Instalação de Sistema de Microgeração Solar Fotovoltaica.
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- Amélia Valverde Conceição
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1 Instalação de Sistema de Microgeração Solar Fotovoltaica. Estruturas de fixação para sistemas fotovoltaicos As estruturas de fixação de um sistema solar fotovoltaico representam uma pequena parte do investimento total, embora sejam responsáveis por garantir a segurança das instalações e viabilizar tecnicamente a implantação do sistema nos mais variados tipos de projetos. Conceitos Denomina-se estrutura de fixação todo o conjunto de peças e materiais responsáveis pelo posicionamento (ângulos e direções) e fixação dos componentes de um sistema de geração solar fotovoltaico. Em especial neste capítulo será dada ênfase à estrutura de fixação dos painéis fotovoltaicos, que apresentam maior variedade de modelos, com diferentes níveis de complexidade técnica e aplicações. Tipos de estruturas e fixação As partes externas do sistema de geração solar fotovoltaico, assim como todo o material exposto ao tempo, estão sujeitos às mais variadas condições climáticas e meteorológicas, bem como a ações humanas não especializadas. Portanto, os tipos de estrutura e fixação disponíveis são desenvolvidos com o objetivo de maximizar a geração de energia, garantir a robustez da fixação mecânica e promover maior segurança dos equipamentos. Telhados planos Os telhados planos apresentam-se como uma das melhores infraestruturas para a instalação de sistema de geração solar fotovoltaico, pois facilitam a locomoção do instalador e o posicionamento dos painéis fotovoltaicos de forma a privilegiar a geração de energia. Destaca-se como fator negativo para esse tipo de infraestrutura a possibilidade de acúmulo de água e as complicações ocasionadas por esse evento.
2 Figura 1 Sistema de fixação para telhado plano. O sistema de fixação de painéis para telhados planos é constituído por estruturas metálicas, normalmente fabricadas em alumínio, que permitem o ajuste de ângulo em relação ao plano horizontal com grande facilidade. Figura 2 Ilustração de sistema de fixação para telhado plano. Procedimentos de impermeabilização adotados no tratamento de telhados com essas características muitas vezes impossibilitam a perfuração de lajes. Portanto, a fixação dessas estruturas em telhados planos é considerada crítica e merece grande atenção. Muitos fabricantes desenvolveram métodos para sanar essa dificuldade, como a ancoragem em blocos de concreto. A utilização da técnica assegura que a impermeabilização da laje permaneça intacta, porém, acrescenta um peso considerável sobre o telhado, que deve apresentar resistência o suficiente para suportar a nova carga.
3 Figura 3 Ilustração de sistema de fixação para telhado plano apoiado em blocos de concreto. Telhados inclinados O sistema de fixação de painéis fotovoltaicos em telhados inclinados apresenta características distintas do sistema sobre telhados planos. As duas variações de estruturas mais conhecidas e utilizadas em telhados desse tipo são as de madeira e as metálicas, sendo que o desenho construtivo das estruturas é praticamente semelhante. O posicionamento e a fixação dos painéis devem necessariamente obedecer à orientação e ao ângulo do telhado, o que representa desvantagem em relação ao telhado plano, pois normalmente ocasiona a redução do aproveitamento do potencial energético. Figura 4 Estrutura de telhado inclinado (visão lateral).
4 Figura 5 Estrutura de telhado inclinado (visão frontal). O sistema de fixação para telhados inclinados ou (sloped roof) é o conjunto recomendado para a instalação dos painéis nessa situação. É composto de suportes para trilho especial em formato Z, fixados nos caibros da estrutura base. Trilhos são fixados nos suportes e presilhas responsáveis pela ancoragem dos painéis são fixadas nos trilhos. Figura 6 Suporte de fixação de estrutura para o caibro do telhado. Figura 7 Modelo de trilho usado em conjunto com suporte de fixação em telhado.
5 Figura 8 Modelo de presilha para fixação dos módulos fotovoltaicos. Figura 9 Sistema para telhado Inclinado para telhas de cerâmica e cimento. Regularmente, o esforço aplicado pela força do peso do sistema fotovoltaico sobre a estrutura do telhado não é significativo, sendo facilmente absorvido pelos coeficientes de segurança do projeto do telhado. O mesmo não se pode dizer em relação às forças ocasionadas por ventos que eventualmente atinjam os painéis. Um estudo mais aprofundado deverá ser desenvolvido por profissional capacitado. No caso de estruturas metálicas, outro fator importante que deve ser analisado é a corrosão galvânica, processo pelo qual um metal corrói o outro. A escolha de peças e estruturas de materiais adequados não deve ser negligenciada, sob pena de redução considerável na vida útil de estruturas e fixações. Para a instalação de painéis sobre telhados metálicos, é recomendada a utilização de estruturas metálicas sob o telhado, como forma de aumentar a resistência do sistema contra os efeitos do vento.
6 Figura 10 Sistema de fixação em telhado de ferro, que pode ser galvanizado, zincado ou de alumínio. Base para solo Este modelo de estrutura é utilizado principalmente em grandes usinas de geração fotovoltaica. Assim como na instalação sobre telhados planos, esse sistema permite o aprimoramento do posicionamento dos painéis em relação ao sol, promovendo a maximização da capacidade de geração. O maior cuidado nesse tipo de instalação está relacionado ao sombreamento ocasionado pelo excesso de proximidade entre um painel e outro. Dessa forma, deve-se determinar a distância mínima entre painéis a partir de suas inclinações, para evitar que os módulos façam sombra uns nos outros. São utilizadas duas estratégias para determinar o espaçamento entre os módulos e evitar sombreamento entre eles quando instalados sobre o solo, ou em lajes. A primeira busca maximizar a eficiência do sistema, evitando o sombreamento. É obtida pela fórmula: d = 3,5 X Z A segunda maximiza o aproveitamento da área, mesmo com alguma perda de eficiência. Em projetos com restrição de espaço para a instalação dos módulos, deve-se utilizar a fórmula: Figura 11 Espaçamento entre módulos sobre solo ou laje.
7 O efeito do vento sobre os painéis é outro ponto relevante para a instalação dessa estrutura. O esforço recomendado a ser suportado por conta de condições climáticas deve ser previsto e contingenciado. Figura 12 Estrutura apoiada no solo. Base para estacionamentos Este modelo de estrutura assemelha-se à base para solo e tem características similares. Acrescente-se a precaução quanto à possibilidade de trânsito de pessoas, máquinas e equipamentos sob os painéis. Thesan Figura 13 Sistema de fixação para solo (tipo estacionamento).
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