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Soluções em BIPV para atender à demanda do mercado fotovoltaico

GoodWe acrescenta painéis fotovoltaicos integrados a construção ao seu portfólio

Autor: 1 de fevereiro de 2024Artigo do fabricante
12 minutos de leitura
Soluções em BIPV para atender à demanda do mercado fotovoltaico

Foto: GoodWe

Os telhados comerciais e industriais tornaram-se um terreno fértil para a instalação de painéis fotovoltaicos devido às suas grandes áreas disponíveis, superfícies planas e alta demanda por eletricidade nos setores comercial e industrial.

No entanto, a aplicação de produtos fotovoltaicos em telhados C&I não é uma tarefa fácil.

Considerando as diversas características construtivas, bem como a necessidade de segurança da produção, propriedade e pessoal, os equipamentos fotovoltaicos voltados para este tipo de aplicação estão passando por uma mudança de conceito.

Os tradicionais módulos fotovoltaicos estão cedendo lugar aos módulos ultraleves, devido a sua integração harmoniosa com as edificações sem comprometer a suportabilidade de carga da estrutura predial.

No início do mercado de energia solar fotovoltaica, os proprietários, e até mesmo instaladores, estavam preocupados com a geração de energia e benefícios econômicos de curto prazo ao aplicarem pela primeira vez produtos de energia solar em seus telhados, somados à escolha limitada de soluções fotovoltaicas disponíveis no mercado. Dessa forma, os módulos tradicionais naturalmente se tornaram a primeira opção de compra.

No entanto, a indústria de energia FV está em constante evolução, e os telhados instalados com sistemas fotovoltaicos convencionais têm enfrentado diversos problemas ao longo do tempo.

Suportabilidade de carga insuficiente do telhado, necessidade de soluções FV mais leves

Telhados comerciais e industriais   com camadas únicas de revestimento de metal ou concreto oferecem economias no custo da construção predial, mas têm a desvantagem de não possuir uma alta suportabilidade de carga.

Sistemas FV convencionais quando aplicados sobre o telhado ou cobertura adicionam uma carga extra à edificação devido ao uso de módulos FV com largas molduras de alumínio e aplicação de estruturas metálicas para suporte e fixação dos painéis.

Após anos de exposição ao sol e condições climáticas, problemas como fissuras e ferrugem no substrato aumentam a carga sobre a estrutura predial.

Visando solucionar o problema da carga extra em telhados, a maioria dos fabricantes desenvolveu módulos flexíveis.

Embora os produtos flexíveis tenham as características de serem leves, finos e flexíveis, na prática, devido à falta de estabilidade da superfície flexível, ao longo do tempo, existe uma alta probabilidade de deformação nas áreas que ficam suspensas entre os rebaixos de telhas metálicas, resultando em microfissuras nas células e pontos quentes.

Em um teste de risco de ponto quente realizado com um módulo fotovoltaico flexivel fixado em uma telha de aço galvanizado, os resultados mostraram que a parte traseira do produto poderia atingir uma temperatura máxima de 140°C, resultando em um abaulamento indesejado e evidenciando que os pontos quentes são um problema inevitável para produtos flexíveis.

Realizando o mesmo teste de ponto quente em módulos fotovoltaicos leves, porém rígidos, foi possível confirmar que a superfície em vidro fino de 1.6mm de espessura garante rigidez e estabilidade necessária para evitar abaulamentos e consequente pontos quentes.

Os testes são aplicados seguindo os critérios de teste da norma IEC61215-2:2016 MQT 09. Três células com a maior corrente de fuga e uma célula com a menor corrente de fuga foram selecionadas, a área de sombreamento mais crítica foi identificada, e as células foram expostas às condições de estado constante para monitorar a temperatura sob teste.

Os resultados mostram que a aparência, a resistência ao isolamento e a resistência à umidade das amostras leves rígidas após o teste externo estão em conformidade com a norma IEC 61215-2:2016, ao contrário do observado em amostras flexíveis.

De acordo com a norma, a degradação de potência deve ser ≤ 5%, e a degradação de potência das amostras leves rígidas após o teste de ponto quente foi ≤ 0,53%. Não sendo observadas anormalidades durante o teste para a amostra leve, portanto, o teste foi aprovado.

A infiltração de água também é um problema sério e difícil de resolver em coberturas prediais, e a impermeabilização na integração de soluções FV é crucial

Vazamentos representam outro problema fatal para telhados comerciais e industriais, especialmente quando estruturas para fixação de módulos FV são instaladas em telhados de concreto, podendo facilmente comprometer a cobertura e permitir passagem de água e umidade.

Além disso, o impacto de fissuras na base torna a identificação do ponto de vazamento difícil, e os custos de manutenção são elevados uma vez que o problema de vazamento ocorre com frequência.

O envelhecimento da pintura e/ou revestimento da superfície de telhados de metálicos também acarreta corrosão do aço do substrato da telha e infiltração de água, enquanto os custos para manutenção, até mesmo renovação ou reposição do telhado metálico são elevados.

Por estes motivos, ao instalar soluções FV em coberturas de concreto ou telhados metálicos, a capacidade de impermeabilização da superfície também deve ser levada em consideração.

Geralmente, a vida útil projetada de uma estrutura de concreto é de 50 anos, enquanto a de uma estrutura de aço é de 25 anos. No entanto, a impermeabilização de telhados industriais geralmente dura apenas de 8 a 10 anos antes que seja necessário reparo.

Se a impermeabilização do telhado não for considerada durante a instalação de módulos FV, uma grande quantidade deles pode exigir reinstalação ou mesmo ser descartada diante de problemas de vazamento.

Atualmente, as medidas mais adequadas de impermeabilização comercial e industrial incluem o uso de membranas impermeabilizantes poliméricas, como TPO, PVC etc. Dessa forma, a integração de produtos de energia FV e membranas impermeabilizantes tornou-se um ponto chave.

Climas extremos são frequentes em algumas regiões, e soluções FV precisam ser capazes de resistir a granizo, chuva e neve

No Brasil são muito comuns os vendavais e chuvas de granizo, principalmente no sul do país. Ao instalar produtos de energia solar nessas áreas, é fundamental considerar a resistência ao vento e granizo, além dos problemas comuns abordados anteriormente.

Módulos fotovoltaicos flexíveis são especialmente insatisfatórios nesse aspecto, pois carecem de uma camada de reforço e apresentam suportabilidade de carga insuficiente, com resistência de apenas 2400Pa no lado frontal.

Em condições de neve mais espessas, isso pode facilmente causar a quebra das células, resultando em perdas de eficiência ou falha total.

As imagens abaixo trazem os resultados do teste de eletroluminescência em um módulo flexível antes e depois do teste de granizo, indicando que as células do módulo flexível foram danificadas pelo impacto do granizo (as áreas pretas representam as partes danificadas).

Eletroluminescência antes do impacto de granizo

Eletroluminescência após o impacto de granizo

Os módulos rígidos ultraleves, por sua vez, foram aprovados nos testes de suportabilidade de carga, seguindo o padrão TGM1220590110014, com uma atenuação de potência de apenas 0,4% após a aplicação de uma pressão de 5400 Pa no lado frontal do produto.

No teste de resistência a impactos de granizo, foram submetidos a granizos com diâmetro de 25 mm, peso de 7-8g a uma velocidade de 22m/s. Os resultados do teste são mostrados abaixo nas imagens de eletroluminescência antes e depois, nenhum dano às células foi observado.

Antes do impacto de granizo

Após o impacto

Isso demonstra que módulos ultraleves rígidos têm uma resistência superior a impactos, melhor desempenho em condições climáticas extremas e uma vida útil mais longa do que os produtos flexíveis.

Os módulos fotovoltaicos tradicionais e os flexíveis apresentam limitações inevitáveis diante dos diversos desafios da integração da energia fotovoltaica em telhados comerciais e industriais.

Diante da crescente demanda por sistemas fotovoltaicos em telhados novos ou renovados, surge a urgência por um produto leve que atenda a essa demanda de mercado sem comprometer a estrutura predial e a impermeabilidade da cobertura ou telhado.

A linha de módulos ultraleves Galaxy, da GoodWe, foi desenvolvida em resposta a essa demanda de mercado. Com um peso de apenas 6 kg/m2 e integração ao material de impermeabilização da cobertura, torna-se adequada para telhados com suportabilidade de carga insuficiente e necessidade de impermeabilização.

A adição de uma camada de vidro temperado de 1,6 mm no produto o torna rígido e facilmente resistente a granizo e chuvas fortes.

Características da Linha Galaxy GoodWe

Impulsionada pelo objetivo global de alcançar a “neutralidade de carbono”, as fontes de energia em todo o mundo estão passando por uma transformação sem precedentes. Uma nova rede de energia, fundamentada em tecnologia de eletrônica de potência e energia limpa, está gradualmente surgindo.

Definições do Produto

Os produtos ultraleves da linha Galaxy são um novo tipo de material de construção que integra a tecnologia de geração de energia na estrutura de telhados e construções.

Trata-se de um produto baseado na tecnologia BIPV (Soluções FV Integradas à Construção), levando em consideração tanto a estética quanto a funcionalidade, geralmente priorizando as necessidades de construção e arquitetônicas em primeiro lugar e as demandas de geração de energia em segundo plano.

Design da Estrutura

O módulo Galaxy é ultraleve, pesando apenas 6 kg/m2, sendo até 65% mais leve do que módulos convencionais e reduzindo significativamente o peso extra adicional da estrutura predial, muitas vezes evitando a necessidade de reforço estrutural para instalação da solução FV no telhado ou cobertura.

A linha Galaxy possui módulos rígidos, leves e resistentes à corrosão, integrados e encapsulados com TPO, uma membrana impermeabilizante polimérica.

Além de reduzir efetivamente a pressão da carga no telhado, também evita problemas potenciais de envelhecimento e vazamento, solucionando precisamente os problemas fundamentais de alta taxa de vazamento, carga insuficiente e dificuldades na operação e manutenção de telhados de edifícios industriais e comerciais.

Resistência ao Granizo

Além das vantagens de leveza, a GoodWe incorporou de maneira criativa uma camada de reforço ao Galaxy para aumentar a resistência e a planicidade do produto, evitando abaulamentos e pontos quentes.

A linha Galaxy passou com sucesso no teste de impacto de tempestade de granizo com diâmetro de 25 mm, não apresentando rachaduras ou microfissuras ocultas nas células. Mesmo em caso de tempestade de granizo, ela é capaz de manter uma geração de energia estável.

Desempenho Elétrico

A linha Galaxy é projetada sem molduras metálicas, eliminando assim a necessidade de proteção contra raios e aterramento.

Os módulos são adaptados para RSD (Desligamento Rápido) e AFCI (proteção contra arcos elétricos em corrente contínua).

O design do circuito elétrico leva em consideração a facilidade para manutenção, com tratamento discreto ao cabeamento, componentes elétricos e dispositivos de conexão.

Método de Instalação Fácil

A linha Galaxy oferece uma variedade de métodos de instalação que dispensam a necessidade de trilhos de montagem, tornando o processo de instalação rápido e simplificado, o que resulta em economia significativa de custos de mão-de-obra e material.

Sua fixação pode ser feita através de soldagem por ar quente de membrana TPO, colagem por colas industriais de extrema fixação como adesivos PU ou grampos com fixação direta em telhados metálicos.

Os módulos ultraleves permitem uma instalação rápida sem danificar a camada estrutural do telhado, economizando mão de obra, materiais e tempo.

Embora o método de instalação seja simples, após a instalação, o Galaxy apresenta excelente resistência ao vento e pode suportar pressões de vento de até 5400 Pa, garantindo a segurança do telhado.

A grade de ventilação e térmica na parte traseira do produto dissipa o calor, garantindo uma geração eficiente de energia enquanto protege o telhado e o interior do edifício contra o superaquecimento.

A grade é fixada com adesivo estrutural para auxiliar na instalação dos produtos Galaxy, prevenindo a vibração do vento e aprimorando ainda mais a segurança do telhado.

Soluções Integradas para Produção com Zero Carbono

O requisito fundamental para uma geração de energia com zero carbono é atender aos requisitos de capacidade eficiente, operação segura e desempenho de longo prazo.

Oferecendo soluções integradas ao longo do ciclo de vida de produção, a linha Galaxy é adequada para uma ampla variedade de aplicações como sistemas FV em telhados metálicos de camada única e coberturas de concreto.

Mesmo em telhados que não exijam impermeabilização e nos quais membranas impermeabilizantes de TPO não estão disponíveis, os módulos Galaxy também podem ser instalados por colagem ou fixação mecânica, adaptando-se a todas as situações de telhado.

A integração de soluções FV em edifícios é uma das áreas mais significativas para as futuras aplicações dessa tecnologia. Essas soluções devem atender às necessidades específicas de impermeabilização, resistência às condições climáticas e preservação da estrutura predial.

A GoodWe tem como objetivo o desenvolvimento de soluções inteligentes para que cada edificação possa gerar sua própria energia de maneira harmoniosa e econômica, caminhando rumo um futuro sustentável!

Conheça mais sobre a linha Galaxy e outras soluções de BIPV, acessando o site br.goodwe.com/galaxy-series e faça já o download do e-book gratuito ‘Tudo sobre soluções BIPV’: https://news.goodwe.com/tudo-sobre-solucoes-bipv


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GoodWe Academia Solar

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A GoodWe é uma fabricante de inversores fotovoltaicos e soluções de armazenamento de energia.

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