Energia Fotovoltaica x Segurança

Com o aumento no numero de edificações que passaram a utilizar Energia Solar como forma de baratear seus custos com energia, é impossivel não questionarmos: Mas é seguro?

Quais os pontos que oferecem maior risco?

Em países com maior maturidade na utilização de microgeração com energia fotovoltaica se tornaram mais seguros para bombeiros e trabalhadores do mercado de energia solar com a elaboração  do NEC (National Electric Code).

O que estes países fizeram para tratar dos riscos diretos e indiretos durante e após a instalação de um sistema fotovoltaico?

Depois de receber um número crescente de solicitações de bombeiros para obter informações sobre a melhor forma de se protegerem, a NFPA (National Fire Protection Association) obteve financiamento do Departamento de Segurança dos EUA para realizar um projeto de pesquisa.
Um relatório publicado em 2010 descreveu não apenas os riscos, mas as melhores práticas para resposta em casos de emergência.

Um ano depois, o grupo de testes de segurança da UL (Underwriters Laboratories) seguiu com uma extensa pesquisa de laboratório em seu campus em Northbrook, Illinois. A organização testou uma série de materiais para responder à emergências de incêndio em sistemas fotovoltaicos e publicou um relatório abrangente lançado em 2011.

O NEC adotou provisões para o desligamento rápido no código de 2014. Em geral, os bombeiros são treinados para subir em um telhado e ventilar a estrutura. Eles podem criar uma abertura no telhado usando um machado, uma motoserra ou alguma outra ferramenta que permita que os gases quentes saiam. Assim, é possível analisar como o fogo está se comportando internamente ou também fornecer ar fresco para qualquer ocupante da edificação e mantê-los conscientes.

As janelas podem ser usadas para ventilação, mas uma das técnicas básicas é a ventilação da parte superior do telhado. Agora, todavia, temos uma barreira física que está eletrificada quando o sol está brilhando - e com muitos condutores vivos por baixo. A razão pela qual os requisitos de desligamento rápido foram trazidos para o NEC foi para fornecer algum conhecimento sobre o que está acontecendo nesta área onde estão instalados os sistemas fotovoltaicos.


Todavia, para condutores, os requisitos do NEC 2014 são aplicados apenas fora do limite do arranjo fotovoltaico. Então, o código NEC 2017 surgiu a partir da necessidade de se aplicar requisitos para condutores dentro e fora do limite do arranjo fotovoltaico.
 

Seguem alguns dos requisitos presentes no NEC 2017:

1) Seção 110.16 (B) Marcação de Risco de Arco
2) Seção 210.8 (B) Proteção e Interrupção de Circuito de Falta à Terra (GFCI)
3) Seção 210.12 Proteção e Interrupção de Arco
4) Seção 240.87 Redução de Energia do Arco

Até aqui falamos que o NEC 2014 foi o primeiro código a estabelecer requisitos de desligamento rápido para sistemas fotovoltaicos. Também falamos do NEC 2017, o qual foi um aprimoramento. Contudo, nos EUA, um código não anula ou substitui o outro. Como a maioria das leis americanas é de competência dos respectivos estados, portanto, a definição sobre os códigos a serem seguidos compete a cada unidade federada (no caso dos EUA).

Há uma borda de 3m ao redor do arranjo fotovoltaico. Ela dá uma noção ao atendente da emergência de que tudo dentro daquela fronteira pode estar energizado, com uma tensão de 600 a 1000V. Tudo fora daquele limite de 3m deve ser desenergizado assim que o desligamento rápido for iniciado.
Os condutores dentro da estrutura do telhado (até 1,5m), ainda podem estar energizados. O restante dos condutores deve ter as tensões reduzidas a menos de 30V em menos de 30 segundos.
A figura dá aos bombeiros apenas algum conhecimento sobre o que está acontecendo, em vez de ser uma caixa-preta. Agora ele sabe que há uma zona com potencial para eletrocussão e que existe uma zona mais segura e sem potencial para eletrocussão.


Temos duas zonas e sabemos o que está acontecendo em ambas. O limite diminuiu um pouco e passou de 3m para 30cm a partir do limite do arranjo para disponibilizar muito mais espaço para os bombeiros realizarem suas operações.
O limite também permite que os bombeiros saibam que aquela zona estará desenergizada quando o desligamento rápido for iniciado e, então, dentro desse limite, a tensão deve estar limitada a níveis seguros.
O comprimento do condutor dentro da edificação também mudou e há um pequeno hemisfério a apenas 90cm do ponto de entrada. Portanto, fora dessa zona, tudo é essencialmente o mesmo que era em 2014, ou seja, menos de 30V em menos de 30 segundos.
Embora esses requisitos tenham sido escritos no código de 2017, foi concedido um prazo para adaptação da indústria.
 

Em janeiro de 2019, entraram em vigor três opções para dentro do limite do arranjo:

1. Limitar a tensão para < 80V - Usando MLPE listado;
2. Obter todo o arranjo listado ou rotulado no campo como um “arranjo fotovoltaico de desligamento rápido" por um NRTL (Nationally Recognized Testing Laboratories);
3. Nenhum condutor exposto ou metal a 8 pés (2,45m) de distância de peças aterradas - BIPV (sem metal exposto) - Building-Integrated Photovoltaics.

*** Tecnologia MLPE: a sigla MLPE (do inglês “Module-Level Power Electronics”) significa eletrônica de potência em nível de módulo. Atualmente, os sistemas fotovoltaicos MLPE são representados principalmente pelos otimizadores de potência e microinversores.

No Brasil, já existem produtos que atendem ao NEC 2017 limitando-se à extra baixa tensão que é primeira opção. A categoria MLPE, representada pelos microinversores e inversores simplificados com otimizadores de potência, é a categoria que atende completamente aos requisitos do NEC 2017 e, consequentemente, o NEC 2014. 

Nos Estados Unidos até o ano de 2017, a categoria MLPE representava mais de 80% das instalações fotovoltaicas residenciais e metade das instalações comerciais.

Os benefícios que a categoria MLPE:

1. Não há alta tensão durante a instalação ou manutenção;
2. Otimizadores de potência e cabos CC desligam automaticamente após uma falha;
3. Otimizadores de potência e cabos CC desligam automaticamente quando o inversor está desligado ou desconectado;
4. Proteção contra arco integrado (Tipo 1) em conformidade com o NEC 2011-2017 690.11;
5. Funcionalidade integrada de Desligamento Rápido Automático em conformidade com o NEC 2014-2017 690.12;
6. Funcionalidade de desligamento rápido automático para suporte de energia de backup;
7. O desligamento rápido é iniciado automaticamente após a perda de energia CA;
8. Ambos os circuitos de CC e de CA são projetados para atingir uma tensão menor que 30V em até 30 segundos;
9. Simplifica o projeto e, consequentemente, reduz os custos;
10. Permite a montagem de inversores internos ou externos;

 

fonte: João Paulo de Souza - 8 de Fevereiro, 2019 Artigos