Instalações Fotovoltaicas e a Importância do Material Elétrico; Além dos Componentes Principais

Quando falamos de instalações fotovoltaicas, habitualmente concentramo-nos nos componentes principais que as compõem: os módulos fotovoltaicos, selecionados em função das necessidades do projeto, da eficiência desejada e da relação custo-benefício; o inversor, encarregado de transformar a corrente contínua em corrente alternada; e, em certos casos é cada vez o elemento mais importante, o sistema de acumulação através de baterias, que permite aumentar a economia de energia e até mesmo manter o funcionamento do sistema em caso de falhas na rede e possíveis apagões (Backup).

No entanto, os elementos que interligam todos estes componentes assumem uma importância vital, pois permitem que a instalação funcione como um conjunto. Esses elementos devem seguir os mesmos princípios e normas de qualquer instalação elétrica convencional (RTIEBT), razão pela qual devem ser selecionados e dimensionados detalhadamente.

Neste artigo, vamos analisar em detalhes todos os materiais elétricos, tanto específicos quanto comuns, que devem estar presentes em qualquer instalação de autoconsumo fotovoltaico. O objetivo é entender que uma instalação solar nada mais é do que uma instalação elétrica que, em vez de consumir energia, a produz para abastecer os consumos elétricos de uma residência, comércio ou indústria.

Início da Instalação: Gerador Solar e Cabos DC

Os módulos fotovoltaicos são ligados entre si em série, utilizando o cabo que está integrado em cada módulo. Até este ponto, não é necessário outro material adicional.

Uma vez concluída a ligação em série dos módulos, utiliza-se cabo solar de 1000 VDC, sendo as seções mais comuns de 4 mm² e 6 mm², de cobre estanhado, adequado para uso externo com as seguintes características principais:

• Cabo solar 1000 VDC

• Seções habituais: 4 mm² ou 6 mm²

• Cobre estanhado e resistente a condições climáticas extremas

Cabo solar de 1000 VCC, 4 ou 6 mm², de cobre estanhado

Caixa de Proteção em Corrente Contínua (DC)

O primeiro ponto de interligação real é a caixa de proteção em DC, que agrupa componentes de segurança essenciais do circuito elétrico:

• Bases porta-fusíveis juntamente com fusíveis, geralmente de 16 A e 1000 VCC.

• Protetor contra sobretensões transitórios e permanentes Tipo 1 e Tipo 2, que protege a eletrónica do inversor de descargas elétricas causadas por intempéries ou flutuações da própria rede.

Um protetor contra sobretensão deve ser instalado para cada MPPT (Maximum Power Point Tracking) que o inversor possua, cuja ligação é geralmente paralela ao borne de entrada dos porta-fusíveis.

Esquema Unifilar: Quadro DC para duas strings com Fusíveis e Protetor de contra sobretensão. Fonte: Toscano

Embora muitos dos inversores atuais já incorporem essas proteções internamente, na maioria dos casos elas estão soldadas à placa eletrónica e não se pode substitur. Se atuarem, será necessário substituir o inversor completo, o que implica custos adicionais de mão de obra, comissionamento e tempo de inatividade do sistema.

Além disso, a DGEG recomenda a instalação das proteções de DC sejam visíveis e acessíveis, localizadas num quadro antes da entrada do inversor. 

Ligação ao Inversor

Uma vez que o cabo solar chega ao inversor, o tipo de ligação dependerá do fabricante. Aqui estão alguns exemplos:

• Conectores MC4: Huawei, Sigenergy, Enphase

• Conectores Sunclix: SMA, Kostal

• Cabo DC ligado aos bornes: Fronius Snap Inverter e Gen 24

Independentemente do tipo de ligação, este ponto é um dos mais críticos da instalação fotovoltaica.

É fundamental que os conectores, sejam MC4 ou Sunclix, sejam cravadas corretamente. Uma ligação incorreta pode gerar:

• Pontos quentes

• Sobreaquecimento e deformação do conector

• Incêndios

Por isso, é imprescindível trabalhar com marcas reconhecidas tanto em conectores quanto em cabo, e utilizar ferramentas profissionais, como o alicate de cravar MC4 específico.

Um conector MC4 mal cravado pode derreter, causando risco elétrico e perigo de incêndio.

Cabos em Corrente Alternada

A partir da saída do inversor, a ligação em corrente alternada deve ser feita até o ponto de ligação com a rede de consumo no quadro geral. É fundamental dimensionar adequadamente a seção do cabo de acordo com:

• Critérios de queda de tensão

• Intensidade máxima admissível

• Distância

Além disso, é sempre recomendado verificar as especificações no manual do inversor fotovoltaico, pois ele pode ter requisitos específicos de seções permitidas para garantir um funcionamento seguro e eficiente.

O tipo de cabo utilizado geralmente é o ECOCLASS H07Z1-K com seção correspondente aos critérios de intensidade e queda de tensão estabelecidos pela UNE e REBT. Também é muito importante seguir o código de cores para uma correta identificação dos mesmos em qualquer ponto da instalação elétrica.

Proteções em CA: Diferenciais e Disjuntores Termomagnéticos

De acordo com a normativa do REBT (Regulamento Eletrotécnico de Baixa Tensão), é obrigatório incluir:

• Interruptor diferencial com sensibilidade:

o 30 mA em instalações residenciais

o 100 mA em instalações comerciais ou industriais

• Disjuntor termomagnético de acordo com a intensidade máxima

• Proteção contra sobretensão CA (opcional, mas muito recomendado)

Fórmula orientadora:

Um interruptor diferencial tem a função de detetar correntes de fuga à terra causadas por falhas de isolamento. Quando essas fugas superam os valores estabelecidos, o dispositivo desarma para evitar danos a pessoas e equipamentos.

Quadro CA tetra polar com Diferencial, disjuntor termomagnético e protetor contra sobretensões. Fonte: Toscano.

Diferenciais Superimunizados: Quando e porquê?

Em algumas ocasiões, especialmente com inversores que geram componentes de corrente contínua residuais, é recomendável usar diferenciais superimunizados ou seletivos. É importante, no entanto, não confundir os desarmes por ruído elétrico com aqueles causados por fugas reais devido a mau isolamento do sistema, especialmente em condições de humidade nas primeiras horas da manhã ou em dias de chuva.

Simbologia: Diferencial superimunizado na parte inferior

Recomendações Adicionais

Em instalações fotovoltaicas, é aconselhável separar os aterramentos de DC e AC, para evitar interferências e desvios de corrente entre elementos que trabalham em diferentes estados de corrente.

Recomendação para a separação dos aterramentos dependendo do segmento da instalação.

Cabo de Comunicação e Monitorização

Além do sistema de produção e proteção, muitas instalações fotovoltaicas contam com:

• Medidores inteligentes

• Baterias de lítio

• Sistemas de monitorização e gestão de energia

Esses dispositivos se comunicam por meio de protocolos como Modbus/RTU ou Modbus/TCP e requerem um cabo blindado de oito fios, CAT 5 ou superior.

Composição do cabo CAT 5

O uso de cabo não blindado pode causar interferências e perda de comunicação entre dispositivos ou erros na leitura de dados.

• Quatro pares trançados

• Blindagem para evitar interferências por ruído elétrico

• Capacidade de transportar o sinal a longas distâncias com integridade

Detalhe do cabo CAT 5 com quatro pares trançados.

Conclusões

A interligação dos diversos elementos que compõem uma instalação de autoconsumo fotovoltaico é um aspeto fundamental para garantir o correto funcionamento, a segurança e a durabilidade do sistema.

Uma instalação bem executada deve ter uma vida útil superior a 30 anos, o que é essencial para atingir os períodos de amortização e rentabilidade esperados.

As boas práticas na cablagem, nas proteções e nas ligações são as que realmente diferenciam uma instalação profissional de uma deficiente. Essas práticas não só agregam valor técnico, mas também são um cartão de visita para integradores e instaladores, permitindo que se destaquem num mercado cada vez mais competitivo e onde se valorizam o serviço e a qualidade.

Uma instalação corretamente projetada e implementada deve ser segura, autónoma e fiável, permitindo ao utilizador desfrutar da economia de energia sem preocupações, com manutenções focadas principalmente na prevenção e não na correção de erros.

José Ortiz, TSS zona levante e islas