Segurança em sistemas fotovoltaicos

segurança em sistema fotovoltaico

Sou finalista do Prêmio Abracopel de Jornalismo, com minha coluna Espaço Solar, na Revista Lumiere, com a série de artigos de Segurança em Sistemas Fotovoltaicos.

Resolvi, nos próximos posts, transcrever os artigos da série que é finalista no blog.

Segurança em sistemas fotovoltaicos de microgeração distribuídas conectadas a rede

 

A possibilidade dada pela resolução normativa (REN) n° 482/2012 (e suas alterações pela REN 687/2015) da Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) que permitem o acesso ao sistema de distribuição de energia elétrica e o sistema de compensação de energia elétrica tem propiciado uma alta expansão desse mercado.

Essa expansão se deu tanto no número de consumidores (residências, comércios e indústrias) gerando parte ou toda sua energia como de empresas fornecedoras de materiais e de serviços.

Muitos desses prestadores de serviços são de pequenas empresas, sendo inegável, principalmente nesse momento que o país atravessa, da importância de se criarem empresas e empregos.

No entanto, por mais que se apregoe nos treinamentos dados pelas empresas de treinamento ou pelas empresas distribuidoras dos sistemas fotovoltaicos (popularmente conhecidos como kits solares) que a instalação e o projeto são simples, esses sistemas são geradores elétricos, e eletricidade oferece riscos, e sem as devidas precauções, MATA.

Como está o mercado hoje

Tratando apenas do mercado de microgeração distribuída (potência <75kWp), o mercado pode ser dividido conforme figura abaixo:

 

Segurança em sistemas fotovoltaicos - mercado fotovoltaico atual

Os fabricantes/montadores de kit compram (no mercado nacional ou no exterior) os equipamentos necessários para a montagem de um gerador fotovoltaico e preparam soluções padronizadas para a venda, principalmente para as empresas de instalações.

A fim de desenvolver mercado, essas empresas passaram a dar treinamento para os integradores, que com isso estariam (na visão dessas empresas) aptos a dimensionar e a instalar seus produtos.

Com o crescimento do mercado, empresas especializadas em treinamento no setor de energia solar surgiram, agora não necessariamente ligadas a fabricantes ou montador de kits.

Após isso, o número de empresas que oferta a venda e instalação de geradores fotovoltaicas cresceu vertiginosamente.

É de senso comum do mercado que o dimensionamento, a instalação e a manutenção e operação desse sistema é simples e de baixo risco.

Essa conclusão é perigosa. Vejamos por que.

Projeto de um sistema de fotovoltaico – Complexidade

Podemos ter uma noção da complexidade real, ou melhor do nível de conhecimento normativo e técnico que se deve ter pelo número de normas e regulamentos que se deve conhecer para executar o serviço.

Na figura 1, podemos ver as principais normas para cada parte da instalação (CC ou CA) e que certos equipamentos possuem diferentes normas, não podendo utilizar um no local de outro.

Segurança em sistemas fotovoltaicos - complexidade sistema fotovoltaico

A Nr-10 é aplicável para qualquer tipo de instalação, seja baixa ou alta tensão, seja em corrente alternada, seja em corrente contínua, desde a fase de projeto até a operação e manutenção e desde a geração ao consumo, passando pela transmissão de distribuição.

A NBR5410, em seu escopo, inclui instalações em CA até 1000V e em CC até 1500V, dessa forma, uma instalação fotovoltaica precisa seguir suas premissas.

Qualquer estrutura precisa ser avaliada quanto a necessidade ou não de proteção contra descargas atmosféricas e como parte da instalação de uma geração fotovoltaica está instalada na área externa, essa instalação sempre vai obrigar a rever se o conjunto de medidas de proteção contra descargas atmosféricas continua satisfatório ou não após a instalação do sistema.

Um sistema conectado à rede também demanda uma interface com a concessionária, visto que estaremos interligados ao sistema elétrico de potência, dessa forma, seus regulamentos técnicos para interconexão também precisarão ser atendidos.

Para as normas citadas acima, a priori, qualquer empresa ou profissional do setor de instalações já deveria ter domínio, então, a complexidade de uma instalação fotovoltaica residencial seria a mesma que o da instalação elétrica da própria casa.

Diferenças de uma instalação fotovoltaica

No entanto, a parte de corrente contínua de uma instalação fotovoltaica tem algumas peculiaridades do dia a dia normal de um profissional de instalações:

a) Tensão em CC elevada

Quando falamos em corrente contínua, os primeiros valores que vem mente dos profissionais de instalações são tensões baixas, na faixa de 12 a 48Vcc ou em aplicações especificas de 125Vcc, tensões essas que trabalhamos sem muitas preocupações, visto estarem na faixa de extra baixa tensão.

Mas, as tensões de trabalho são da ordem de 600Vcc, chegando a 1000Vcc em alguns inversores;

b) Baixa corrente de curto-circuito

Em corrente alternada, os princípios de proteção contra choques elétricos (contatos indiretos) por seccionamento automático da alimentação que utilizamos parte do princípio que as massas estão ligadas à condutores de proteção (“terra”) e que deve haver um dispositivo de proteção que seccione o circuito sempre uma falta entre parte viva e massa der origem a uma tensão de contato perigosa.

Para isso, usamos disjuntores ou interruptores DR (decisão tomada em função do tipo de aterramento da instalação e das cargas a serem protegidas). Esse conceito de proteção está intrinsicamente relacionado com a ordem de grandeza da corrente de curto-circuito nessas situações.

No entanto, em sistemas fotovoltaicos interligados a rede e sem acumulador de carga a corrente de curto-circuito no lado de corrente continua é um pouco superior a corrente nominal, sendo necessário o uso de premissas diferentes.

c) Sem botão de desliga

Ao contrário de um gerador a combustão ou da entrada de energia da concessionária, os painéis solares não possuem botão de desliga. Se há luz solar, então existe tensão nos terminais dos painéis;

Como deveria ser o mercado então?

A maiorias das empresas fabricantes/montadores do chamado gerador fotovoltaico não possui corpo técnico com conhecimento em instalações ou esse corpo técnico não se preocupa ou não conhece as necessidades e riscos de instalações, nem se preocupa com a adequação dos produtos importados às normas e cultura nacionais.

De imediato (o assunto será abordado mais a fundo em um próximo artigo) podemos chamar atenção para os dispositivos de proteção contra surtos (DPS).

A norma ABNT vigente NBR IEC 61643-1 de 11/2007 (Dispositivos de proteção contra surtos em baixa tensão – Parte 1: Dispositivos de proteção conectados a sistemas de distribuição de energia de baixa tensão – Requisitos de desempenho e métodos de ensaio) tem em seu escopo DPS em corrente contínua além dos de corrente alternada, mas na Europa, existem normas mais novas visando apenas o uso do DPS em sistemas fotovoltaicos, em função de suas peculiaridades.

E essas diferenças tem impacto na segurança, com isso, o fato de ainda não termos uma norma especifica para o assunto, permite a alegação de que o DPS cujo os ensaios e desempenham atendam a NBR IEC 61643-1 podem ser usados em sistemas fotovoltaicos, mas na verdade não deveriam ser usados.

Quem deveria se preocupar?

Seria muito mais simples que os fabricantes se preocupassem com isso, pois provavelmente eles têm mais conhecimento sobre as diferentes normas estrangeiras, do que deixar para as instaladoras descobrirem que nossa norma não previa o sistema fotovoltaico (a revisão da norma é de 2007).

Temos que as empresas de treinamento, em quase sua totalidade, considera que ensinando a estimar a geração de energia e se comprando um kit está resolvido. Em virtude disso, dessa falsa simplicidade vendida, as instalações estão sendo feitas sem o devido projeto elétrico, que é a peça principal para segurança.

Juntando a premissa errônea que o fabricante de kit/fornecedor oferta um produto dentro dos princípios normativos de instalação (ele fornece com os requisitos de fabricação, no entanto, pelas suas características, a grande maioria não poderia ser instalado em residências, mas esse conhecimento é de instalações e não de fabricação) com a ideia de que um curso de 16 horas de integrador permite dimensionar e instalar um gerador fotovoltaico, temos todos os ingredientes necessários para que tenhamos a ocorrência de acidentes.

Se dividirmos as etapas da cadeia de suprimento de instalações de sistemas fotovoltaicos em função do exposto anteriormente, teríamos o mercado com as oportunidades/nichos conforme figura abaixo.

Segurança em sistemas fotovoltaicos - como o mercado fotovoltaico deveria ser

E já tivemos acidentes…

Apenas para citar, no dia 21/11/2016 houve um princípio de incêndio de uma instalação fotovoltaica em Uberaba, MG, em uma residência onde reside uma senhora acamada e mantida por aparelhos e no dia 25/11/2016 um trabalhador que instalava painéis solares caiu do telhado de uma agência da CEF em Ituiutaba, MG.

Dessa forma, o mercado deveria/precisa de treinamentos voltados para projetos elétricos, para profissionais que já conhecem as normas de instalações, análogo ao que temos de cursos em sistemas EX.

Precisa também que os players do mercado entendam aquilo que podem ou não fazer, e não trato do que diz o sistema CREA/CONFEA quanto às atribuições legais, não é essa a preocupação nos artigos em que abordarei sobre o assunto, mas sim no que eles realmente sabem fazer.

Tendo isso em mente, iniciarei uma série de artigos com problemas ou vícios que temos cometido quanto a segurança no quesito de instalações nos sistemas fotovoltaicos conectados à rede.

Devemos todos nos lembrarmos que nossas falhas põe a vida e o patrimônio das pessoas em risco.

Fontes consultadas:

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410:2004 Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. 209p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10899:2013 : Energia solar fotovoltaica — Terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, 2013. 11p.

COTRIM, Ademaro A. M. B. Instalações Elétricas. 5 ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2009.

FRANCO, Vinicius Ayrão. Energia Solar é limpa, abundante, confiável e segura. SEGURA?? #SQN. Rio de Janeiro, 2016. Disponível em https://www.linkedin.com/pulse/energia-solar-%C3%A9-limpa-abundante-confi%C3%A1vel-e-segura-sqn-vinicius-ayr%C3%A3o?trk=mp-author-card Acessado em 21/01/2017.

Artigo publicado originalmente na revista Lumière Electric 226 – Link da revista AQUI

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7 comments

  • Ótimo material.

  • Parabéns, e vou compartilhar, pois sempre comento isto, energia mata, como faço para continuar recebendo a sequencia desta materia extremamente interessante?

    • Daniel, obrigado. Mensalmente na revista Lumiere tem uma coluna minha, o Espaço Solar. Esse post é da edição de setembro. Estarei postando aqui no blog as colunas dessa série as quintas e domingos.

  • Essa questão do risco envolvido com a alta tensão gerada pelo sistema, felizmente é eliminado quando tal sistema opera com microinversores, onde a conversão é feita abaixo dos módulos e inclusive a proteção CC já está dentro dele próprio. Usando os microinversores não levamos alta tensão para dentro do imóvel e a instalação é muito mais segura e rápida! Sem contar a garantia de 25 anos a mais em relação aos 5 anos de padrão dos inversores string de parede.

    • Eu defendo o uso de microinversor para residência, tenho falado isso nos eventos da Abracopel. Isso sem falarmos na segurança do bombeiro militar e do brigadista em caso de incêndio.

      • Porque não também para empresas?

        • Em uma residência eu posso pressupor que não tenho manutenção por profissional qualificado, então, independente da análise financeira, acho que não deveria ter outra opção. Em empresas (de porte maior no caso) não posso fazer a inferência que não há manutenção qualificada ( na verdade até posso, mas mais difícil defender) então, a escolha de microinversor ou inversor String pode ter um viés mais técnico econômico do que em uma residência

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