Você sabe quais são os componentes envolvidos em todo fluxo da energia produzida por um Sistema Solar Fotovoltaico On-Grid?

Vem comigo que neste post vou te explicar detalhadamente como funciona o sistema On-Grid e quais as funções de cada um dos componentes envolvidos neste sistema!

Vamos falar sobre:

1)    Módulos Fotovoltaicos

2)    Estruturas de Fixação

3)    Cabeamento

4)    Dispositivos de Proteção

5)    Inversores Fotovoltaicos

6)    Medidor Bidirecional

7)    Rede da Concessionária

Tudo isso foi possível graças à REN 482!

No ano de 2012, foi instituído pela Aneel – Agência Nacional de Energia Elétrica a Resolução 482, estabelecendo assim as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aqui no Brasil.

Esse modelo deu a oportunidade para a geração de energia elétrica em uma escala menor, possibilitando a mim e a você a geração da nossa própria energia, legal né?

Os sistemas solares fotovoltaicos são os mais comuns nesse modelo, conhecidos como ON-GRID ou GRID-TIE são conectados à rede da concessionária. Funcionam basicamente porque os módulos fotovoltaicos ao receberem a luz solar, tem seus elétrons movimentados e geram uma corrente elétrica.

>> Acesse o guia completo de módulos fotovoltaicos aqui <<

Basicamente o sistema fotovoltaico on-grid é composto pelos módulos FV, o inversor solar, os dispositivos de proteção (string box), o cabeamento, as estruturas de fixação, o medidor bidirecional e a rede da concessionária. 
Veja o fluxo da energia nesta imagem:

Design sem nome onzk9mdlj7b0p2crv2kvr7rnd56u9m0qm9gqeku2e8 - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

1 – MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Componente do sistema solar fotovoltaico Módulos Fotovoltaicos 768x432 - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

Os módulos FV são os responsáveis pela captação da radiação solar e transformação em energia elétrica. São considerados o coração do sistema fotovoltaico On-Grid.

Eles são dimensionados conforme o consumo de energia do usuário.
Existem no mercado inúmeras variações tecnológicas destes equipamentos, mas o mais utilizado é o de silício cristalino.
Para entender todos os detalhes dos módulos solares fotovoltaicos clique aqui.

2 – ESTRUTURAS DE FIXAÇÃO

As estruturas de fixação são projetadas para suportar e servir de apoio para os módulos fotovoltaicos. No mercado existem diversos modelos de estruturas.

A escolha ideal para o sistema solar vai depender do tipo de módulo fotovoltaico a ser instalado, do local de instalação (telhado ou solo) e do material do qual é formado este local (tipo de telhado).

É importante que as estruturas sejam resistentes a corrosão, variações térmicas, cargas mecânicas e forças climáticas pois devem promover a segurança no processo de instalação e contra ventos ou tempestades, garantindo que os módulos não saiam “voando”.

Sobre as estruturas deve ser consultada a NBR 6.123.

Da mesma forma que os demais componentes, as estruturas possuem diferentes modelos que vão depender do tipo de aplicabilidade. Geralmente são feitos de alumínio ou aço inoxidável para aplicações universais, como por exemplo: as estruturas de inclinação fixa, para telha de concreto, telhado metálico, telha de fibrocimento. Ou também estruturas para solo e os modelos de seguidores solares (trackers).

Componente do sistema solar fotovoltaico Estrutura de Fixação - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>
Componente do sistema solar fotovoltaico Suportes Solares 300x200 - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

3 – CABEAMENTO

O cabeamento basicamente é o que liga os componentes e promove a circulação da energia entre eles.

Existem divisões de cabos dentro do sistema fotovoltaico On-grid. Os cabos principais CC, são os que ligam o gerador e o inversor. E os cabos do ramal CA, são os que ligam o inversor à rede receptora. Os cabos CC e CA não devem ser juntados no mesmo eletroduto.

O cabo solar, assim conhecido, está presente na porção de corrente contínua. Eles devem suportar tensão de 1 kV, ter dupla isolação, proteção contra raios UV, água e temperatura de operação de até 90 ºC.

A NBR 16.612 é a norma que regulamenta os requisitos mínimos para a qualificação e aceitação de cabos para uso em corrente contínua em instalações de energia fotovoltaica.

Geralmente cabos solares de 6mm2 atendem as necessidades dos sistemas fotovoltaicos, mas o dimensionamento correto é primordial para que não ocorram perdas elétricas, deterioração da isolação, da vida útil do cabo e até acidentes.

Componente do sistema solar fotovoltaico Cabo Solar 300x200 - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

Já os cabos na porção de corrente alternada devem ter isolamento termoplástico de boa qualidade. Devemos sempre avaliar o comprimento do cabo, a condutividade do material, a corrente e a tensão de trabalho (queda de tensão ~3%).

A NBR-5410, é a norma que auxilia nesta avaliação. No geral, ela estabelece as condições que devem satisfazer as instalações a fim de garantir a segurança das pessoas e animais que habitam a instalação, funcionamento e conservação dos bens.

4 – DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO (STRING BOX)

Como todo sistema elétrico, os sistemas fotovoltaicos on-grid também estão sujeitos a sobrecorrentes, sobretensões e surtos elétricos provocados por raios ou chaveamento de cargas no sistema de distribuição da concessionária de energia.

4.1 NBRR 16.690

Antes de vermos os dispositivos de proteção, vamos conhecer a NBR 16.690.

O principal objetivo ao criar esta norma foi especificar os requisitos de segurança que surgem das características particulares dos sistemas fotovoltaicos.

Em 2019, a NBR 16.690 foi publicada pela ABNT.

Esta norma estabelece os requisitos de projeto das instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos, incluindo disposições sobre os condutores, dispositivos de proteção elétrica, dispositivos de manobra, aterramento e equipotencialização do arranjo fotovoltaico.

Os sistemas em corrente contínua, e arranjos fotovoltaicos em particular, trazem riscos além daqueles originados de sistemas de potência convencionais em corrente alternada, incluindo a capacidade de produzir e sustentar arcos elétricos com correntes que não sejam maiores do que as correntes de operação normais.

Portanto, para garantirmos uma condição de segurança mínima, precisamos atender a NBR 16690.

A norma especifica os requisitos de segurança dos sistemas em corrente contínua se relacionando bastante com outras normas como a 5410. É um combo completo para projetos de excelência. O preço é cerca de R$ 200,00, tá lá no site da ABNT.

4.2 PROTEÇÕES

Nos sistemas fotovoltaicos On-grid existem os dispositivos de corrente contínua e os dispositivos de corrente alternada.

Os dispositivos de proteção para corrente contínua (CC), ficam entre os módulos fotovoltaicos e a entrada do inversor. 
Os dispositivos de proteção para corrente alternada (CA), ficam entre a saída do inversor e a conexão com o quadro elétrico da unidade consumidora.

Essas ‘caixas’ devem ser separadas e são denominadas de string box. 
No string box CC ficam:

  • Proteção de sobrecorrente (fusível ou disjuntor);
  • Proteção de sobretensão (DPS específico para energia solar);
  • Além da chave seccionadora (utilizada quando não há outro dispositivo interruptor).

No string box CA temos também:

  • Proteção de sobrecorrente (fusível ou disjuntor);
  • Proteção de sobretensão (DPS);
  • Além da chave seccionadora (utilizada quando não há outro dispositivo interruptor).

Todos estes devem ser de acordo com as recomendações da NBR 16.690, certificando que os dispositivos CC têm finalidade específica para CC e da mesma forma para os de CA. 
Abaixo temos um exemplo de stringbox.

Componente do sistema solar fotovoltaico String Box onzio8cbnfck15mxrt3bgnpb5jy8z0kv4b8whoosa4 - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

5 – INVERSOR SOLAR

Basicamente, existem três grandes grupos de inversores fotovoltaicos:

  • Conectados à rede (On-Grid);
  • Isolados da rede (Off-Grid);
  • Híbridos (união de características dos dois sistemas anteriores).

Nesse caso vamos falar sobre os mais comuns, os que são conectados à rede, ou seja, os que servem para sistemas fotovoltaicos on-grid.
O inversor é essencial, pois a eletricidade gerada pelos módulos FV, é direcionada para a residência e para rede pública de energia, portanto ela precisa ter “qualidade” para ser utilizada.

Um detalhe IMPORTANTÍSSIMO é que a energia elétrica gerada por um sistema de energia solar fotovoltaica é em corrente contínua (CC), enquanto que a eletricidade da nossa casa e dos postes é em corrente alternada (CA).

Se estas duas energias são conectadas, pode ocorrer um evento catastrófico na rede.

função do inversor de energia é justamente adaptar a energia fotovoltaica a energia da rede e assim integrá-la aos fios do sistema público. O inversor também tem outras finalidades. Ele regula a tensão e a frequência do sistema, e ainda garante a segurança e o fluxo regular de eletricidade.s

Função dos inversores solares - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

No mercado existem diversos modelos de inversores, eles devem possuir certificação para serem homologados.
Uma das obrigatoriedades é que este apresente o sistema de ANTI ILHAMENTO que desliga automaticamente o inversor quando há interrupção no fornecimento de energia da concessionária.

Essa característica é fundamental, pois evita que acidentes aconteçam e garante a segurança dos equipamentos e pessoas em geral. Ao lado temos alguns exemplos de inversores existentes no mercado.

Componente do sistema solar fotovoltaico Inversores Fotovoltaicos - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

Confira mais algumas informações sobre inversores. E lembro que ao escolher o inversor ideal para o seu sistema a avaliação dessas características é muito importante, e sobre o MPPTs vamos falar em outro post.

Componente do sistema solar fotovoltaico Mais informações sobre os inversores onz2lakwvu7z0cnmkik4aagy3nkge4udgqebk2boo0 - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

6 – MEDIDOR BIDIRECIONAL

Após implantado o sistema é hora de solicitar a vistoria para a concessionária aprovar e trocar o medidor.
Nessa modalidade de sistema fotovoltaico, a energia produzida será cedida para a rede pública de energia (quando não houver consumo simultâneo).

Então para saber exatamente o quanto de energia está sendo gerada pelo sistema e o quanto está sendo consumido pela unidade consumidora, é utilizado um equipamento chamado de medidor bidirecional.

Se assemelha muito com o “relógio” de energia comum. Porém, tem a capacidade de medir a saída de energia do local, que é a energia injetada para o cálculo de créditos energéticos.

Um ponto importante a ser considerado é que para sistemas de micro geração (até 75kWp de potência), a distribuidora local é responsável por arcar com seus custos.

Sendo que depois de instalado, qualquer ação necessária no medidor é de responsabilidade da concessionária.

Componente do sistema solar fotovoltaico Medidor Bidirecional - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

7 – REDE DA CONCESSIONÁRIA

Componente do sistema solar fotovoltaico Rede da concessionária de energia - DO INÍCIO AO FIM <strong>SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO ON-GRID</strong>

Por fim temos o final do fluxo da energia, a rede da concessionária.
A energia produzida é conduzida para a rede de energia da concessionária local.
Devido às alterações realizadas após à instalação é necessário criar um sistema de compensação de energia, realizado internamente pela concessionária.

Esse sistema é regido pela resolução normativa n° 482 da ANEEL, onde a energia é injetada à distribuidora local por meio de empréstimo gratuito e é compensada com o consumo de energia elétrica ativa.

Ao final do mês o saldo chega na fatura de energia, com os dados de consumo com a energia compensada e produção enviada à rede.

RESUMINDO…

Então todos esses são os componentes envolvidos no fluxo da energia produzida por um sistema fotovoltaico:

  • Módulos Fotovoltaicos
  • Estruturas de Fixação
  • Cabeamento
  • Dispositivos de Proteção
  • Inversores Fotovoltaicos
  • Medidor Bidirecional
  • Rede da Concessionária

Estes componentes compõe o funcionamento do Sistema Solar Fotovoltaico On-grid, você gostou de saber disso?

FONTE:

Esse post com toda essa riqueza de informação foi produzido pela ENERGÊS.

Vou deixar aqui o link do blog deles https://energes.com.br, se vocês ainda não conhecem vale muito a pena fazer uma visita.