Especialistas em protecção contra o raio

Pára-raios Aplicaciones Tecnológicas - Especialistas em proteção contra o raio, sobretensões e detectores de trovoadas.

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32 por cento dos danos em parque voltaicos são causados por raios

21/03/2019

As mudanças climáticas converteram-se numa das principais preocupações da sociedade. Por isso a utilização de energias renováveis, que não produzem emissões contaminantes nem gases de efeito adverso, estão no auge.

Proteção de raio em parque voltaicos    

Segundo a agência internacional da energia (AIE) as energias renováveis são a segunda fonte global de eletricidade e segundo a Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA), a geração de energias limpas aumentou em 2017 mais de 8%, ultrapassando os 2.179 GW em todo o mundo. Entre todas as energias renováveis, destaca-se a fotovoltaica, que supõe 32% do total e conta com um crescimento anual de 10%.

As instalações fotovoltaicas estão expostas a condições meteorológicas que podem afetar o seu rendimento. Situam-se em zonas amplas com nível de radiação solar alto sem árvores ou objetos de maior altura, características que estão relacionadas com o risco de queda de raios.

Mais de 32% dos danos em placas solares são causados por raios, situando as descargas atmosféricas como a primeira causa de deterioração (Instituto Sul Africano de Engenheiros Elétricos). As instalações com uma capacidade igual ou superior a 100MW podem estar ligadas diretamente à rede elétrica, pelo que o impacto de um raio poderia afetar, não apenas a instalação, mas também a rede.

O impacto direto e o efeito indutivo do raio podem deteriorar, e até destruir, os módulos das placas fotovoltaicas, os reguladores de carga e outros componentes eletrónicos da instalação.

Estes danos representam perdas económicas por custos de substituição e reparação das peças deterioradas, além de uma redução da vida útil e do rendimento das placas solares. Este último aspeto é de grande importância já que o retorno da inversão de uma instalação fotovoltaica acontece próximo dos 20 anos, período que aumenta caso se produzam danos ou deteriorações.

O efeito das descargas atmosféricas nos parques solares, torna imprescindível protegê-los, utilizando protetores contra sobretensões e para-raios.

Proteção interna contra o raio para evitar sobretensões em parques solares

O impacto de um raio, seja no próprio painel fotovoltaico ou em zonas próximas, pode provocar uma sobretensão no sistema elétrico e causar deteriorações ou destruição dos componentes eletrónicos da instalação.

Os danos são tais, que a norma internacional IEC 60364-7-712 recomenda a utilização de protetores contra sobretensões e, a Associação Alemã de Seguradoras obriga à sua integração em instalações fotovoltaicas superiores a 10 kW.

Os parques solares utilizam, ao contrário de outros métodos de geração de energia, corrente contínua (DC). Por isso, a proteção contra sobretensões dos parques solares deve ser específica para sistemas DC e deverá ser instaladas em todos os sistemas que possam ser afetados pelo raio.

Componentes dos painéis fotovoltaicas que devem estar protegidos contra sobretensões

  • Estações inversoras cujo objetivo é converter a corrente contínua em alterna. É obrigatório que os painéis fotovoltaicos que estejam ligados à rede elétrica. Todos os componentes das estações inversoras devem estar protegidos contra sobretensões, incluindo as caixas de conexão e o inversor.
  • Sistemas de comunicação utilizados para monitorizar o rendimento da instalação fotovoltaica e conhecer em tempo real as falhas no funcionamento das placas solares.
     
  • Módulos de manutenção remoto preventivo das placas fotovoltaicas.

Também é recomendável que todas as placas fotovoltaicas contem com cabos protegidos para que a corrente parcial do raio possa circular pela proteção do cabo sem danificar as células solares.

Proteção externa contra o raio para evitar danos em parques solares

Para evitar que o raio impacte nos módulos dos painéis fotovoltaicos, nas cabines dos inversores ou em outras áreas da instalação, recomenda-se a utilização de para-raios.

É imprescindível que durante a etapa de desenho se otimize a localização e o número de para-raios para que se produzam o mínimo de sombras possíveis nas placas fotovoltaicas, evitando assim o seu efeito adverso na produção energética.

As sombras, sejam produzidas pela para-raios ou por outro objeto, podem ser difusas ou definidas.

  • Sombras difusas: Aparecem quando os para-raios ou outros objetos não estão próximos das placas solares e não as afetam.
  • Sombras definidas: Aparecem quando o objeto, neste caso um para-raios, se situa próximo da placa solar. Tem um duplo efeito negativo: Diminuição da produção energética e danos nos painéis fotovoltaicos.

Estas sombras causam uma menor produção energética da placa solar, logo, menos ingresso. O efeito mais importante é o das sombras definidas.
Quando algumas células solares da placa estão com sombras começam a consumir energia, criando pontos de sobre aquecimento. 

Para evitar este efeito, ativam-se os díodos de bypass (de passo) que oferecem um caminho alternativo à corrente, minimizando os possíveis danos. Dependendo da qualidade dos díodos de bypass e das células solares, a proteção dos pontos de sobre aquecimento podem não ser suficientes. Por isto os componentes eletrónicos das placas fotovoltaicas deterioram-se, chegando até a destruírem-se. Além disso a utilização destes díodos supõe um consumo de energia.

Por isso é indispensável otimizar o número e localização dos para-raios. Neste sentido é recomendável a utilização de dispositivos com uma grande proteção, como Para-raios com dispositivo de ionização (PDI) já que implicarão a utilização de menos para-raios.

Pararaios PDI estacao solar

Os para-raios com dispositivo de ionização (PDI), também conhecidos como para-raios ativos, permitem uma grande cobertura. A diferença para outros para-raios é que os PDI emitem um traçador ascendente contínuo com um tempo de avanço, permitindo captar o raio antes de qualquer outro objeto dentro do seu raio de proteção. Este tempo de avanço determina o raio de proteção do PDI: quanto maior o tempo de avanço, maior será a área de proteção, portanto, aparecerão menos sombras.

Uma das vantagens dos para-raios com dispositivo de ionização DAT CONTROLER® de Aplicaciones Tecnológicas, perante os outros PDIs é que a sua manutenção pode ser feita de forma remota.

Sistema de rede de terra em instalações fotovoltaicas

Os sistemas de rede de terra são uma parte fundamental de todas as instalações elétricas, incluindo os sistemas fotovoltaicos. A sua função é dissipar no terreno as intensidades de corrente, sejam originadas por descargas atmosféricas ou por defeito. Desta forma, os sistemas de rede de terra permitem evitar que as diferenças de potencial possam danificar instalações ou pessoas.

Uniões na rede de terra

Os parques fotovoltaicos, ao contarem com corrente contínua (DC), deverão ligar a terra num único ponto, ou seja, ter uma única terra. Caso isto não aconteça, os reguladores de carga, os inversores e outros componentes sensíveis os painéis podem ficar danificados.

Para o fazer, devem-se unir todas as terras, utilizando conexões permanentes ou soldadas que assegurem a sua durabilidade. A soldadura exotérmica, ao contrário das uniões mecânicas, permite realizar uniões que não se degradam nem deterioram com o tempo.

Tomadas de terra em instalação fotovoltaica

Resistência da terra

A resistência da terra é de grande importância em qualquer instalação elétrica, já que determina a facilidade de dissipação das correntes. A resistividade do terreno depende da sua humidade e dos materiais que a compõem. Segundo a norma internacional IEC 60364-4-4-442, a resistência das terras dos painéis fotovoltaicos deverá ser igual ou menor que 10Ω.

Para alcançar este valor recomenda-se a utilização de melhoradores de terreno como o APLICEM®, cimento condutor de Aplicaciones Tecnológicas que permite melhorar a rede de terra.

Se estiver interessado em proteger a sua instalação fotovoltaica do raio, não hesite em nos contactar.