Dimensionamento de uma instalação fotovoltaica

Para que todo sistema fotovoltaico funcione de forma eficiente é fundamental dimensionar corretamente todos os componentes da instalação.

Dessa forma o sistema fotovoltaico funcionará perfeitamente garantindo a geração de uma energia elétrica sustentável e, consequentemente, o retorno adequado do investimento inicial feito com a aquisição do equipamento.

Assim como no caso de um projeto elétrico de um edifício residencial, comercial ou industrial, o incorreto dimensionamento da instalação fotovoltaica pode resultar em sérios problemas como, por exemplo, incêndios de grandes proporções.

Entre os principais componentes de uma instalação fotovoltaica estão os módulos fotovoltaicos, os cabos fotovoltaicos, os dispositivos de proteção e seccionamento e as unidades de condicionamento de potência, como inversores, controladores de carga das baterias, entre outros.

De acordo com o professor e engenheiro eletricista Hilton Moreno, que também é consultor Técnico da IFC/COBRECOM, os requisitos para o correto dimensionamento dos vários componentes de uma instalação fotovoltaica estão indicados na norma NBR 16690, publicada em outubro de 2019 pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

“Tudo parte do dimensionamento da quantidade de módulos que será instalada, o que, por sua vez, depende da potência necessária a ser gerada em cada instalação. A partir daí, os módulos são agrupados em séries, subarranjos e arranjos. Com isso, podem ser determinadas as tensões e correntes elétricas que servirão de base para dimensionar os cabos e dispositivos de proteção e seccionamento, além dos inversores, baterias (se for o caso), entre outros”, explica Moreno.

O profissional ainda revela que diversos problemas podem aparecer na instalação fotovoltaica caso o projeto ou a instalação não tenha sido elaborado corretamente.

Entre as principais adversidades está o mau contato dos condutores com os conectores, que, no pior caso, pode gerar situações de incêndios.

“Para minimizar esse risco, os cabos elétricos para uso fotovoltaico devem estar de acordo com as exigências da norma NBR 16612, enquanto os conectores devem atender aos requisitos indicados na NBR 16690”, diz Moreno.

Além disso, com um projeto inadequado pode haver ainda situações de má utilização dos próprios módulos fotovoltaicos, que podem levar à perda parcial de geração; e em áreas sujeitas a muitas tempestades com raios, os problemas podem acontecer devido a elevadas sobretensões provocadas por essas descargas.

Profissionais responsáveis por esse trabalho

Hilton Moreno reforça que o sistema fotovoltaico é similar a qualquer outra instalação elétrica, que deve ser projetada, instalada, operada, mantida e inspecionada unicamente por profissionais habilitados e qualificados, como engenheiros, tecnólogos e técnicos, cada um dentro dos seus limites de atribuições profissionais definidas por lei.

Vale lembrar que também existem empresas especializadas no projeto, dimensionamento e execução do sistema fotovoltaico, seja ele residencial, comercial ou industrial.

Porém, antes de contratar profissionais ou empresas para esse trabalho é preciso estar atento.

“Não há um sistema de certificação de empresas para atuar no ramo fotovoltaico. Isso implica que a escolha de uma empresa deve ser baseada em seu histórico e acervo de serviços nessa área, no perfil de seus profissionais responsáveis e em referências obtidas no mercado. Isso vale também para a contratação dos profissionais autônomos”, alerta Moreno.

Como determinar a seção nominal dos cabos elétricos

De acordo com Hilton Moreno, o dimensionamento de um cabo fotovoltaico começa pela determinação da corrente elétrica que irá circular por ele, a chamada “corrente de projeto”.

Tal corrente é calculada em função do número de módulos em cada série, subarranjo e arranjo, além da necessidade ou não de proteção contra sobrecorrente dos módulos.

Em seguida, é definida a maneira de instalar desse cabo, temperatura ambiente, eventuais agrupamentos de vários circuitos em um mesmo conduto e o comprimento do circuito.  

“Com essas informações, calcula-se a seção do condutor pelos critérios de capacidade de corrente e queda de tensão”, explica.

O profissional ainda comenta que os cabos fotovoltaicos são um dos componentes do sistema como um todo e, consequentemente, devem ser compatíveis com os demais elementos da instalação fotovoltaica, como os dispositivos de proteção e seccionamento, os conectores, entre outros.

Vale lembrar que os cabos para instalações fotovoltaicas devem estar de acordo com a NBR 16612 que exige que os condutores tenham características específicas para suportar condições muito severas, como temperaturas ambientes extremas, ventos muito fortes, elevado índice de radiação UV, terrenos alagados ou muito secos, e assim por diante.

Entre os principais requisitos exigidos pela NBR 16612 estão: os cabos para uso fotovoltaico devem ser adequados para operar em temperatura ambiente de – 15 ºC até 90 ºC, com máxima temperatura de operação para 120 ºC por 20.000 h; o condutor deve ser de cobre estanhado, classe 5 de encordoamento; a isolação e a cobertura devem ser constituídas por uma ou mais camadas extrudadas de composto não halogenado termofixo.

“No caso do uso de cabos que não atendem os requisitos da Norma NBR 16612, o que é proibido, seu funcionamento e durabilidade podem ser seriamente prejudicados, colocando em risco a integridade da instalação, aumentando a possibilidade de incêndios e choques elétricos”, ressalta Hilton Moreno.

O consultor Técnico da IFC/COBRECOM ainda lembra que a aplicação de cabos fotovoltaicos com seções nominais inferiores às necessidades da instalação pode acarretar sérios problemas.

“Em um sistema fotovoltaico, a situação é igual a qualquer outra instalação, onde o subdimensionamento dos condutores pode levar à perda de energia no cabo, e perda de vida útil, que pode resultar em incêndios e choques elétricos”, conclui Hilton Moreno.