Glauco Diniz Duarte Grupo GD – multi aquecimento e energia solar fotovoltaica
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, com a demanda crescente por energia solar no Brasil e no mundo, o número de painéis solares instalados nos telhados de prédios comerciais e residências também cresce. Se você está interessado em investir em energia solar fotovoltaica, certamente você quer entender a tecnologia mais a fundo e ter certeza que não está investindo em um equipamento que será destruído no caso de uma chuva de granizo, por exemplo.
Falhas em qualquer sistema fotovoltaico instalado em telhados podem levar a danos extensivos e acarretar desde prejuízos financeiros até mesmo riscos de incêndio. Por isso, antes de investir em um sistema fotovoltaico é importante averiguar as certificações que os painéis solares e o(s) inversor(es) possuem, além da capacidade técnica da empresa que irá executar a instalação. Nesse artigo iremos esclarecer algumas questões e dar algumas dicas para te ajudar a ter confiança que o seu investimento em um sistema solar fotovoltaico é seguro.
O painel solar resiste a chuva de granizo?
Os painéis solares vêm sendo testados por vários anos e para garantir sua performance, a International Electrotechnical Commission (IEC) criou as certificações IEC 61215 (que se aplica para painéis solares cristalinos) e a IEC 61646 (que se aplica a painéis solares de filmes finos). Essas certificações garantem que os painéis solares cumpram os requisitos de combustibilidade (capacidade em entrar em combustão e queima), resistência ao vento, e resistência mecânica à chuva de granizo. A IEC estabeleceu testes de qualificação a fim de examinar todos os parâmetros responsáveis pela degradação dos módulos. Para passar no teste de resistência à chuva de granizo o painel solar deve resistir a um tiro de uma bola de gelo de 25 mm de diâmetro com peso de 7,53 g a velocidade de 23 m/s. Segundo o laboratório TUV América: “O equipamento de testes é um lançador capaz de atirar esferas de gelo de pesos variados a velocidades específicas e atingindo o painel solar em 11 locais que se distanciam aproximadamente 10 mm. O tempo entre a remoção da esfera de gelo da refrigeração e o impacto com o painel não pode exceder 60 segundos.”
O vídeo a seguir mostra um experimento realizado pelo laboratório TUV usando um canhão pneumático carregado com esferas de gelo.
A resistência das placas solares é relacionada à qualidade do vidro temperado, que tem espessura entre 3 e 4 mm. Como acontece em qualquer outro componente, a qualidade do vidro temperado usado varia de acordo com o fabricante do módulo fotovoltaico.
Há relatos de sistemas fotovoltaicos que resistiram a chuvas de granizo em todo o mundo. O laboratório NREL localizado no Colorado enfrentou uma chuva de granizo severa e 3.000 painéis solares foram atingidos. Durante a tempestade, apenas um painel estava danificado. Para se ter uma ideia da magnitude da tempestade, para-brisas de veículos foram estilhaçados, carros foram amassados e telhados foram danificados. Aparentemente o painel quebrado foi atingido simultaneamente por várias pedras de gelo em uma única área, levando a microtrincas na superfície do módulo. Concluindo, painéis solares são projetados para suportar condições extremas resistindo, até mesmo, a chuvas de granizo intensas. Um módulo de boa qualidade pode resistir a praticamente tudo que a mãe natureza venha lhe atirar.
Os painéis solares resistem a ventos fortes?
Os painéis solares são projetados para suportar ventos de alta velocidade e tempestades. A maioria dos módulos são testados pelos fabricantes para resistir a ventos de até 220 km/h. Além disso, o alumínio e vidro que protegem as células fotovoltaicas são a prova d’água, mesmo em caso de tempestades extremas. Normalmente no caso de ventos fortes a causa mais comum de falha é relacionada à montagem mecânica dos parafusos e grampos na estrutura metálica. Isso reforça a importância da qualificação do profissional responsável pela instalação do sistema fotovoltaico.
Assim como no caso de chuva de granizo, há demonstrações de resistência de painéis solares à tempestades e até mesmo furacões. Em 2012 o furacão Sandy atingiu o estado de Nova Jersey, nos EUA. Avaliações após o furacão mostraram que praticamente nenhum sistema fotovoltaico foi danificado. Um sistema que atende 200 clientes da região foi drasticamente atingido e alguns cabeamentos foram danificados devido à enchente.
Mais recentemente, em 2017 o furacão Maria que atingiu Porto Rico deu outra mostra da durabilidade de sistemas fotovoltaicos. Um sistema de telhado de 645 kWp instalado no VA Hospital localizado na cidade de San Juan continuou a operar 100% mesmo após ser exposto a ventos de 290 km/h.
Contudo, como mostra a imagem acima, uma planta solar localizada em Humacao, em Porto Rico, não teve a mesma sorte durante o furacão Maria. O que manteve o sistema do hospital intacto enquanto outros foram danificados? A estrutura de fixação usada no sistema respeitava o último fator em termos de resiliência ao vento. Ao utilizar uma estrutura de fixação flexível o sistema fotovoltaico do hospital foi capaz de funcionar como uma corrente e se curvar sob estresse ao invés de permanecer rígido e, consequentemente, se quebrar. Como no Brasil não temos casos de furacões, podemos ficar tranquilos que sistemas fotovoltaicos instalados seguindo as normas de qualidade não serão levados pelo vento em tempestades mais severas e serão uma fonte segura de geração de energia.
Em caso de incêndio? Os painéis solares resistiriam?
Como em qualquer equipamento elétrico, o risco de incêndio existe também no sistema fotovoltaico. Para mitigar as chances de incêndio causado pelo sistema acarretar em danos à propriedade e a vida, deve-se respeitar as normas ASTM E108 (Teste de incêndio em coberturas de telhado), UL 1703 e IEC 61730. Mais especificamente, os testes simulam como o fogo se propaga no telhado e no sistema fotovoltaico. Para um material de Classe A, o espalhamento máximo da chama não pode exceder 1,8 metros, um material Classe B não deve exceder 2,4 metros e um Classe C não deve exceder 4 metros. As normas UL 1703 e IEC 61730 são específicas para sistemas fotovoltaicos. Para receber uma classificação de resistência a incêndio o painel solar pode passar por até seis testes.
A base fundamental para prevenir incêndios em sistemas fotovoltaicos é dar atenção especial aos conectores e cabeamentos. Além disso, sabe-se que caso uma célula fotovoltaica seja danificada, ela passa a aquecer formando um “hot spot”, que pode eventualmente originar um incêndio.
Após investigar causas de incêndio em sistemas fotovoltaicos, profissionais do setor criaram algumas dicas para prevenir a ocorrência de incêndio. São elas:
Diminuir o comprimento do circuito
Os condutores de cobre e alumínio se expandem e contraem em taxas diferentes das tubulações ou bandejas metálicas. Circuitos muito longos magnificam essa diferença e podem causar problemas nas terminações elétricas.
Evitar usar conduite curvo de 90º
Quando possível evitar usar conduite curvo de 90º. Usar de preferência condulete LL-, LB- ou LR- para fazer curvas. A diferença de expansão entre os conduítes pode levar a danos nos condutores.
Evitar o uso de expansões
Quando a distância que os cabos irão percorrer ultrapassar 30 metros, considere usar bandejas ao invés de conduítes para evitar a necessidade de uso de expansões.
Usar alumínio para longas distâncias
Para eliminar diferenças de coeficientes de expansão, usar bandejas de alumínio juntamente de cabos de alumínio, que ainda são mais baratos que os de cobre. Importante observar em quais casos os cabos de alumínio podem ser aplicados.
Crimpar com cuidado os cabos aos conectores MC4
Para que o sistema tenha maior durabilidade é de extrema importância crimpar de forma adequada os terminais MC4 aos cabos. Deve-se usar o alicate de crimpar adequado e evitar que os conectores sejam expostos à umidade antes de serem conectados.
Cheque a montagem dos conectores
Após conectar os conectores MC4, faça um teste de tração entre os cabos conectados. Eles devem se manter firmes quando aplicando uma tração de aproximadamente 2 kgf/cm2. Condutores soltando dos conectores são causas comuns de falhas.
Use conectores de um mesmo fabricante
Não há padrões para operação de conectores de diferentes fabricantes. Apesar dos fabricantes de conectores MC4 dizerem que seus conectores são compatíveis com o MC4 Multi-contact, não é claro se essas empresas irão atender as garantias em caso de falhas em sistemas com conectores de fabricantes diferentes.
Não tensione os condutores da caixa de junção
Incêndios já foram causados por elevadas tensões nos cabos da caixa de junção de painéis solares. O ciclo térmico dos condutores pode maximizar a tensão nos terminais e conectores.
Aplique o torque correto nos terminais
Os terminais podem se afrouxar com o tempo devido a ciclos térmicos, vibrações e outros tipos de movimentos. Para minimizar esse efeito aplique o torque adequado e movimente os condutores entre 5 e 8 cm de um lado a outro algumas vezes. Mover os cabos dessa forma enquanto aplicando uma tensão irá reposicionar os fios e assim o condutor irá preencher melhor a cavidade do cabo. Após isso, aplique o torque apropriado novamente na conexão e marque o terminal com um marcador permanente.
Evite usar condutores extra flexíveis
Quando possível evite usar condutores extra flexíveis. Onde o uso de condutores de cabos extra flexíveis é requerido, nunca assuma que o terminal é classificado para trabalhar com esse condutor sem consultar um documento de referência. Alguns poucos terminais de pressão de maior diâmetro são classificados para uso com condutores extra flexíveis. O peso de um condutor grande e pesado é suficiente para fazer uma conexão se afrouxar com o tempo. Nunca use cabos extra flexíveis com terminais de compressão.
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