Embora grande parte das pessoas possa pensar que a radiação solar é magicamente transformada em eletricidade para alimentar todos os tipos de equipamentos e dispositivos, os especialistas em energia solar sabem que a realidade é bem mais complexa.

Em energia fotovoltaica a corrente é "selvagem" e não limitada pela eletrônica, o que tem reflexos sobre falhas de aterramento ocultas e dimensionamento de cabos, e é o que aciona um rápido shutdown. As medidas de controle e as melhores práticas para mitigação de riscos ao se trabalhar com energia fotovoltaica são diferentes das usadas em qualquer outro tipo de geração de energia.

Confira abaixo os três perigos elétricos mais comuns em sistemas fotovoltaicos e conheça medidas de controle específicas para que você possa reduzir seus riscos.

1. Choque ou eletrocussão por condutores energizados

Os choques elétricos são normalmente causados por um curto-circuito resultante de corrosão de cabos e conexões, fiação solta e aterramento inadequado. Os principais locais em que essas condições podem ser encontradas em um sistema fotovoltaico incluem a caixa do combinador, a fonte fotovoltaica, os condutores do circuito de saída e o condutor de aterramento do equipamento. O condutor de aterramento conecta todos os componentes metálicos - e o aterramento - através do eletrodo e do condutor de aterramento.

Assim como em outras formas de geração de energia elétrica, os sistemas fotovoltaicos apresentam risco de choque e eletrocussão quando uma corrente atravessa o corpo humano. Uma corrente de apenas 75 miliamperes (mA) no coração, por exemplo, já pode ser letal. Para se ter um parâmetro, o corpo humano tem uma resistência de cerca de 600 ohms.

Pela lei de Ohm, a tensão (V) é igual à corrente (I) multiplicada pela resistência (R), então V = IR. Portanto, para calcular a quantidade de corrente que percorreria o corpo de uma pessoa exposta a 120 V, basta dividir 120 V por 600 ohms (I = V/R), o que totaliza 0,2 amperes ou 200 mA. Isso é mais de 2,5 vezes o limite letal de 75 mA. Sendo assim, é essencial realizar a proteção necessária contra esse tipo de evento.

Medidas de controle: sistemas de desligamento rápido

A energia produzida pelos sistemas de strings fotovoltaicos varia de acordo com o sol. Para reduzir o risco de choque aos técnicos e socorristas, é necessário que haja a possibilidade de desligar essas strings durante um curto-circuito ou falta de energia. O Código Elétrico Nacional (NEC) de 2017, Seção 690.12, exige o “desligamento rápido” dos sistemas fotovoltaicos dentro e fora dos limites do arranjo fotovoltaico. De acordo com a seção 690.2 do código, o limite do arranjo fotovoltaico é um conjunto mecanicamente integrado de módulos ou painéis com uma estrutura de suporte e fundação, rastreador e outros componentes que compõem uma unidade produtora de CC ou CA. Isso inclui condutores controlados localizados dentro do limite ou até um metro do ponto em que penetram na superfície do edifício.

2. Incêndios provocados por falhas de arco

Como ocorre em qualquer sistema elétrico, incêndios são perigos potenciais constantes. Talvez uma das causas mais comuns sejam as falhas de arco elétrico, que são descargas de eletricidade de alta potência entre dois ou mais condutores. O calor gerado por essa descarga pode causar danos ao isolamento do fio e, assim, gerar uma faísca ou “arco”, ocasionando um incêndio.

Os sistemas fotovoltaicos estão sujeitos tanto a falhas de arco em série, causadas por uma interrupção na continuidade de um condutor, quanto a falhas de arco paralelas, causadas por uma corrente não intencional entre dois condutores, geralmente devido a uma falha de aterramento.

Medidas de controle: Interruptores de circuito de falha de arco

Uma falha de arco pode levar a um curto-circuito ou falha de aterramento, mas pode não ser forte o suficiente para acionar um disjuntor ou um interruptor de circuito de falha de aterramento (GFCI). Para proteção contra falhas de arco, é necessário instalar uma tomada ou disjuntor interruptor de circuito de falha de arco (AFCI). Os AFCIs detectam correntes de arco de baixo nível perigosas e desligam o circuito ou a tomada, reduzindo a possibilidade de um incêndio elétrico causado por uma falha de arco.

3. Explosões causadas por arco elétrico

Os arranjos fotovoltaicos de grande escala com níveis médios e altos de tensão são suscetíveis a arcos elétricos. Isto se aplica especialmente quando um técnico realiza a verificação de falhas em caixas de combinador energizadas, onde os circuitos da fonte fotovoltaica são combinados em paralelo para aumentar a corrente, e durante a verificação de comutadores e transformadores de média a alta tensão. Um arco elétrico libera gases quentes e energia radiante concentrada que pode atingir até quatro vezes a temperatura da superfície do sol, chegando a 19.500° C. As explosões ocorrem quando uma grande quantidade de energia está disponível para uma falha de arco, tanto em condutores CC quanto CA.

O arco elétrico é um problema em sistemas acima de 400 V, com risco tanto para inversores residenciais, cuja tensão de entrada máxima normalmente é de 500 V, quanto para inversores de grande escala, com tensão máxima de 1.500 V. Antes do advento dos sistemas de energia solar em larga escala, o arco elétrico era considerado apenas um problema de CA, pois a tensão CC era limitada a aplicações fora da rede onde eram usadas baterias de menos de 100 V.

Medidas de controle: mitigação no lado AC e DC

A mitigação do arco elétrico em sistemas fotovoltaicos é dividida em CC (antes do inversor) e CA (após o inversor). A mitigação no lado CC para grandes arranjos solares (100 kW +), é especialmente importante na caixa do combinador, onde várias strings de painéis solares são combinadas em paralelo para aumentar a corrente. Para reduzir a possibilidade de arco elétrico, os sistemas de grande escala podem utilizar diversos inversores de string, que podem conectar várias strings em paralelo, ao invés de usar um ou dois grandes inversores centrais que requerem caixas combinadoras. A mitigação no lado CA inclui um switchgear resistente a arco, que redireciona a energia do arco elétrico pela parte superior do gabinete, protegendo pessoas e equipamentos.

Identificando estes riscos e tomando as medidas de controle, é possível trabalhar com mais segurança na manutenção de sistemas fotovoltaicos. Certifique-se, portanto, de seguir todos os padrões e regulamentos de segurança relevantes, as instruções do fabricante e os procedimentos de segurança de sua empresa ao testar ou fazer a manutenção de equipamentos elétricos.

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