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Como proteger sistemas fotovoltaicos contra descargas atmosféricas?

Raios podem comprometer componentes eletrônicos, danificar instalações elétricas, interromper a produção de energia e colocar vidas em risco

Publicado em: 07/07/2021Atualizado em: 04/08/2021

Texto: Juliana Nakamura

Sistema paineis fotovoltaicos
É indispensável o uso do sistema de proteção contra descargas atmosféricas em instalações fotovoltaicas (Foto: PHOTOMDP/Shutterstock)

Fonte limpa e renovável, a energia fotovoltaica está em franca expansão no Brasil. A estimativa é a de que o país chegue em 2024 com mais de 880 mil sistemas em operação. Os dados são da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar). Para garantir a segurança dessas instalações, um componente indispensável é o sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA).

Há normas técnicas nacionais que estabelecem critérios mínimos a serem atendidos pelos projetos de sistemas de aterramento e de proteção contra raios. Elas são aplicáveis tanto para as usinas fotovoltaicas dedicadas, construídas no solo para injetar energia elétrica no sistema interligado, quanto para os geradores fotovoltaicos, que integram instalações dos consumidores. A referência técnica mais importante é a ABNT NBR 5419 — Proteção contra descargas atmosféricas, atualmente em revisão e dividida em quatro partes.

A falta de uma proteção adequada, além dos riscos usuais associados aos raios, como queima de equipamentos, interrupção da geração e incêndios, tem reflexos de ordem jurídica
Paulo Edmundo da Fonseca Freire

“A falta de uma proteção adequada, além dos riscos usuais associados aos raios, como queima de equipamentos, interrupção da geração e incêndios, tem reflexos de ordem jurídica”, alerta o engenheiro eletricista Paulo Edmundo da Fonseca Freire, diretor da Paiol Engenharia. Ele lembra que a não-conformidade com as normas aplicáveis pode motivar o não pagamento de indenizações por parte de seguradoras e conflitos jurídicos entre os envolvidos no projeto (proprietário, operador, projetista, instalador etc.).

GRANDE EXPOSIÇÃO A RISCOS

No caso das usinas, o maior risco provocado pelas descargas atmosféricas são os danos nos arranjos fotovoltaicos e nos inversores, além da interrupção das operações com consequente perda de geração. “Essas instalações ocupam uma área extensa e possuem elevada exposição a descargas, sendo impossível evitar a queda de raios nos arranjos fotovoltaicos. Daí a importância de um bom sistema de aterramento e proteções adequadas contra as sobretensões que podem ser injetadas/induzidas nas redes de corrente contínua e alternada”, comenta Freire.

No caso dos geradores fotovoltaicos, há riscos adicionais como danos às instalações do consumidor, desde a queima de equipamentos até incêndios. Os geradores fotovoltaicos precisam ser integrados ao sistema de aterramento e de proteção contra raios da instalação. “O projetista precisa ser capaz de promover esta integração, com o mínimo risco para o cliente”, destaca o engenheiro eletricista.

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SPDA PARA USINAS E GERADORES

Um bom projeto de SPDA começa com o atendimento às normas aplicáveis e considera, também, o estabelecido em textos internacionais, especialmente os da IEC (International Electrotechnical Commission). “É importante observar não somente os aspectos específicos da usina e do gerador, mas também as interfaces com os demais subsistemas das instalações”, acrescenta Paulo Freire.

É importante observar não somente os aspectos específicos da usina e do gerador, mas também as interfaces com os demais subsistemas das instalações
Paulo Edmundo da Fonseca Freire

Outro desafio que envolve o projeto e a execução de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas em redes fotovoltaicas é a necessidade de garantir que os captores sejam instalados de modo a não interceptar os raios do Sol.

PROTEÇÃO CONTRA SURTOS

O conjunto de proteções deve ser composto por para-raios, que conduzem a descarga elétrica até a terra, e por uma rede de terra, que visa a dissipação de energia de forma rápida. A rede de terra, aliás, deve ser o primeiro elemento construído, uma vez que todos os equipamentos do sistema fotovoltaico precisam ser ligados e equipotencializados a ela.

Um sistema de proteção contra descargas atmosféricas não pode prescindir, ainda, de descarregadores de sobretensão, conhecidos como DPS (dispositivos de proteção contra surtos). Instalados próximos do inversor do painel fotovoltaico, esses descarregadores têm a função de reduzir o pico de tensão nos terminais dos equipamentos e precisam ser especificados em função de fatores como a densidade de descargas para a terra (NG) do local, ou seja, a quantidade de raios por km² por ano que atingem a região.

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Colaboração técnica

 
Paulo Edmundo da Fonseca Freire — Engenheiro eletricista, mestre em sistemas de potência pela PUC-RJ e doutor em geociências pela Unicamp. Com 40 anos de experiência em estudos e projetos de sistemas de aterramento e de proteção contra descargas atmosféricas, é ex-professor da Universidade Gama Filho e diretor da Paiol Engenharia.