades no mercado e também para troca de ideias e experiências com profissionais da área.

Além dos acionistas da Ecoa Energias, Rodrigo, Fábio e André, tivemos a companhia do Pedro, representando a Tritec, empresa multinacional em que a Ecoa Energias Renováveis foi incorporada no ano passado.

O produto com maior visibilidade da feira deste ano na verdade não foi nenhuma surpresa: placas solares bifaciais. A tecnologia já havia sido apresentada em 2016, na mesma feira, e ganhou maior visibilidade este ano pela evolução de sua aplicabilidade no mercado e performance.

Por isso, hoje nosso post é dedicado a essa tecnologia! Quer conhecer melhor as placas bifaciais? Então vamos lá!

O que é um painel solar fotovoltaico bifacial?

Os painéis solares bifacias, como o próprio nome já diz, possuem a capacidade de absorver radiação em ambos os lados. Eles são capazes de absorver a luz solar que é refletida do solo e de outras superfícies.

Para entender melhor, vamos voltar um pouco no tempo.

[rock-convert-pdf id=”6723″]

Histórico das placas bifaciais

O conceito de placas solares bifaciais não é novo. Na verdade, o primeiro painel solar criado e divulgado, em 1954, era bifacial. Mas por que, então, esse conceito só ganhou atenção nos últimos anos?

Primeiro vamos lembrar do que é composto uma placa solar. As placas mais convencionais e encontradas em maior escala no mercado são produzidas basicamente com os insumos da imagem abaixo:

Você poderia imaginar, pela composição da placa, que se substituirmos o “Backsheet” por um outro vidro especial, o que já acontece com algumas placas com composição vidro-vidro, ela já se tornaria uma placa bifacial. Porém, isso não acontece. Na verdade, a própria célula fotovoltaica (em azul na imagem acima), pelo processo de fabricação mais convencional, não gera energia nos dois lados, apenas em um. Vamos entender por que isso acontece?

Durante muito tempo, a tecnologia usada para produzir a maioria das células fotovoltaicas presentes hoje no mercado era a “Aluminum back-surface field” – AI-BSF. O que significa, de forma simplificada, que a superfície traseira das células produzidas com essa tecnologia é em alumínio. E o que isso tem a ver com placas bifaciais? O alumínio não permite a passagem de luz, e assim, na sua estrutura convencional, estas células não captam radiação pela parte de trás. Veja a composição de uma célula padrão na próxima imagem.

Com o crescente estudo sobre o tema e a rápida evolução do mercado solar, as empresas começaram a desenvolver tecnologias viáveis para comercializar em massa as placas bifaciais.

Há 10 anos atrás, a Panasonic foi uma das primeiras empresas a lançar placas solares bifaciais no mercado em grande escala. E, no Brasil, foi a partir de 2016 que elas começaram a aparecer no mercado de forma mais difundida.

O que facilitou este avanço foi justamente o fato de que as tecnologias do mercado, além da AI-BSF, já são, de alguma maneira, bifaciais ou podem se tornar com “pequenos” ajustes. A vantagem é que a maioria dos componentes responsáveis por gerar energia, como o Silício, já são transparentes em sua composição natural. Porém, o desafio é conseguir criar um modelo aplicável e eficiente. 

Tecnologia das placas bifaciais

Existem, basicamente, 3 tecnologias que estão entre as mais usadas para produção de céluas bifaciais: p-PERC, n-PERT e a HJT (Hetero-Junction technology). Sobre a estrutura das placas, a maioria é composta por vidro-vidro e uma pequena parcela delas é vidro na frente e a parte traseira com outro tipo de película transparente.

• P-PERC

A tecnologia P-PERC não é nova, mas ficou mais difundida depois do aquecimento do mercado. O que facilitou a utilização desta tecnologia para placas bifaciais é que pequenas modificações no processo de produção já tornam as células bifacais. Porém, o processo ainda exige uma “fina” grade local de BSF, o que gera certa “sombra” na célula. Como conclusão, a tecnologia é excelente, porém ainda não é a melhor do mercado em termos de eficiência.

• N-PERT

Já as células do tipo N-PERT tem vantagens em termos de eficiência quando comparadas com as do tipo P. Isso acontece, basicamente, porque nenhuma camada de BSF é necessário na parte traseira da célula. Sendo assim, todas as células do tipo N já são bifaciais por natureza. Por essa tecnologia ainda não ser amplamente difundida o processo de fabricação do produto ainda é muito caro. Sua eficiência é de 10% a 20% maior do que o tipo P-PERC.

• HJT

Por último, a tecnologia HJT foi desenvolvida e patenteada pela SANYO (hoje Panasonic), porém, em 2010, essa patente expirou e gerou oportunidade para outros fabricantes investirem na tecnologia. Ela se difere um pouco mais em relação a outras do ponto de vista do seu processo de fabricação. O custo de seus componentes é mais alto do que as outras tecnologias, mas também são as mais eficientes. Provavelmente, com a evolução da tecnologia e sua disseminação no mercado, o processo se tornará mais barato.

Quais são os fabricantes no mercado e modelos de placas?

Diversos fabricantes já aderiram a produção de placas solares bifaciais. Vamos citar cinco exemplos que estão entre os maiores fabricante do mundo.

• JinkoSolar

Em fevereiro deste ano a JinkoSolar anunciou o módulo bifacial chamado “Swan”. De acordo com o fabricante, a placa possui um rendimento a mais de 5% a até 25% pela parte traseira. A potencia de saída da placa na parte frontal é de até 400W. A tecnologia usada para fabricação desta placa é a PERC e a garantia de eficiência do módulo é de 30 anos. 

• Trina Solar

A Trina possui o modulo bifacial Duomax Twin. De acordo com o fabricante, a parte traseira pode gerar até 30% a mais de energia. A estrutura é feita de vidro-vidro.

O modulo monocristalino de 72 células possui potencia de saída de 385-405W. E a tecnologia utilizada também é a PERC.

Em julho deste ano, a Trina Solar anunciou a produção em massa de novos módulos bifaciais. Estes serão também de vidro duplo i-TOPCon, porém com tecnologia tipo N.

• Canadian

A Canadian está entre as líderes da indústria no setor mundial. Com amplo conhecimento na fabricação de módulos de vidro duplo, eles desenvolveram módulos bifaciais com potência de saída de até 430W.

Um exemplo é o módulo chamado de BiHiku, desenvolvido com a tecnologia de células policristalinas PERC. Em condições perfeitas de uso ele pode gerar até 30% de energia a mais pela parte de trás.

• Jinergy

Agora, vamos a tecnologia considerada a mais ponta de linha hoje no mercado, a tecnologia HJT. E como exemplo, citamos os módulos JNHM72, da Jinergy que possuem um range de potencia de 415 até 435W. Por ser bifacial, a parte de trás do módulo, de acordo com o fabricante, pode aumentar de 10 a 35% a geração de energia.

• LONGi Solar

Nosso último destaque é para os módulos lançados pela LONGi em maio de 2019, numa nova geração de células PERC.  Tivemos a oportunidade de conhecer este lançamento na Intersolar. O módulo Hi-MO4 tem batido recordes de performance, chegando a uma potência de até 435W. A parte traseira gera até 25% a mais de energia. Abaixo imagem que tiramos do módulo exposto na Intersolar.

Aplicabilidade do painel solar fotovoltaico bifacial

Os painéis bifaciais inicialmente surgiram com foco em aplicações BIPV (Building Integrated Photovoltaic), que é a prática de incorporar o painel solar na construção. Outra aplicação comum é para situações onde a maior parte da energia solar é a luz solar difusa (aquele que bate em algum ponto e volta).

A grande queda no custo do vidro solar, usado na fabricação dos painéis, fez com que a aplicação das bifaciais se estendesse. Os módulos bifaciais estão começando a se tornar viáveis para as mais diversas aplicações, como pontos de ônibus, plataformas, coberturas, paredes, cercas entre outros.

Mas, aonde os bifaciais estão ganhando cada vez mais espaço é para instalações em solo, especialmente em usinas de geração distribuída. Isto porque é onde conseguimos ver maiores benefícios. O solo reflete luz que é captada pela parte de trás do módulo. Ao contrário de instalações em telhados, em que a parte traseira fica muito próxima do telhado e recebe pouca ou nenhuma luz.

Vale ressaltar, que apesar de alguns fabricantes falaram em um aumento de até 30% na fase traseira no painel, estes 30% são em condições perfeitas. Um média mais aproximada de situações reais de uso é que o aumento de potencia fique perto de 10%.

Em janeiro deste ano a Cooperation Unisun Energy, da Holanda, anunciou que o projeto da usina Zonnepark Rilland com 11,75 MW, feito com uso de módulos bifaciais tipo N da marca Jolywood foi conecta a rede. Foi a primeira e maior usina solar em grande escala construída com módulos solares bifaciais tipo N na Europa. Imagem abaixo.

Esperamos que com o desenvolvimento crescente destas tecnologias, o custo dos painéis bifaciais fique cada vez mais baixo e possam ser utilizados em maior escala.

E você, já pensou em gerar sua própria energia a partir do sol? Que tal fazer uma simulação do quanto você pode economizar no nosso site? Acesse AQUI.

Referências:
Photovoltaic-Institute Berlin
Portal Solar
Unisun – Imagem de Capa

A energia solar fotovoltaica é aquela obtida através da captação da luz do sol. Ela é gerada por meio de materiais semicondutores presentes na célula fotovoltaica, um dos principais componentes de um painel solar. Essa forma de geração de energia cresce de maneira exponencial e a cada ano se torna mais atraente para as residências brasileiras.

Um sistema de energia solar fotovoltaico não possui um funcionamento complicado, mas, tudo que é novo precisa ser esclarecido e bem estudado.

Depois de instalado um sistema de energia solar fotovoltaico é natural surgirem algumas dúvidas, principalmente com relação aos dados de geração de energia. Isso acontece porque nem todos os dados de geração aparecem na fatura de energia do micro e mini gerador. O que às vezes passa despercebido é o que chamamos de consumo instantâneo.

Ao longo dos anos, notamos que a dúvida sobre os dados de geração é recorrente. Por isso vamos esclarecer aqui alguns conceitos, como consumo instantâneo e energia injetada do sistema solar fotovoltaico!

Consumo instantâneo

É o que geramos de energia pelo sistema fotovoltaico e consumimos instantaneamente. Se você está com ar condicionando ligado, ele está consumindo energia instantaneamente, assim como outros aparelhos ligados neste momento como: geladeira, maquinários diversos em sua empresa, ou até mesmo fornos em sua indústria.

Energia injetada

Já a energia injetada na rede é aquela que não foi usada no consumo instantâneo. Ou seja, seu sistema gerou mais energia do que precisava e, assim, injetou energia na rede da concessionária, gerando o que chamamos de créditos. Estes créditos podem ser usados em até 5 anos.

Total da energia gerada pelo seu sistema fotovoltaico

O total de energia que seu sistema gera pode ser acompanhado nos dados de monitoramento do seu sistema. Por exemplo, no caso de inversores da marca ABB, o aplicativo é o Aurora Vision, acesse AQUI para descobrir mais sobre esse aplicativo. Já para inversores da marca Fronius, o acesso é por AQUI. Para visualizar sua geração de energia é necessário inserir os dados de Login e Senha. O total de geração é a soma do consumo instantâneo com a energia injetada. Este dado não vem na sua fatura de energia, pois, como pudemos observar, a energia instantânea não passa pelo relógio medidor.

[rock-convert-pdf id=”6893″]

Entendendo a fatura de energia

Para entender uma fatura de energia de uma unidade consumidora que possui sistema solar fotovoltaico, nada melhor do que um exemplo prático. Abaixo um exemplo de fatura de energia da Celesc, a principal concessionária de Santa Catarina.

Vamos aproximar cada um dos itens de 1 a 5, que são os mais relevantes para o assunto em questão.

Agora, vamos à explicação de cada um dos itens.

1. Consumo Total Faturado 232 kWh: corresponde ao total de energia que você utilizou da concessionária no período de leitura da fatura. É a energia que, neste caso, a Celesc forneceu quando o sistema solar fotovoltaico não gerou energia suficiente para abater o seu consumo. Por exemplo, à noite, quando o sistema fotovoltaico não gera energia, então utilizamos energia da rede.
2. Dados do Faturamento: descrição das tarifas aplicadas, bandeiras e créditos abatidos. A fatura hoje vem com o valor relativo do uso da rede (TUSD), separado do valor da tarifa de energia (TE). Isto porque ainda é cobrado o ICMS sobre a TUSD quando o crédito do sistema é devolvido, e no caso da TE, temos isenção do ICMS. Ainda, no caso desta fatura, que é de um cliente residencial, o valor da energia é mais barato até o consumo dos primeiros 150 kWh (incidência de 12% de ICMS), por isso a descrição do consumo vem separada (150 + 82 kWh), pois o valor é diferente após 150 kWh (incidência de 25% de ICMS). A parte com o sinal “negativo” é o abatimento de créditos (isso quando o sistema tem créditos disponíveis), onde é descontado até chegar no valor da taxa mínima. Neste caso, como a entrada de energia é bifásica, a taxa mínima é referente a 50 kWh. Por isso, foi abatido apenas 182 kWh (235 – 182 = 50 kWh).
3. Saldo do mês geral: 14: é o que sobrou de créditos gerados no mês referente à fatura, descontando o que já foi abatido na fatura em questão: 14 kWh.
4. Acumulado geral: 23: é o total de créditos que seu sistema possui para abater nos próximos 5 anos: 23 kWh.
5. Consumo compensado pela mini/microgeração (182 kWh): é a quantidade de créditos que foi usada para abater a energia utilizada da concessionária no referente mês.

Lembra que falamos sobre consumo instantâneo? Percebeu que ele não apareceu em nenhuma das descrições da fatura apresentada? Isso porque a Celesc realmente não tem como medir ele, nem o total que o sistema solar gerou de energia. A concessionária apenas mapeia a energia que é injetada na rede, ou seja, os créditos gerados.

Já comentamos que é possível saber quanto o sistema gerou de energia acessando os dados do inversor nos referentes aplicativos. Então, vamos acessar os dados do sistema relativo a esta fatura, para saber, assim, quanto foi gerado de energia!

Agora sim temos o total gerado pelo sistema fotovoltaico. Considerando o mesmo período de leitura da fatura, o sistema gerou 282 kWh. Mas, e o consumo instantâneo? O consumo instantâneo do mês vai ser, basicamente, o total de geração do sistema menos o que foi injetado na rede (gerado de crédito). Como o saldo de créditos do mês foi 14 kWh e os créditos utilizados foram 182 kWh, somando 14 + 182, temos 196 kWh de energia injetada na rede. Para saber o consumo instantâneo, então, fazemos o total de energia gerada pelo sistema menos os créditos no mês: 282 – 196 = 86 kWh.

Apresentamos muitos números, então, para esclarecer melhor, veja a imagem abaixo com um resumo do exemplo que mostramos por aqui!

Lembramos que utilizamos aqui um exemplo real de uma Unidade Consumidora com sistema solar fotovoltaico. Mas, cada caso é diferente um do outro. Por exemplo, se sua entrada de energia for trifásica ou monofásica, o valor da taxa mínima é diferente. Porém, o passo a passo para entender os dados de geração e consumo do sistema é o mesmo.

Também é possível que os resultados sejam diferentes se no mês analisado o seu sistema gerou mais ou menos energia.

Esperamos que este post tenha esclarecido dúvidas com relação aos dados de geração e consumo daqueles que já possuem um sistema fotovoltaico conectado à rede. Para quem ainda não começou a gerar sua própria energia, esperamos ter apresentado dados esclarecedores sobre como acompanhar e monitorar um sistema solar fotovoltaico.

Ainda tem dúvidas? Entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis diretamente por meio do nosso WhatsApp, ficaremos felizes em lhe atender!

[rock-convert-cta id=”8272″]

Você já ouviu falar em oversizing? Talvez você já tenha lido sobre esse conceito, mas ainda não entendeu direito o que isso significa num sistema solar fotovoltaico.

Se você possui um sistema fotovoltaico, já recebeu um orçamento ou é apenas um curioso sobre o assunto, pode ter notado que muitas vezes a potência do inversor dimensionado para o sistema é menor do que a soma da potência dos módulos (painéis ou placas solares) fotovoltaicos, ou seja a potência instalada. Esse superdimensionamento dos módulos é o que chamados de oversizing (do inglês, traduzido para superdimensionamento).

Neste post vamos explicar o porquê é importante pensar no dimensionamento do sistema considerando estes fatores e quais implicações sobre isso no sistema.

Como saber qual a potência dos módulos e do inversor?

Para começar, um sistema solar fotovoltaico é composto pelos módulos fotovoltaicos, responsáveis por captar a radiação solar. Também faz parte do sistema o inversor fotovoltaico, equipamento responsável por transformar a corrente de contínua para alternada possibilitando o uso em nossa rede elétrica. Se você conhece pouco sobre o assunto aconselhamos a leitura do nosso e-book ‘Energia Solar Fotovoltaica para Iniciantes’.

A potência do inversor é medida em watts (W) e pode ser verificada na ficha técnica do equipamento. Ela pode estar denominada como potência máxima de saída ou ainda pela nomenclatura Pacr ou Pacmax. Geralmente a própria nomenclatura do inversor também já possui essa informação.

Os módulos fotovoltaicos também possuem sua potência medida em watts e já são comercializados com sua potência máxima na nomenclatura. Então, para descobrir a potência total dos módulos basta multiplicar a potência de um módulo pela quantidade de módulos de todo o sistema. Um sistema por exemplo de 20 módulos de 350 W, possui 7.000 W (20×350).

Mas, como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico? A potência dos módulos fotovoltaicos precisa ser igual a potência do inversor?

Como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico?

De forma generalista um sistema é dimensionado com base no consumo do cliente ou então com base numa estimativa de consumo. Ou seja, é dimensionando para atender a uma expectativa de produção média mensal de energia.

Essa produção de energia está diretamente ligada a potência dos módulos dimensionados. Mas, apenas com a potência nominal dos módulos, não é possível determinar qual vai ser a produção de energia do sistema.

Isto porque existem fatores determinantes no dimensionamento que alteram a capacidade de geração de cada sistema. Entre esses fatores destacamos: radiação do local, orientação dos módulos solares (norte, sul, leste, etc), angulação dos módulos e áreas sombreadas sobre os módulos ao longo do dia.

Então, você pode ter um sistema instalado com a mesma potência que seu vizinho, mas não quer dizer que eles produzirão exatamente a mesma quantidade de energia. Apesar da radiação do local ser a mesma, os módulos podem estar posicionados em sentidos e angulações diferentes.

Por isso, é tão importante dimensionar um sistema com empresas especialistas e que possuem pessoas qualificadas para fazer este dimensionamento.

O sistema fotovoltaico é limitado a potência do inversor ou a potência dos módulos fotovoltaicos?

O que limita a potência do sistema é a potência do inversor. Isso porque, como já comentamos, o inversor é o equipamento responsável por transformar a corrente em contínua para alternada e então disponibilizar essa energia na rede.

Ou seja, a energia é gerada pelos módulos, passa pelo inversor e fica então limitada a potência de saída do inversor.

Porém,  caso um sistema seja dimensionado com potência instalada (somatória da potência dos módulos fotovoltaicos) inferior a potência do inversor, o sistema ficará limitado a potência dos módulos fotovoltaicos.

Mas, um sistema fotovoltaico funcionando corretamente nunca produzirá mais energia do que a potência nominal máxima do inversor.

É seguro um inversor ter potência inferior a potência dos módulos?

Para começar, queremos deixar claro que é seguro dimensionar um inversor com potência inferior aos módulos desde que este dimensionamento seja feito por um especialista e respeitando todas as orientações e limitações estipuladas pelo fabricante dos equipamentos. 

A maior preocupação é com relação a corrente e a tensão. Os fabricantes de inversores estipulam limites de entrada de tensão e corrente e estes limites devem ser rigorosamente seguidos.

De forma geral, você pode ter módulos com potência superior a cerca de 1/3 do inversor, em regiões que possuem baixa radiação solar. Mas esse número deve ser verificado, dimensionado e sempre validado por um especialista. Cada caso possui características diferentes e devem ser analisados de forma estratégica para garantir sempre a maior eficiência e principalmente segurança do sistema. E sempre, é claro, levar à risca as limitações impostas pelo fabricante dos equipamentos.

Se meu sistema possui módulos com potência nominal superior ao inversor, não estou desperdiçando dinheiro em módulos?

Não, pois existe um ganho de produção energética ao longo do tempo, quando sobrecarregamos o inversor.

Vamos entender melhor essa questão nos próximos tópicos. Mas, o que você já precisa entender é que a potência nominal máxima dos módulos representa uma situação perfeita submetida a testes em laboratórios.

Se um módulo solar possui por exemplo, 350 W de potência, isso quer dizer que em condições de testes, ou seja, em temperaturas controladas numa angulação perfeita ele consegue produzir 350 W de energia em 1 hora.

A verdade é que as condições perfeitas de teste raramente ocorrem na vida real. Como exemplo, um módulo perde em média cerca de 0,45% da sua eficiência a cada 1°C acima dos 25°C. Isto porque, os módulos usam a radiação solar para gerar energia e não o calor.

Por que é importante considerar o orversizing?

Já comentamos que oversizing é quando temos um sistema dimensionado com um inversor de menor potência máxima do que a soma de potência máxima dos módulos fotovoltaicos do mesmo sistema.

Existem basicamente dois objetivos em analisar e dimensionar corretamente um sistema fotovoltaico pensando no oversizing:

1. Garantir uma maior eficiência do sistema, elevando a capacidade total do inversor com maior frequência.
2. Garantir a melhor opção economicamente, validando custos de equipamento versus produção média estimada de energia.

No tópico anterior já comentamos como é difícil os módulos fotovoltaicos atingirem sua capacidade máxima de produção de energia. Já temos então o primeiro ponto relevante que explica porque o inversor, muitas vezes, pode ser dimensionado com uma potência inferior aos módulos.

Outro ponto relevante é que os inversores perdem eficiência quando trabalham em uma faixa de potência cerca de 25% inferior à sua capacidade, como vemos no gráfico abaixo. Então, quando os módulos solares são superdimensionados o inversor em média passa menos tempo trabalhando com menor eficiência.

Analisando geração de energia com e sem oversizing

Vamos analisar agora a curva de geração de energia com dois parâmetros diferentes ao longo de um mesmo dia. Na figura 2 a curva roxa mostra uma curva de potência de saída, com o pico próximo ao meio-dia. Quando adicionamos mais módulos, aumentamos a proporção potência dos módulos versus potência do inversor (representado pela curva verde). A área formada pelas curvas representa a energia gerada ao longo do dia.

A linha traceja representa a potência do inversor. Veja que a geração de energia fica limitada a esta linha.

Vemos no exemplo em questão, que mesmo com a limitação do inversor, a área destacada em verde supera a área destacada em cinza (energia perdida devido a limitação de potência do inversor). Então, neste caso, pode valer a pena o superdimensionamento do módulos fotovoltaicos, para aumentar a produção média de energia ao longo do dia.

Quando esse corte na curva devido a limitação do inversor acontece, chamamos ele de clipping do inversor.

O que é clipping?

Conforme intensidade do oversizing dimensionado, ou seja, quanto maior a relação potência dos módulos fotovoltaicos e do inversor dimensionado, também maior a chance de ocorrer o que chamamos de clipping.

Clipping nada mais é o efeito que limita a potência do sistema devido a potência máxima do inversor. Ou seja, os módulos fotovoltaicos geram mais energia do que o inversor pode suportar.

Como comentamos anteriormente, desde que a energia perdida devido ao clipping for menor do que a energia ganha com o oversizing, teremos ainda assim uma situação favorável.

É importante destacar também que o clipping pode ocorrer apenas em alguns dias do ano. Possivelmente ocorrerá nos dias de maior radiação, que acontecem durante o verão.

O clipping pode prejudicar o inversor?

Você pode imaginar que essa energia gerada adicional e não utilizada pode levar o inversor a uma sobrecarga e ser prejudicial. Quando o sistema é bem dimensionando e as normativas são seguidas o clipping não é prejudicial ao sistema e nem fará o inversor esquentar, por exemplo.

Na verdade, essa energia “perdida” nunca foi produzida. Isso porque o inversor limita a produção de energia dos módulos, como consequência a energia não precisa ser dissipada.

Na prática como funciona uma curva com clipping?

Na figura abaixo vemos um exemplo de um sistema com potência instalada em módulos fotovoltaicos de 4,29 kW e potência limitada devido ao inversor de aproximadamente 3,3 kW.

Percebemos um achatamento do topo da curva dos dias do verão com maior índice de radiação. Esse achatamento é indicação de clipping. As quebras nas curvas são devido a variação de incidência de radiação, como por exemplo a presença de nuvens ou outras sombras.

Como comentamos, neste caso a perda de energia devido ao clipping é menor que o ganho de energia devido ao “engordamento” da curva.

Conclusão

Depois de tantos detalhes você deve ter percebido que não existe fórmula mágica na hora de dimensionar um sistema solar fotovoltaico. Vários fatores devem ser levados em consideração e o dimensionamento deve ser analisado caso a caso.

Geralmente faz sentido superdimensionar os módulos solares com relação ao inversor, conforme explanamos ao longo deste artigo. Mas isso jamais deve ser tipo como regra.

Você pode ter como objetivo aumentar o sistema fotovoltaico em um futuro próximo, neste caso o projetista pode analisar a possibilidade de, por exemplo, dimensionar um inversor já preparado para uma ampliação. Neste caso, aconteceria uma situação contrária do oversizing.  

Além disso, aspectos econômicos devem ser analisados. A geração de energia adicional obtida com o oversizing compensa o custo adicional com os módulos fotovoltaicos? A resposta é que depende. Cada sistema é único e todos esses fatores devem ser analisados por um profissional capacitado e experiente.

Qualquer simulador ou empresa pode dimensionar um sistema para você, mas será que esse sistema seria a opção mais segura e eficiente?

Por isso, sempre aconselhámos a validação dos profissionais que você irá escolher para projetar e instalar seu sistema. Certifique-se que a empresa possui engenheiros habilitados em seu quadro próprio de funcionários e solicite comprovação técnica de projetos já executados.

Entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis se precisar de um orçamento para seu sistema solar fotovoltaicos por AQUI.

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.