Dando continuidade à exposição anterior, o rastreamento solar é uma facilidade com a qual se visa seguir o caminho do sol para otimizar a captação da incidência dos raios solares durante o dia numa instalação solar, pela escala particularmente quando estamos em presença de uma grande instalação.
Basicamente existem dois tipos base de seguidores ou rastreadores solares, o de eixo único e o de eixo duplo, podem ter:
I. Um eixo de rotação - Para polarização horizontal Norte-Sul (N-S) ou horizontal Este-Oeste (E-W);
II. Dois eixos (full tracking) - Mais eficiente, segue o Sol completamente, tendo 100% de perpendicularidade, faz a rotação na elevação, ou “tilt rool”, de rotação dos painéis e de ângulo, inclinando-se em ângulos do sol diferentes no verão e no inverno.
Os rastreadores (solar trackers), de eixo vertical (único) ou horizontal (duplo) são capazes de alterar a posição dos painéis para seguir o caminho do sol e captar a incidência dos raios solares durante o dia, e também a luz difusa que chega ao solo, por exemplo, em dias chuvosos e nublados.
Os sistemas de seguimento são mais adequados a grandes aplicações comerciais e industriais e menos adequados por exemplo para aplicações solares em coberturas.
Quando são instalados numa cobertura, carecem de ser compensados a partir do telhado de modo a permitir o movimento dos painéis solares tenha em conta a ação do vento a que vai estar sujeito, espeto que para além de os tornar mais dispendiosos pode afetar a parte estética da edificação.
7. Sistemas de montagem fotovoltaicos em edificações
Para os sistemas fotovoltaicos em instalações residenciais, comerciais ou industriais a potência nominal varia de alguns quilowatts (kW) a centenas de megawatts (MW). Num sistema residencial doméstico típico a capacidade aproximada será de 1 a 10 kW, montado numa cobertura inclinada, e de 10 a 100 kW quando em coberturas planas ou de baixa inclinação.
Em sistemas industriais, coberturas de edifícios industriais e/ou lote adjacente com a mesma finalidade a capacidade aproximada situa-se de 100-1000 kW, sendo superiores 500 kW para os de grande escala, projetados para que a energia gerada alimente a rede elétrica.
Por mais usuais, resultados diretos mais percecionados e interesse dos cidadãos, nos sistemas em edifícios ou com eles relacionados, são necessários alguns pré-requisitos variáveis consoante o tipo de energia que pretende instalar, por exemplo os requisitos legais, de licenciamento, regulamentação de edifícios, ou comunicação prévia, são aspetos importantes que sujeitam a instalação ao controlo das autoridades e garantem a conformidade do sistema com os requisitos padrão, normas e legislação em vigor para o setor, protegendo tecnicamente as soluções adotadas na sua interação com as comunidades locais.
Efetuar estudo de conceitos, design, configuração, orientação dos módulos, descrição e dimensionamento dos componentes em função dos objetivos a atingir, que cabe ao autor(es) do projeto, enquanto técnico(s) competente(s) integrar a definição dos métodos de proteção contra contactos indiretos, sobrecorrente e sobretensão e a compilação da documentação que orientará os profissionais que vão intervir quer na construção, quer exploração da instalação fotovoltaica.
A integração de painéis fotovoltaicos tanto em paredes e coberturas de edifícios, como na montagem no solo causam impactos de ordem arquitetónica e técnica no edifício e no processo de instalação como o estético e estrutural ou nas facilidades (facilities) por exemplo:
I. A área disponível para implantação nas diferentes partes da edificação ou local, por exemplo o solo adjacente. A posição e dimensão das manchas de coletores, devem ser coerentes com a composição arquitetónica de todo o edifício (para além da fachada e envolvente com que se relacionam);
II. A radiação incidente nas superfícies ao longo do ano;
III. A Planificação do caminho de cabos e implantação dos equipamentos.
IV. Considerar que o peso dos paneis e coletores deve ser corretamente transferido para a estrutura do edifício ou terreno através de fixações apropriadas;
V. A análise prévia do estado do revestimento de coberturas (telhas, painéis impermeabilizações, etc.) e elementos de suporte (vigas, barrotes, madres etc.) ou paredes da construção e condição do terreno no caso de painéis no solo;
VI. A resistência ao fogo e ao desgaste provocado pelas condições ambientais;
VII. Confirmar possíveis elementos de sombreamentos no local (chaminés, por exemplo);
VIII. A ação do vento e o seu impacto na produção de danos no sistema e para terceiros;
IX. Riscos de roubo e danos relacionados com vandalismo;
X. Eventuais pontes térmicas relacionadas com a colocação das fixações na afetação do coeficiente de transmissão térmica;
XI. Assegurar ventilação do sistema construtivo para evitar camadas de condensação nos edifícios;
XII. Circuitos de proteção com ligação do sistema à terra e proteção a descargas atmosféricas;
XIII. Utilizar materiais especiais resistentes à corrosão com aplicação de barreiras inertes como a pintura, proteção catódica, anódica ou outro inibidor para controle de corrosão bem como utilizar juntas de borracha entre materiais diferentes, caso o local se revele húmido;
Os sistemas fotovoltaicos montados no solo, implica na colocação dos módulos sobre estruturas betão, metálicas “racks” ou quadros a configurar com o arranjo fotovoltaico, as quais por diferentes tipos de fundações, transmitem ao terreno os esforços, estabelecendo equilíbrio da resultante das cargas atuantes na base com a resistência mecânica do solo.
O tipo mais corrente de fundações consoante a condição do terreno, são as diretas ou superficiais de betão constituídas por sapatas. Já na estrutura de suporte é determinante no dimensionamento o tipo de material.
Apesar das estruturas que sustentam os painéis fotovoltaicos serem de conceção simples, a ações mais significativas são as que resultam da ação do vento, quando comparadas com peso próprio.
A análise estrutural, elaborada por técnico competente, será baseada nos valores da carga, com suposição de carga, como disposto na regulamentação nacional, Despacho Normativo n.º 21/2019 de 17 de setembro e normas nacionais atuais por exemplo a EN 1990:2009 (Eurocódigo 0), EN 1991-1-1-1:2009, (Eurocódigo 1), EN 1993-1-5:2012 (Eurocódigo 3), EN 1999-1-1 e 2:2007 (Eurocódigo 9) e outras normas nacionais correspondentes.
B. Montagem em cobertura
É verdade que a instalação de sistemas fotovoltaicos montados em coberturas dos edifícios tem progredido bastante. Basicamente, são três as tipologias de sistemas fotovoltaicos montados em coberturas podem:
i. Integrados - substituem, total ou parcialmente, a função dos elementos arquitetónicos dos edifícios, tais como coberturas e superfícies transparentes ou semitransparentes. Os módulos são projetados e instalados não apenas para desempenhar a função de produzir energia elétrica, mas também possuem funções como: rigidez mecânica ou integridade estrutural; proteção de agentes atmosféricos (chuva, neve, vento, granizo), função de sombreamento, iluminação natural, isolamento térmico e ao ruído, economia de energia, proteção ao fogo, separação entre ambientes internos e externos.
ii. Parcialmente integrado – aplicam-se em edifícios e estruturas para qualquer função e finalidade, sem substituir os materiais de construção das próprias estruturas. Os módulos são instalados de forma a serem complementares em relação ao plano(s) tangencial(ais) até uma altura limitada.
iii. Não integrados - são posicionados sobre as superfícies das estruturas exteriores de edifícios, isto é, sobre os edifícios e estruturas para qualquer outra função ou finalidade.
Seja como for, a montagem nas coberturas deve ser supervisionada por técnico competente, com a aplicação de boas práticas de engenharia, respeitando as informações sobre o uso pretendido de seus componentes. Essas boas práticas de engenharia devem estar suportadas por documentação que será mantida pela(s) pessoa(s) responsável(is), colocando-a à disposição das autoridades para fins de inspeção enquanto a instalação fixa estiver em operação.
O projeto e o design do sistema dependem da análise exata técnica que determine o comportamento de suporte de carga em relação às cargas específicas do vento e da neve. A análise estrutural deve ser baseada nos valores da carga e sobrecargas previstas, naturalmente observando a regulamentação nacional e as normas atuais por exemplo a EN 1990-1;2009 (Eurocódigo 0), EN 1991-1-1-1:2009 (Eurocódigo 1), EN 1993-1-5:2012 (Eurocódigo 3), EN 1999-1-1e2:2007 (Eurocódigo 9) e outras normas nacionais correspondentes.
As orientações sobre os princípios e requisitos do projeto estrutural para a segurança e a manutenção da conexão estrutural entre painéis de energia solar montados em telhados planos ou inclinados são fornecidas pelo relatório técnico europeu CEN/TR 16999 intitulado Sistemas de energia solar para telhados – Requisitos das conexões estruturais para painéis solares.
C. Cobertura de Parques de Parqueamento
Usar estas estruturas para a instalação de módulos fotovoltaicos, depende a verificação de capacidade resistente no caso de aproveitamento do existente ou dimensionamento, neste caso nos termos do definido e A.
A análise estrutural deve ser baseada nos valores regionais das cargas, com suposição de carga, devendo estar em conformidade a regulamentação nacional e as normas atuais nacionais por exemplo a a EN 1990-1;2009 (Eurocódigo 0), EN 1991-1-1-1:2009 (Eurocódigo 1), EN 1993-1-5:2012 (Eurocódigo 3), EN 1999-1-1e2:2007 (Eurocódigo 9) e outras normas nacionais correspondentes.
Além disso, devem ser considerados os requisitos locais especiais para a restrição de áreas de estacionamento e as condições de segurança durante o desenho do sistema fotovoltaico.
D. Outras soluções
O desenvolvimento técnico da indústria fotovoltaica e cada vez mais permitem que os sistemas fotovoltaicos possam ser facilmente adicionas como elementos arquitetónicos de outros componentes duma edificação, como fachadas com partes opacas ou transparentes, como portas ou janelas.
Deve seguir-se os procedimentos de instalação e operação destes sistemas respeitando a documentação técnica, projeto, se aplicável, ou o manual dos equipamentos.
E. Condicionalismos e Riscos
Sem prejuízo de outros, serão de identificar como condicionalismos possíveis os do meio envolvente como:
i. Infraestruturas existentes relacionas com as características e condições do local (tipo de cobertura, piso, instalações técnicas relacionadas redes elétricas, equipamentos de climatização, tubagens, claraboias, platibandas, elementos salientes, etc.).
ii. Entradas, escadas e meios de acesso, áreas de circulação e partilha de circulação com utentes.
iii. Altura de trabalho;
iv. Pontos para ancoragem de linhas de vida;
Genericamente os iscos, sem prejuízo de outros a considerar na avaliação de riscos:
i. Movimento e elevação de equipamentos (peso, dimensão e elevação a vencer);
ii. Quedas em altura, escorregamentos e quedas de nível;
iii. Movimentação manual de cargas;
iv. Riscos resultantes da movimentação de painéis (colapso, choques e projeção de partículas; tombo);
v. Riscos ergonómicos na colocação de painéis;
vi. Riscos resultantes do uso de equipamentos de trabalho;
vii. Desarrumação dos locais de trabalho;
viii. Os que resultam de trabalhos de fundação no caso do solo (desníveis, e aberturas no solo);
ix. Exposição a substâncias perigosas;
F. Medidas preventivas (não exaustivas e a aplicar consoante avaliação de riscos)
A identificar perigos e os fatores de risco, para a segurança e a saúde dos trabalhadores relacionados com a instalação de sistemas de energia solar seja qual for a escala do projeto, no caso os domésticos ou de pequena dimensão, em todas as etapas do ciclo previsto desde a conceção, da produção, instalação, exploração, manutenção, desmontagem, eliminação e reciclagem é o processo prévio da avaliação de riscos da qual se extrairão as medidas mais adequados para a prevenção de riscos.
Proceder de acordo com o método mais adequado, à avaliação dos riscos, estratificadas não só para todas as fases atrás indicadas, “per si”, ou em conjunto, total ou parcial para cada processo, deverá abranger os domínios da técnica, da organização, do conhecimento, do coletivo e do individual, definirá o tipo de medidas que podem ser adotadas, e desta forma ponderar as medidas preventivas é o melhor caminho.
São estes técnicos (projetistas, técnicos de segurança e responsáveis de instalação, mas também os trabalhadores) intervenientes no processo de construção quem tem um papel fundamental na melhoria das condições de segurança e saúde, pois têm formação académica, cultura preventiva, conhecimento das metodologias de instalação e atuam a montante do processo construtivo, quem melhor pode implementar uma dinâmica que vise aquele objeto, bem como sensibilizar e incentivar os restantes intervenientes para a importância destas matérias.
A E-fact 69 - Lista de controlo dos perigos - riscos de SST associados às instalações de energia solar de pequena dimensão, disponível em https://osha.europa.eu/pt/publications/e-fact-69-hazard-identification-checklist-osh-risks-associated-small-scale-solar-energy, consubstancia com particular esta lista de verificação através de perguntas intuitivas indiciantes da necessidade de melhorias no local de trabalho, complementando com exemplos de medidas que podem ser introduzidas no ambiente de trabalho, sendo um poderoso meio auxiliar para quem tem responsabilidades nesta matéria.
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