Normas Técnicas e Regulação para a segurança contra incêndios e choque elétrico em sistemas FV no Brasil

Introdução

A segurança em sistemas fotovoltaicos (FV) tem sido uma preocupação crescente devido à expansão da energia solar no Brasil e em todo o mundo, principalmente por parte do corpo de bombeiros. Isto porque é bem sabido que inversores tradicionais de string requerem tensões elevadas para sua operação. Essas tensões podem ser de 600 Vcc, 800Vcc e podendo chegar até 1.500Vcc. Ao trabalhar com esses níveis de tensão, o risco de arco elétrico sempre existirá. Diversos países ao redor do mundo já estabeleceram diretrizes normativas tanto para o corpo de bombeiros quanto para instalações [1]. Essas diretrizes surgem porque as instalações elétricas de sistemas FV possuem algumas particularidades que as diferem de instalações convencionais, sendo a principal delas o fato de que os módulos FV não podem ser desenergizados durante o dia (pois não é possível desligar o sol). Portanto, devem ser tomadas precauções especiais para garantir que as partes energizadas não estejam acessíveis ou não possam ser tocadas durante a instalação, uso, manutenção e emergências.

Neste artigo falaremos um pouco sobre o histórico brasileiro e o cenário atual da segurança contra incêndios e choque elétrico em sistemas FV no Brasil. Contaremos sobre a participação da Ecori, sobre as corporações dos Corpos de Bombeiros que já publicaram suas normas técnicas e o que prescreve cada norma.

Histórico no Brasil

No Brasil já era possível observar uma conscientização nesse sentido desde o final de 2016. No que se refere a publicações de textos falando sobre segurança, em menos de 12 meses a revista especializada Fotovolt, por exemplo, publicou uma série de 3 artigos sobre desenergização de segurança nos circuitos de corrente contínua em sistemas FV: desligamento seguro de geradores FV do lado de corrente contínua em novembro de 2016 [2], desligamento inteligente de módulos fotovoltaicos em março de 2017 [3] e desligamento de emergência de geradores FV em setembro de 2017 [4].

Em fevereiro de 2019 a Ecori publicou 2 artigos sobre os riscos e soluções de segurança em sistemas FV: o primeiro artigo abordava os riscos de choque e arco elétrico, o segundo artigo apresentava as soluções de segurança tomando como base as prescrições normativas do National Electrical Code - NEC. Além de palestras, webinários e outros eventos educacionais, o ano de 2021 foi marcado pela quantidade de convites recebidos pela Ecori para ministrar treinamentos práticos de segurança em batalhões de corpos de bombeiros e nas cidades de Brasília, São José do Rio Preto, Bauru, Jaú, Lins, dentre outras.

          Enquanto isso os debates e contribuições para a atualização da Portaria INMETRO nº 004/2011 [5] prosseguiam através de reuniões presenciais e online. Para quem não lembra, essa portaria estabelecia os requisitos de avaliação da conformidade para sistemas e equipamentos para energia FV, ou seja, estabelecia os requisitos mínimos de desempenho e segurança desses sistemas e equipamentos. Em março de 2022 é então publicada a Portaria INMETRO nº 140/2022 [6], a qual viria a substituir a Portaria INMETRO nº 004/2011.

        No que se refere à segurança dos sistemas e equipamentos, a Portaria INMETRO nº 140/2022 não obrigava a proteção contra arcos elétricos (conhecidos como AFCI, AFPE ou AFDD) e também não incluiu sistemas e/ou equipamentos de desligamento em seu escopo. Além disso, as normas técnicas brasileiras carecem de atualização no que se refere à segurança contra incêndios e choque elétrico em sistemas FV.

            A Figura 1 mostra um inversor fotovoltaico, quadro elétrico e linhas elétricas instaladas em uma brinquedoteca. Neste caso específico, são equipamentos com tensões elevadas em corrente contínua ao acesso de crianças.

Fig.1 - Equipamentos de um sistema FV instalado em um playground infantil. 

Desta forma, imediatamente após a publicação da Portaria INMETRO nº 140/2022 o Comitê Nacional de Combate a Incêndio (CONACI), órgão vinculado à LIGABOM (Conselho Nacional dos Corpos de Bombeiros Militares do Brasil), alertou as autoridades responsáveis sobre os riscos associados à incêndios e choque elétrico em sistemas FV. Através de uma carta enviada à ANEEL, ABNT, CONFEA e INMETRO, o presidente do CONACI encaminhou proposta de regulamentação em conformidade com critérios já estipulados e adotados por países mais desenvolvidos. Dentre as mudanças sugeridas, foram propostas evoluções normativas e regulatórias como:

1. O uso de sistema de proteção que interrompam a produção de energia quando forem detectadas no circuito de corrente contínua falhas no aterramento ou arcos elétricos;

2. A instalação de mecanismos de desligamento que desenergizem os circuitos de corrente contínua, o chamado “desligamento rápido” (do original: rapid shutdown);

3. O espaçamento adequado entre os painéis fotovoltaicos que permita que os bombeiros se movam entre eles.

Consequentemente, no dia 06 de julho de 2022 aconteceu uma reunião extraordinária de audiência pública da Comissão de Minas e Energia para debater acerca dos riscos de incêndios em instalações de geração fotovoltaica. Nesta reunião estiveram presentes representantes da ANEEL, LIGABOM, INMETRO, ABNT, ABSOLAR, ABGD, INEL, CONACI, CBMDF, CBMMG, UFSM, CEMIG e ABRADEE.

           Após essa reunião ocorreu uma mudança de postura por parte do INMETRO e ABNT, responsáveis pela regulamentação e normatização no Brasil, respectivamente. Além disso, corporações dos bombeiros no Brasil iniciaram suas próprias normativas.

Cenário atual no Brasil

Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais

A primeira corporação a publicar uma norma técnica abordando a questão de segurança contra incêndios e choque elétrico em sistemas FV foi o Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Minas Gerais – CBMMG. Em 25 de agosto de 2022 foi publicada a Instrução Técnica Nº 30, 2ª Edição [7], a qual trata de instalações e equipamentos elétricos: subestações, painéis fotovoltaicos e grupos geradores de energia. O item 6.1.2.1 prescreve o seguinte:

“ ... Deverão também ser instalados equipamento de proteção de falha de arco elétrico e dispositivo de desligamento rápido... ”.

Além disso, o item 6.2.2 prescreve o seguinte:

“ ... Nas edificações e espaços destinados ao uso coletivo que possuam painéis fotovoltaicos instalados, deverão ser atendidos os seguintes requisitos:

a)      deverão ser projetados dispositivos de desligamento rápido, os quais devem ser instalados em local seguro da edificação e que permita fácil acesso...”

Corpo de Bombeiros Militar de Mato Grosso

A segunda corporação a publicar uma norma técnica abordando a questão de segurança contra incêndios e choque elétrico em sistemas FV foi o Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Mato Grosso – CBMMT. A Norma Técnica Nº 49/2023 [8], trata de segurança contra incêndio e pânico em arranjos fotovoltaicos. O item 5.5.1.4 prescreve o seguinte:

“ ... Os arranjos/lotes de módulos fotovoltaicos quando do Tipo 3 devem dispor de dispositivo que desliga a corrente e/ou a tensão nos módulos e condutores das strings...”.

Corpo de Bombeiros Militar de Goiás

A terceira corporação a publicar uma norma técnica abordando a questão de segurança contra incêndios e choque elétrico em sistemas FV foi o Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás – CBMGO. Em 30 de outubro de 2023 foi publicada a Norma Técnica Nº 44/2023 [9], a qual trata especificamente de segurança em sistemas fotovoltaicos. Os itens 5.2.1 e 5.2.2 prescrevem o seguinte, respectivamente:

“ ... Os sistemas devem dispor de equipamento de proteção de falha de arco elétrico - AFPE e o interruptor de proteção de falha de aterramento - GFCI...”.

“ ... Deverá ser instalado também dispositivo de desligamento rápido (RSD) junto aos painéis solares, onde a respectiva chave de desligamento rápido deverá estar em local seguro da edificação e que permita fácil acesso...”.

Corpo de Bombeiros Militar do Distrito Federal e Rio Grande do Sul

Outras corporações como o Corpo de Bombeiros Militar do Estado do Distrito Federal – CBMDF e o Corpo de Bombeiros Militar do Estado do Rio Grande do Sul já apresentaram suas normativas em consulta pública. No Distrito Federal foi apresentada a Norma Técnica Nº 48/2023 [10], a qual trata de segurança contra incêndio nas instalações de sistemas de energia solar fotovoltaica. Os itens 6.1.1, 6.1.2 e 6.1.3 prescrevem o seguinte, respectivamente:

“ ... Os projetos de instalações elétricas de sistemas FV instalados em (ou dentro de) edificações devem especificar e identificar os dispositivos de desenergização de circuitos ou o emprego de tensão de segurança como medida de proteção coletiva em seus circuitos de c.c. ...”.

“ ... Os circuitos de c.c. do sistema FV instalados em (ou dentro de) edificações devem incluir uma função de desenergização elétrica ou o emprego de tensão de segurança, para reduzir o risco de choque elétrico para bombeiros e outras pessoas em uma eventual manutenção ou emergência ...”.

“ ... Os circuitos de corrente contínua de sistemas fotovoltaicos instalados em (ou dentro das) edificações devem incluir o AFCI e o GFCI ...”.

Enquanto isso no Rio Grande do Sul foi apresentada uma minuta de Resolução Técnica. Os itens 5.1.1.1 e 5.1.1.3 prescrevem o seguinte, respectivamente:

“... O sistema fotovoltaico deverá possuir sistema de desligamento rápido (RSD) instalado em local seguro na edificação ou área de risco de incêndio, permitindo o seu acionamento em caso de emergência sem a necessidade do emprego de escadas ou ferramentas...”.

“... Os sistemas fotovoltaicos deverão dispor de equipamento de proteção de falha de arco elétrico - AFPE, e de interruptor de proteção de falha de aterramento - GFCI...”.

O Corpo de Bombeiros Militar do Estado de São Paulo também já possui sua proposta de norma aguardando publicação, chamada de Segurança contra incêndio em arranjos fotovoltaicos.

Desta forma, temos o seguinte cenário em relação à adoção de normativas técnicas do Corpo de Bombeiros, por estado da federação, conforme Figura 2:

Fig.2 - Mapa da adoção de normativas técnicas do Corpo de Bombeiros por estado.

Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia - INMETRO

No dia 14 de novembro de 2023 foi publicado no Diário Oficial da União a Portaria nº 515/2023 [11], a qual promoveu algumas alterações na Portaria nº 140/2022. Dentre as alterações, destaca-se a obrigatoriedade da interrupção de arco elétrico integrado aos inversores com tensão de circuito aberto (sic) superior a 120V em corrente contínua e corrente de curto-circuito (sic) superior a 20A:

5.4.8 Os inversores on-grid devem extinguir ou interromper o arco em série em, no máximo, 2,5 s ou antes da energia do arco exceder 750 J, o que ocorrer primeiro, em todas as condições de operação.

5.4.8.1 O método de interrupção do arco elétrico deve ser integrado ao inversor.

Para os inversores com tensão de circuito aberto (sic) de até 120V e corrente de curto-circuito (sic) de até 20A a funcionalidade de interrupção de arco elétrico integrada ao inversor pode ser dispensada, desde que seja comprovado através de ensaio que o equipamento não irá sustentar um arco elétrico:

5.4.8.2 Para inversores on-grid com tensão de circuito aberto de até 120V e corrente de curto-circuito de até 20 A, a funcionalidade de interrupção do arco elétrico pode ser dispensada, desde que a tecnologia de controle do equipamento garanta a extinção do arco elétrico, em todas as condições de operação.

Muitos podem estar pensando no caso dos microinversores nesse momento, porém, existem fabricantes e modelos de microinversores que operam com tensão de entrada superior a 120Vcc. A prescrição acima foi definida para equipamentos que, mesmo trabalhando com tensão de entrada em extra-baixa tensão, ainda assim devem comprovar sua real eficácia em não sustentar um arco elétrico para que esteja isento do AFCI integrado.

Outro ponto importante a destacar é que em outros mercados a obrigatoriedade do AFCI se dá a partir de uma tensão superior a 80V, independentemente da corrente de entrada. Consequentemente, existem modelos de microinversores que, mesmo não sustentando um arco elétrico, por questões normativas de outros países, já possuem o AFCI integrado.

Por outro lado, poderia existir algum equipamento fotovoltaico que mesmo operando em extra-baixa tensão seja capaz de sustentar um arco elétrico, a depender da energia do arco (tensão e corrente) e a depender da qualidade do equipamento. Então, essas prescrições regulatórias do INMETRO são um avanço importante no que diz respeito à segurança.

Outro avanço muito importante no quesito segurança são as prescrições relacionadas ao desligamento rápido dos circuitos em corrente contínua:

7.6 Especificamente no manual de inversores devem constar as seguintes sinalizações de advertência, quando aplicável:

d) Atenção: é expressamente recomendada a utilização de métodos, sistemas ou dispositivos de desligamento rápido no circuito c.c. que garantam a segurança em situações de combate à incêndio.

Como o objetivo da portaria INMETRO é estabelecer requisitos de avaliação da conformidade para sistemas e equipamentos para energia FV e não normatizar instalações elétricas, cabe a cada fabricante de inversor FV recomendar expressamente ao usuário a utilização de métodos, sistemas ou dispositivos de desligamento rápido, quando aplicável.

Por exemplo, não é aplicável que a fabricante APsystems insira no manual de seus microinversores a advertência para a utilização de métodos, sistemas ou dispositivos de desligamento rápido, visto que esta função de desligamento rápido já faz parte da arquitetura construtiva do equipamento. O mesmo entendimento se aplica a fabricante SolarEdge, visto que seus inversores só funcionam se forem instalados juntamente com os otimizadores da SolarEdge. Considerando que os otimizadores e inversores da SolarEdge possuem o recurso denominado SafeDC^TM, a função de desligamento rápido também já faz parte da arquitetura construtiva de um sistema SolarEdge. Aliás, convém informar que todos os inversores da SolarEdge possuem também o AFCI integrado.

Entretanto, os fabricantes de inversores de string e inversores centrais deverão constar em seus manuais a recomendação expressa de que devem ser utilizados métodos, sistemas ou dispositivos de desligamento rápido nos circuitos c.c. de modo a garantir a segurança em situações de combate à incêndios e também (porque não?) garantir a segurança de instaladores e usuários durante a instalação, uso, manutenção e emergências.

            Adicionalmente, nos manuais destes inversores deve constar uma lista de compatibilidade, conforme prescrição a seguir:

7.7 Especificamente nos manuais de inversores e módulos fotovoltaicos devem ser indicados as compatibilidades dos equipamentos com métodos, dispositivos ou sistemas de desligamento rápido.

Considerando que nem todo método, dispositivo ou sistema de desligamento rápido funciona com qualquer inversor de qualquer marca e/ou modelo é muito importante que o próprio fabricante oriente o usuário e/ou instalador na escolha de uma solução eficaz para desligamento rápido.

Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT

A ABNT também tomou algumas iniciativas após o recebimento da carta do CONACI. No dia 06 de dezembro de 2022 a ABNT promoveu uma reunião para a instalação da Comissão de Estudo de Segurança contra incêndio em estruturas fotovoltaicas (CE024:102.007) do Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio (ABNT/CB-024). A partir de então foram realizadas diversas reuniões para elaboração de um texto normativo para estabelecer diretrizes, requisitos, métodos de ensaio e generalidades no campo de segurança contra incêndio em sistemas FV.

A nova norma técnica elaborada por esse comitê de estudo estabelece a obrigatoriedade da proteção contra arco elétrico, assim como a obrigatoriedade da função de desligamento rápido. Essa norma técnica, até o presente momento, recebe o título de: Segurança contra incêndios em instalações fotovoltaicas – Requisitos e especificações de projetos. A previsão é que a publicação dessa nova norma seja realizada ainda em 2024.

Adicionalmente, a norma técnica ABNT NBR 16690 [12] está sendo revisada e também deverá estabelecer e/ou confirmar requisitos obrigatórios de segurança em arranjos fotovoltaicos.

            Avanços em segurança contra incêndios e choque elétrico também serão vistos a partir da revisão da norma técnica ABNT NBR 5410 [13], a qual está em consulta nacional e previsão para entrada em vigor em 2024. Haverá a recomendação para que sejam tomadas medidas especiais para proteção contra os efeitos das falhas por arco elétrico em circuitos de iluminação e força, que sirvam como:

1. Locais utilizados como dormitórios;

2. Locais com riscos de incêndio devido à natureza dos materiais processados ou armazenados, ou seja, locais BE2 (por exemplo, galpões, lojas de madeira, lojas de materiais combustíveis);

3. Locais com materiais construtivos combustíveis (locais CA2, por exemplo, edificações de madeira);

4. Locais com estruturas sujeitas a propagação de incêndio (locais CB2);

5. Locais que possuam bens considerados insubstituíveis.

Também haverá a informação de que “em circuitos de corrente alternada, a utilização de dispositivos de detecção de falhas por arco (AFDD) de acordo com a ABNT NBR IEC 62606 atende as recomendações acima mencionadas”.

            É muito provável que depois dessa revisão, a próxima deverá estabelecer a obrigatoriedade do AFDD. Isto porque na NBR 5410, o mesmo processo de ter inicialmente uma recomendação e posteriormente uma obrigatoriedade, ocorreu com dispositivos como o DR e o DPS.

Conclusão

Infelizmente no Brasil não temos um sistema eficaz de coleta e análise de dados relacionados a incêndios, muito menos em edificações que possuem sistemas FV instalados. Compreender este cenário tornaria possível elaborar normativas de segurança com maior antecedência, planejar ações de prevenção e combate a incêndios, assim como conscientizar a população.

Por outro lado, as diretrizes normativas e regulatórias para segurança em sistemas FV desempenham um papel fundamental na proteção de pessoas, propriedades e meio ambiente.

            Estamos em um momento de virada, onde estão surgindo, mesmo que de forma tardia, normas e regulamentos que podem salvar muitas vidas. Esperamos que o Corpo de Bombeiros dos demais estados sigam o exemplo de Minas Gerais, Mato Grosso, Goiás, Distrito Federal e Rio Grande do Sul.

Referências

[1]        International Energy Agency - IEA, “Photovoltaics and Firefighters’ Operations: Best Practices in Selected Countries”, Report IEA-PVPS T12-09:2017, ISBN 978-3-906042-60-2, april, 2017.

[2]        Reinhard Schmidt, “Desligamento seguro de geradores FV do lado de corrente contínua”, Fotovolt novembro 2016 - Ano 2 - No 7.

[3]        Lotte Ehlers, “Sistema de desligamento inteligente de módulos fotovoltaicos”, Fotovolt março 2017 - Ano 3 - No 9.

[4]        C. Merz, G. Bettenwort, M. Hopf, H. Knopf e J. Laschinski, “Sistema de desligamento inteligente de módulos fotovoltaicos”, Fotovolt setembro 2017 - Ano 3 - No 12.

[5]        INMETRO, “Portaria nº 004, de 04 de janeiro de 2011 – Aprova a revisão dos Requisitos de Avaliação da Conformidade para Sistemas e Equipamentos para Energia Fotovoltaica”, 2011.

[6]        INMETRO, “Portaria nº 140, de 21 de março de 2022 – Aprova o regulamento técnico da qualidade e os requisitos de avaliação da conformidade para equipamentos de geração, condicionamento e armazenamento de energia elétrica em sistemas fotovoltaicos”, 2022.

[7]        Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Minas Gerais – CBMMG, “Instrução Técnica Nº 30, 2ª Edição – Instalações e Equipamentos Elétricos: Subestações, Painéis Fotovoltaicos e Grupos Geradores de Energia”, 2022.

[8]        Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Mato Grosso – CBMMT, “Norma Técnica Nº 49/2023 – Segurança contra Incêndio e Pânico em Arranjos Fotovoltaicos”, 2023.

[9]        Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás – CBMGO, “Norma Técnica Nº 44/2023 – Segurança em Sistemas Fotovoltaicos”, 2023.

[10]     Corpo de Bombeiros Militar do Distrito Federal – CBMDF, “Norma Técnica Nº 48/2023 - Segurança contra incêndio nas instalações de sistemas de energia solar fotovoltaico”, 2023.

[11]     INMETRO, “Portaria nº 515, de 10 de novembro de 2023 - Proposta de alteração da Portaria Inmetro nº 140, de 21 de março de 2022, que aprova o Regulamento Técnico da Qualidade e os Requisitos de Avaliação da Conformidade para Equipamentos de Geração, Condicionamento e Armazenamento de Energia Elétrica em Sistemas Fotovoltaicos”, 2023.

[12]     Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, “ABNT NBR 16690:2019 - Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos - Requisitos de projeto”, 2019.

[13]     Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, “ABNT NBR 5410:2004 - Instalações elétricas de baixa tensão”, versão corrigida, 2008.