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A correção da inclinação dos módulos FV compensa economicamente?

Instalações mais complexas e com adaptações estão mais propensas a falhas de montagem

Autor: 13 de outubro de 2020agosto 13th, 2021Artigos técnicos
A correção da inclinação dos módulos FV compensa economicamente?

Este artigo aborda o ajuste da inclinação dos módulos solares sob um ponto de vista econômico. Sabemos ser possível aumentar a inclinação dos módulos fotovoltaicos por meio de estruturas de ajuste.

Isso pode proporcionar ganho energético maior, mas será que é economicamente viável em todos os casos? 

Neste estudo, serão comparados dois sistemas localizados na região de Campinas (SP). O primeiro com os módulos rentes ao telhado, com 10º de inclinação, e o segundo com os módulos presos a uma estrutura “adaptada” para laje, fazendo com que os módulos fiquem com a inclinação de 23 graus, ótima para a latitude em que se encontra.

Em ambos os casos, os módulos são posicionados com o azimute Norte. O sistema testado possui 10 módulos de 400 Wp ligados a um inversor de 3,6 kW, com uma única entrada de MPPT.

Para se obter o valor da energia gerada nas duas situações será utilizado o software PVSyst, com as perdas dos dois sistemas (cabeamento, mismatch, temperatura e etc) idênticas. Com o valor da energia anual calculado, utilizaremos o custo da tarifa de energia compensável para um cliente B1 – residencial, que é cerca de 0,65 R$/KWh.

Para o custo da estrutura, utilizaremos uma média de valores encontrados no mercado – cerca de R$ 375 para a solução própria para telhado cerâmico e R$ 1355 para o triângulo próprio para lajes que está sendo “adaptado” para corrigir a inclinação dos módulos. Logo, neste exemplo a diferença de custo entre os dois sistemas é de R$ 980.

Figura 1 Representação de um sistema fotovoltaico com módulos rentes ao telhado esquerda e sistema com adaptação de inclinação direita.

Figura 1: Representação de um sistema fotovoltaico com módulos rentes ao telhado (esquerda) e sistema com adaptação de inclinação (direita)

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Geração de energia e ganho econômico

A tabela abaixo mostra a quantidade de energia gerada em cada um dos sistemas: Tabela valor economizado ano 1 Uma análise rápida para o ano 1 mostra que a diferença de energia gerada é pequena, o que reflete em somente R$ 196,30. Para entender o impacto no desempenho econômico do sistema precisamos analisar o impacto das diferenças de geração ao longo dos 25 anos planejados de operação.

Os dados ano a ano foram gerados através do mesmo software, assumindo uma inflação no custo de energia de 2% ao ano e estão condensados na tabela abaixo.

Tabela economia

Analisando separadamente, o custo extra da estrutura adaptada só será compensado por volta do quinto ano. Ao longo de 25 anos de operação o sistema com a estrutura adaptada economizará R$ 6572 a mais do que o sistema rente ao telhado.

Porém, ainda devem ser descontados desse ganho a diferença de custo da estrutura (R$ 980), o aumento no gasto de horas de mão-de-obra (1 dia de trabalho a mais ~ R$ 150,00), o que diminui o ganho para R$ 5.442. Ou seja, para este caso, existem ganhos financeiros quando analisamos esta adaptação.

Porém, perto da economia total de energia do sistema durante os 25 anos (R$ 115 mil para o sistema rente ao telhado, R$ 121 mil para estrutura adaptada) o benefício se torna pouco significativo, cerca de 4,5%.

Uma solução para contornar o problema que não envolva “adaptações”, principalmente no caso em que a geração para o sistema rente ao telhado não fosse capaz de entregar toda a energia requerida, é a adição de mais um módulo.

A tabela abaixo resume a geração de um sistema rente ao telhado com 1 módulo a mais, totalizando 11 placas, e as mesmas premissas dos casos anteriores. geração de um sistema rente ao telhado com 1 módulo a mais

A adição de mais um módulo de 400 Wp, já considerando uma estrutura um pouco maior, gira em torno de R$ 800, que é mais barato do que o custo de adaptação de estrutura (R$ 980) e traz retorno financeiro mais vantajoso (diferença de R$ 7.000 ao longo de 25 anos).

Conclusão

Além do baixo retorno financeiro, a recomendação de não montar “adaptações” para a correção da inclinação dos módulos em telhados está diretamente ligada à questão da segurança.

Módulos rentes ao telhado estão muito menos expostos a efeitos de arrancamento causados pelos ventos. A estrutura adaptada, até pela sua própria natureza, dificilmente segue as recomendações de fixação do fabricante e a resistência dos materiais à risca.

Figura 2: Os esforços causados pelos ventos não são desprezíveis em sistemas FV. O módulo, quando disposto conforme a figura, causa um efeito de vela, aumentando o stress mecânico de toda a estrutura

Figura 2: Os esforços causados pelos ventos não são desprezíveis em sistemas FV. O módulo, quando disposto conforme a figura, causa um efeito de vela, aumentando o stress mecânico de toda a estrutura

O Canal Solar já noticiou várias estruturas que colapsaram pelo efeito dos ventos ou de sobrecarga, condições muito mais prováveis de se acontecer ao não respeitar a inclinação natural do telhado.

adaptações em telhados inclinados não são recomendadas

Figura 3: Adaptações desse tipo, feitas com o intuito de buscar o melhor ângulo e a melhor orientação para os módulos fotovoltaicos nos telhados, trazem pouco retorno financeiro e poderiam ser substituídas pela adição de alguns módulos ao sistema, com resultado mais vantajoso.

Também é possível afirmar que instalações mais complexas, com “ajustes” e “adaptações” estão mais propensas a falhas de montagem. A complexidade da solução, aliada à falta de um padrão de montagem ou um manual, leva a mais erros, riscos de soltura, chamadas para correção de problemas e riscos desnecessários. Portanto, essas adaptações em telhados inclinados não são recomendadas.  

Mateus Vinturini

Mateus Vinturini

Especialista em sistemas fotovoltaicos e engenheiro eletricista graduado pela UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas). Entusiasta de ciências e tecnologia, com experiência no ramo da energia solar, tanto no âmbito comercial como em projeto, dimensionamento e instalação de sistemas fotovoltaicos. 

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