Você já deve ter ouvido falar que os sistemas de energia solar fotovoltaica não necessitam de manutenção, ou que basta uma limpeza periódica dos módulos para tirar o excesso de sujeira acumulada. Mas, será que isso é verdade? Nesse artigo iremos discutir sobre cuidados e ações que devem ser tomadas na operação e manutenção de um sistema fotovoltaico.
Desde 2012, com a aprovação da Resolução Normativa n° 482 da ANEEL, a energia solar fotovoltaica vem apresentando crescimento exponencial no Brasil, principalmente nos últimos 3 anos, com um salto de 4,6 GW de potência instalada em dezembro de 2019 para 24 GW em janeiro de 2023.
Como toda nova tecnologia, há um processo de aprendizado constante na forma de implementação, operação e manutenção. No início, não se dava tanta importância e foco para a manutenção solar, entretanto, com o aumento do número de usinas, tempo de operação e análise de dados através de plataformas de monitoramento, houve a necessidade de ações com o objetivo de garantir o perfeito funcionamento e rendimento do sistema.
Comparando com outras fontes de geração de energia elétrica como a hidráulica, eólica e biomassa, nas quais são utilizados motores e geradores para a produção de energia, a fotovoltaica apresenta uma complexidade de manutenção muito menor, porém não pode ser desprezada. Projetadas para operarem por 25, 30 anos, as usinas fotovoltaicas passaram a ter um plano de operação e manutenção (O&M) periódico para garantir uma vida útil dos equipamentos, máximo desempenho de geração e retorno financeiro do investimento.
Existem diferentes tipos de manutenção, cada uma com sua importância e condição para ser executada. Para manutenção, vamos destacar três mais importantes: a preventiva, corretiva e preditiva. A primeira, é planejada, são atividades que devem ser realizadas periodicamente com a finalidade de garantir o funcionamento perfeito do sistema, como por exemplo a limpeza dos módulos solares. Já a corretiva, é uma atividade que não é controlada, que pode ser programada ou de intervenção imediata, vai depender se o problema afetar diretamente na operação, desempenho e produção do sistema fotovoltaico. A última, não menos importante, tem como objetivo a antecipação de problemas, e é feita através de acompanhamentos de plataformas de monitoramento e gestão, como o GDASH, medição de parâmetros elétricos e inspeções em campo.
Confira a seguir alguns procedimentos fundamentais que devem ser verificados e executados pelas equipes de manutenção durante a programação de O&M:
Análise Termográfica
A análise termográfica é uma verificação essencial durante a manutenção solar, que, através de equipamento específico, com câmera especial e sensores infravermelhos, permite identificar pontos observados, diferença de temperatura em equipamentos e diagnosticar as possíveis causas dessa ocorrência. Esse procedimento é feito principalmente nos módulos fotovoltaicos, cabeamentos e conexões.
Na imagem acima, pode-se observar a aferição de temperatura na conexão entre cabo e disjuntor. As temperaturas de operação dos cabos em regime permanente variam entre 70° a 90°, dependendo do tipo de isolamento aplicado em sua fabricação. Em casos como esse, em que a temperatura está constantemente operando acima do recomendado, há riscos do cabo perder o isolamento com o decorrer do tempo e virar um foco de incêndio. É recomendado que se verifique o dimensionamento do projeto, e se for o caso, substitua o cabo por um de seção transversal maior.
Verificação dos pontos de conexão.
Pontos de conexão normalmente são pontos frágeis em instalações elétricas. Nos sistemas fotovoltaicos em específico há vários pontos que devem ter uma atenção especial, como entres os conectores MC4, componentes das string box, quadro CA, transformadores e inversores.
Nos datasheets das strings box, disjuntores, manuais dos inversores e transformadores geralmente vem indicado qual é o torque do parafuso na conexão elétrica. Essa informação é importante para que seja aplicado o torque correto de forma que as conexões não fiquem apertadas demais e nem muito soltas.
Uma conexão mal feita pode elevar a temperatura nos componentes e aumentar a chance de se tornarem foco de incêndio. Na imagem abaixo, disponibilizada pela Clamper pode-se observar a orientação do fabricante de string box sobre o torque correto a ser aplicado nos parafusos das conexões elétricas.
Os conectores que fazem a interligação entre módulos e inversores, que eram conhecidos no mercado por como conectores MC4, devem ser utilizados preferencialmente pelo mesmo fabricante, uma vez que há incompatibilidade em determinados modelos de fabricantes diferentes.
Limpeza
A limpeza dos equipamentos é um procedimento que deve ser realizado periodicamente, visando o bom desempenho do sistema fotovoltaico. Quando se fala em limpeza, é comum lembrarmos somente da limpeza dos módulos fotovoltaicos, porém outros componentes como string box, inversores e quadros de proteção também devem ser avaliados. Dentre os citados, os inversores merecem uma atenção especial, uma vez que são instalados em locais expostos à poeira, ao tempo, em áreas com presença de insetos e outros animais. O sistema de ventilação dos inversores também deve ser averiguado, e caso esteja com acumulo de poeira, recomenda-se a sua limpeza, facilitando o funcionamento das ventoinhas e refrigeração do equipamento.
Como os módulos ficam expostos ao tempo, o acúmulo de poeira, dejetos de aves e sujeiras diversas comprometem a captação de luz pelas células fotovoltaicas, diminuindo gradativamente a geração esperada, podendo chegar a perdas próximas de 25% em sistemas que nunca foram limpos, em locais com baixa incidência de chuvas. A periodicidade da limpeza dos módulos vai variar de acordo com o local onde estão instalados. Há situações em que uma limpeza anual é suficiente, e em locais como em áreas rurais ou industriais a limpeza pode ser necessária a cada 3 ou 4 meses.
 Limpeza de módulos fotovoltaicos em área rural |  Limpeza de módulos fotovoltaicos em área rural |
Há outros fatores importantes que devem ser considerados nas limpezas dos módulos como: horário a ser realizado, tipo de equipamentos e produtos utilizados e segurança na execução.
Horário de limpeza
A recomendação é que a limpeza seja iniciada no início da manhã ou no fim da tarde, períodos em que a temperatura dos módulos é mais baixa, evitando choque térmico com a água normalmente fria.
Tipo de equipamentos e produtos utilizados
Quanto aos produtos, é vetado o uso de solventes corrosivos, e deve-se evitar o uso de detergentes. Quando extremamente necessário, a recomendação é usar os detergentes neutros, jogando bastante água após o uso para não deixar manchas ao secar. Deve-se ter cuidado ao utilizar máquinas de pressão de água, pois cada fabricante recomenda uma pressão máxima de água na superfície do vidro. A utilização de objetos rígidos é proibida e recomenda-se a utilização de panos macios, esponjas ou vassouras com cerdas macias.
Segurança da execução
Grande parte dos módulos fotovoltaicos estão instalados em telhados, com alturas elevadas. É fundamental que a execução dessas limpezas sejam feitas por profissionais treinados e habilitados a trabalhar em altura, com certificação de NR 35, e portando equipamentos de segurança individual e coletiva.
Supressão vegetal
Em usinas de solo, para uma manutenção solar completa, é fundamental a supressão de vegetação próxima aos módulos fotovoltaicos. Além de causar sombreamento, o mato alto pode ser atrativo para animais e insetos, como cobras, aranhas, formigas e marimbondos. Deve-se evitar o uso de roçadeiras, pois em terrenos com pedras, há o risco de serem lançados e atingir os módulos, danificando-os. A capina química é recomendada e deve ser retirada manualmente após a secagem da vegetação. Em usinas de maior porte, outras alternativas automatizadas devem ser levadas em consideração, como a utilização de robôs.
Medição de grandezas elétricas
A medição de grandezas elétricas tem como objetivo a verificação de que o sistema está operando de acordo com as premissas do projeto. Parâmetros como correntes e tensão tanto contínuas como alternadas podem ser analisadas com o uso de um multímetro/alicato, amperímetro e também no display dos inversores. Dispositivos como disjuntores, chaves seccionadoras, DPS e bornes devem ser analisados.
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Quando utiliza-se inversores strings, os módulos são conectados em série e/ou em paralelo. Através da informação da tensão de operação do módulo, obtida em seu datasheet, é possível ter previsão da tensão da string, multiplicando a quantidade de módulos em série pelo Vmp. Com isso, se o valor medido estiver muito diferente do projetado, é necessário uma análise mais criteriosa para verificar se os módulos estão operando normalmente. O mesmo critério vale para as correntes.
A figura acima reflete alguns cenários obtidos em campo. Nela tem- se a medição da tensão de 2 strings, e pelo valor obtido, conclui-se que a quantidade de módulos de cada string é diferente. Em situações como essa, é necessário que cada string conectada em MPPTs distintos, pois suas tensões são diferentes. Cordas que estão associadas em um mesmo MPPT, devem ter tensões iguais ou muito próximos. Caso os valores estejam discordantes, é fundamental uma investigação nas ligações dos módulos, pois a diferença de tensão pode provocar a circulação de corrente reversa, prejudicando o funcionamento do sistema fotovoltaico.
Inspeção Visual
Não menos importante que os procedimentos anteriores, na manutenção solar, a inspeção visual é fundamental para identificação de avarias e problemas que não são controlados remotamente. Um exemplo clássico é dos módulos com vidro quebrado, situação que não é rara de ser encontrada em campo, e que necessita de uma intervenção imediata. Nesse caso, o módulo deve ser substituído ou retirado do sistema, pois sua isolação é comprometida quando o vidro do módulo apresenta fissuras, podendo se tornar um foco de incêndio caso continue em operação.
Além dos módulos, é importante que seja feita averiguação em todo o sistema, observando as caixas de controle e passagem, existência de abrigo de insetos, cabeamento rompido, resistência de estrutura de fixação e pontos de conexão.
Acompanhamento Remoto
O acompanhamento remoto da operação de um sistema fotovoltaico é uma ferramenta essencial na manutenção solar. A maioria dos inversores comercializados no mercado contam com sistema de aquisição de dados embarcado, e através de plataformas como o GDASH é possível centralizar o monitoramento e a gestão das atividades de manutenção das usinas solares e obter todas as informações de valores instantâneos dos parâmetros elétricos como tensão, corrente, frequência e potência remotamente.
Com base nos dados obtidos através da plataforma, é possível gerar relatórios mensais de geração e comparar com a estimativa de projeto. Esse diagnóstico permite analisar a performance do sistema e caso esteja aquém do planejado, é possível averiguar se naquele mês houve fatores externos tais como volume de chuva acima da média histórica que afetam a geração de energia. Caso a produção apresente uma queda constante, é possível abrir um chamado e programar uma visita técnica para avaliação das condições da instalação.
Outro recurso que permite a equipe de manutenção atuar de forma eficiente é o envio de mensagens instantâneas quando há algum alarme na operação do sistema, diminuindo o tempo de resposta na solução de um determinado problema. Há casos em que a resolução pode ser feita de forma remota, através do suporte técnico do fabricante ou até mesmo entrando em contato diretamente com o cliente.
Conclusão
Quando um cliente decide fazer a aquisição de um projeto solar, é feita uma análise de retorno de investimento e expectativa de operação do sistema de mais de 25 anos. Para que essa seja concretizada, é imprescindível que o sistema esteja sob a supervisão de uma equipe especializada, e que através de um plano de O&M ofereça assistência técnica, monitoramento e que atue quando necessário, a fim de preservar a vida útil dos equipamentos e garantir a operação em alta performance.