Conheça os riscos e as soluções de segurança em sistemas fotovoltaicos

Por João Paulo de Souza

Os empregados de distribuidoras de energia que trabalham diretamente com eletricidade já estão cobertos pelos padrões de geração, transmissão e distribuição de energia, pois as centrais elétricas, concessionárias e demais são obrigadas a implementar práticas de trabalho seguro e requisitos de treinamento voltados para os trabalhadores do setor elétrico.

Contudo, trabalhadores do setor de energia solar estão potencialmente expostos a uma variedade de riscos sérios, como arco elétrico, choques elétricos, quedas e riscos de queimadura térmica que podem causar ferimentos e morte. Isto se deve principalmente ao fato das empresas desse setor, em sua grande maioria, serem microempresas ou empresas de pequeno porte. Obviamente existem outros fatores que contribuem ainda mais para a exposição ao risco, externos e internos à essas empresas, os quais poderão ser discutidos em um outro artigo.

Quais são os riscos envolvidos durante e após a instalação de um sistema fotovoltaico?

1.Eletrocussão

Quando uma pessoa leva um choque elétrico existe uma situação potencialmente letal, onde de 40 mA a 240 mA de corrente elétrica CC podem bloquear os músculos e a mesma poderá não ser mais capaz de se soltar. Além disso, a corrente poderia ser forte o suficiente fazendo com que a pessoa se jogue ou seja jogada para trás e cair do telhado. A partir de 70 mA as queimaduras elétricas podem causar necrose celular, resultando em perda de tecidos ou amputação de membros. Adicionalmente, o choque poderia ser forte o suficiente (após 240 mA) para causar fibrilação ventricular e eventualmente a morte.

Danos causados nos arranjos fotovoltaicos (chuvas de granizo, incêndio, curto-circuito, dentre outros) também podem criar novos caminhos de circuito, que podem fluir ao longo da estrutura e dos racks do sistema, bem como através de telhados metálicos e calhas de uma edificação.

Um equívoco comum é que os módulos fotovoltaicos param de funcionar se estiverem danificados ou quebrados. O vídeo a seguir, além de apresentar o risco de um arco elétrico, mostra um exemplo de módulos fotovoltaicos danificados que, quando expostos à chuva, a condutividade da água submete a estrutura à uma tensão de aproximadamente 300 Volts em corrente contínua, criando um risco potencialmente fatal.

Confira!

Embora cada módulo do sistema fotovoltaico esteja danificado, o sistema ainda está produzindo mais de 650 volts de circuito aberto e quase 9 amperes de corrente de curto-circuito. Esta é uma quantidade letal de eletricidade CC, como você pode ver pelo arco elétrico.

Se o arco passar da estrutura para um telhado metálico, isto pode eletrificar um duto de gás no telhado e escadas encostadas contra o telhado. Isso demonstra que, ao responder a incidentes envolvendo sistemas fotovoltaicos danificados, existe uma ameaça de exposição do pessoal de serviços de emergência a riscos não previstos. Principalmente quando esses danos são submetidos à agua na tentativa de extinguir um eventual incêndio.

O segundo vídeo a seguir mostra que apenas 4 módulos em série são capazes de produzir um arco elétrico tão perigoso quanto o que foi produzido pelo arranjo de 20 módulos do vídeo anterior.

Veja!

2. Arco Elétrico

Um dos riscos mais sérios que pode existir em um sistema fotovoltaico tradicional é o arco elétrico. Mas o que pode disparar um arco elétrico CC?

1) Degradação da isolação com o tempo, devido à exposição aos raios UV;
2) Isolamento rachando com o tempo, devido à variações de temperatura;
3) Degradação do isolamento devido ao envelhecimento;
4) Danos ao isolamento causado por roedores, insetos, pássaros, etc;
5) Danos ao isolamento durante a instalação;
6) Danos ao isolamento por trabalhos de construção;
7) Conexões soltas;
8) Corrosão de junções;
9) Falha nos isoladores CC;
10) Entrada de água em cabos, eletrodutos, caixas de proteção CC, inversor, módulo ou caixa de junção.

Um arco elétrico é diferente de um incêndio. Você não pode “apagar” um arco elétrico com um extintor de incêndio. Portanto, existe uma grande dificuldade para se controlar um incêndio provocado por arco elétrico.

Mas quem está exposto aos riscos diretos e indiretos durante e após a instalação de um sistema fotovoltaico?

1) Proprietário do prédio, do edifício de apartamentos ou residente;
2) Associação de proprietários ou proprietários de condomínios;
3) Vendedor de painéis solares (atacadista, locador ou varejista);
4) Instalador do sistema solar;
5) Corpo de Bombeiros;
6) Eletricista;
7) Equipe de manutenção;
8) Outros que necessitam de acesso ao telhado.

Um caso emblemático ocorreu em setembro de 2013 em Delanco, no estado norte-americano de New Jersey, onde um armazém de 25.000 metros quadrados continha R$ 171,5 mi em carne e tinha módulos fotovoltaicos que cobriam completamente o telhado. Devido ao tamanho do arranjo fotovoltaico, os bombeiros não conseguiram atacar o incêndio de forma eficaz porque não conseguiram abrir o telhado para ventilar a estrutura. Além disso, o arranjo representava uma ameaça de eletrocussão.

O resultado foi que o corpo de bombeiros local precisou de 24 horas para controlar o incêndio e nove dias para apagá-lo completamente. Funcionários do corpo de bombeiros declararam que a única razão pela qual não conseguiam entrar no telhado, ou de outra forma se aproximar do incêndio, eram os módulos fotovoltaicos. O fogo resultou em uma perda total do prédio (que já foi demolido) e seu conteúdo. Houve também danos causados às edificações vizinhas. Os legisladores de Nova Jersey responderam ao incidente aprovando uma lei que exigiu que os proprietários de edifícios informassem a presença do sistema fotovoltaico a funcionários do corpo de bombeiros, caso tal sistema esteja em operação. Residências de uma e duas famílias estão isentas por lei.

Portanto, instalações fotovoltaicas podem representar implicações para sua propriedade, responsabilidade geral e seguro de compensação dos trabalhadores. Se você é um vendedor, instalador, empresa de manutenção ou arrendador, há implicações potenciais para a responsabilidade de seus produtos e para o seguro de operações concluídas.

No entanto, não há motivo para desespero, pois módulos fotovoltaicos raramente causam incêndios em casas diretamente, mas os riscos potenciais que eles representam no caso de incêndios domésticos podem e devem ser mitigados com instalação e preparação adequadas.

É importante lembrar que também existem perigos potenciais associados à outros tipos de sistemas instalados no telhado, contudo, no Brasil, os sistemas fotovoltaicos começam a gerar uma maior preocupação entre os proprietários, trabalhadores do setor fotovoltaico, os bombeiros e outros que entram em contato com eles.

Um problema emergente que pode aumentar os danos causados por incêndios associados à presença de sistemas fotovoltaicos é a eventual relutância dos bombeiros em atacar incêndios em edificações com módulos fotovoltaicos no telhado.

Essa relutância não é por acaso, pois mesmo que o inversor possa ser localizado e desligado, enquanto o Sol estiver brilhando os módulos estarão gerando eletricidade e com muitos condutores vivos por baixo.

3.Soluções Ineficazes

A) Funções de desligamento em inversores tradicionais apenas interrompem o fluxo de corrente, enquanto a tensão permanece perigosamente alta.
B) As chaves seccionadoras ou interruptores automáticos CC localizados no gabinete do inversor tradicional não pode desconectar a alta tensão dos módulos, adicionando custo sem reduzir os riscos.
C) Arranjos fotovoltaicos em telhados que são desconectados apenas por chaves seccionadoras apenas interrompem o fluxo de corrente do telhado para o inversor. Os módulos sobre o telhado, seus cabos e o cabeamento que é encaminhado até o inversor permanece energizado e perigoso durante o dia.
D) Cobrindo os módulos com material opaco: esta abordagem não é muito prática de se implementar e é até perigosa.

Além disso, os sistemas fotovoltaicos podem ocupar uma área considerável do telhado, o que significa que além do risco elétrico, eles representam um novo obstáculo físico para os bombeiros e demais equipes de combate e prevenção contra incêndios.

Então quais são as soluções efetivas para os riscos que envolvem os sistemas fotovoltaicos?

A resposta é simples: desligar a corrente e/ou a tensão nos módulos e condutores das strings. Em outras palavras, a solução está no desligamento automático à nível de módulos. A categoria MLPE (Module-Level Power Electronics), representada pelos produtos SolarEdge e APsystems, oferece essa solução e veremos nos próximos artigos como essa categoria têm ganhado cada vez mais espaço nos principais mercados.

Você sabia que a Ecori Energia Solar é uma empresa que já nasceu com esse DNA de MLPE e se dedica exclusivamente à esta categoria de produtos de modo a oferecer uma maior segurança e os menores passivos para seus clientes?

Um número cada vez maior de autoridades responsáveis por combate à incêndios, companhias de seguros e empresas de distribuição de energia elétrica estão introduzindo novas normas e regulamentações destinadas a aumentar a segurança de sistemas fotovoltaicos e proteger pessoas e patrimônio.

Como garantir total segurança para bombeiros e trabalhadores do setor fotovoltaico será assunto para o nosso próximo artigo!

  Por: João Paulo de Souza

Responsável técnico da Ecori Energia Solar, especialista em sistemas fotovoltaicos com tecnologia MLPE. Possui mestrado em Engenharia Eletrônica e Computação pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA, graduação em Engenharia Elétrica Industrial e curso técnico-profissionalizante em Eletrotécnica Industrial pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão - IFMA. Membro do Comitê Técnico Brasileiro de Sistemas de Conversão Fotovoltaicas de Energia Solar ABNT/CB-003. Engenheiro de sistemas aeroespaciais na Binacional Alcântara Cyclone Space (ACS). Foi pesquisador colaborador no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Trabalhou na montagem do Laboratório de Identificação, Navegação, Controle e Simulação (LINCS) no IAE.