Dicas para a proteção contra raios em sistemas fotovoltaicos

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Seja muito bem-vindo ao nosso TELCast! Eu sou Nikolas Lemos e hoje falaremos sobre a proteção contra raios em sistemas fotovoltaicos. Você sabia que um raio pode prejudicar a geração de energia solar, mesmo que não atinja diretamente os módulos? Esse é um problema que atinge os sistemas fotovoltaicos, um mercado com enorme potencial no Brasil.

A alta incidência solar somada à grande extensão territorial coloca o nosso país em uma condição extremamente favorável para geração de energia elétrica via sistemas fotovoltaicos. Entretanto, como todo sistema elétrico, a geração de energia solar também é afetada pelas descargas atmosféricas, especialmente, as grandes usinas. Como os painéis estão expostos ao ambiente, eles também estão sujeitos ao impacto direto do raio e aos surtos elétricos conduzidos ou induzidos por ele.

Quando um raio atinge diretamente um módulo fotovoltaico ou suas linhas de alimentação, ele conduz boa parte de sua energia através dos condutores do sistema, gerando um fenômeno conhecido por surto elétrico conduzido. Esse tipo de surto possui tanta energia que é capaz de causar danos severos como incêndios, explosões de equipamentos e condutores e, até mesmo, choques elétricos a pessoas e animais que estejam próximos a essas instalações.

Vale ressaltar que não é somente através do impacto direto do raio que o sistema fotovoltaico poderá ser prejudicado. Raios que caiam próximos a usinas, em uma distância de até 2 km, são capazes de induzir surtos elétricos no sistema, graças ao seu campo eletromagnético. Esses surtos, porém, possuem menor duração e intensidade do que os conduzidos, consequentemente, seus danos se resumem a queima de equipamentos elétricos, como os módulos e inversores.

Quando falamos de um investimento de 20 ou 30 anos, que é normalmente o caso das usinas solares, não é interessante que descargas atmosféricas aumentem o tempo de payback do projeto, por isso é importante estudarmos maneiras de proteger o sistema. O tempo de parada ou diminuição da geração de energia de uma usina, normalmente, acarreta custos muito maiores do que os investimentos na proteção.

Por isso, é recomendado que façamos nos painéis solares, tanto a proteção contra o impacto direto do raio, quanto a proteção contra os surtos indiretos. No geral, existem duas maneiras de se fazer um projeto de SPDA adequado para estes locais.

A primeira é baseada na utilização de captores afastados do sistema fotovoltaico, respeitando a distância de segurança ‘S’ calculada no projeto e PDA. Nesse caso, estaremos lidando apenas com os surtos induzidos pelo campo eletromagnético do raio. Por isso, uma boa alternativa é o uso de Termocaptores, como o TEL-963, que é leve e possui um diâmetro nominal de 16 mm, o que reduz a área de sombreamento sobre as placas. A proteção de surtos na parte CC poderá ser feita na entrada dos inversores ou na stringbox, por meio de DPS do Tipo II, como o DEHNguard YPV. Na parte CA, dependendo do nível de proteção calculado no Gerenciamento de Risco do projeto, poderá ser utilizado DPS do tipo I+II, como o DEHNshield ou DPS do Tipo II como o DEHNguard ACI.

A segunda maneira de fazer a proteção é mais aplicável a grandes usinas ou locais com restrições de espaço, onde é bastante complicado instalar captores respeitando as distâncias de segurança ‘S’ calculadas entre eles e as placas. Nessas situações podemos instalar os captores, diretamente, na estrutura de suporte dos módulos. Entretanto, é importante estar ciente de que esta opção acarreta, necessariamente, surtos conduzidos no sistema. Por isso, torna-se obrigatório a utilização de protetores do Tipo I+II tanto nas entradas e saídas dos inversores, como no quadro de ligação à rede CA. Nesse caso, recomendamos o uso do DEHNcombo para parte CC e o DEHNshield na parte CA.

Para garantir a continuidade elétrica entre todos os painéis do sistema, podemos utilizar pedaços da barra chata de alumínio sem furos TEL-776 ou cordoalhas flexíveis como a TEL-5701. Para finalizar, é importante que o projeto de SPDA e MPS dessas usinas seja muito bem feito, por profissionais capacitados e com experiência.