RBS Magazine ED 54

Artigo
O risco da interação
dos raios com os
sistemas de geração
fotovoltaicos
No mercado de geração de
energia elétrica, soluções
sustentáveis, de todos os
portes, estão ganhando espaço
em um ritmo acelerado. Ao longo
das últimas décadas, esses sistemas
evoluíram e conseguiram atingir
satisfatório nível de maturidade em
termos de confiabilidade e de vida
útil. Os sistemas fotovoltaicos, conversores
de energia solar em energia
elétrica, também evoluíram e, atualmente,
representam uma grande
fatia desse mercado. De acordo com
o Ministério de Minas e Energia, nos
últimos três anos, o crescimento
da energia solar centralizada foi de
200%, enquanto a solar distribuída
passou de 2.000%.
Mas devido às características da
instalação e ampla exposição, esses
sistemas estão sujeitos aos danos
causados por sobretensões transitórias
– surtos elétricos – que danificam
elementos que o compõe (módulos
fotovoltaicos, inversores, controladores
de carga) e, inclusive, provocam
falhas por completo.
Basicamente, a origem das sobretensões
transitórias nos sistemas
fotovoltaicos se dá pelas descargas
diretas no SPDA da instalação que
contém o sistema fotovoltaico ou
direta na rede elétrica conectada ao
sistema fotovoltaico – fontes de danos
S1 e S3 –, pelas descargas próximas
à instalação que contém o sistema
fotovoltaico ou próximas à rede
elétrica conectada ao sistema fotovoltaico
– fontes de danos S2 e S4 – e
ainda pelas operações de comutação
realizadas na rede elétrica conectada
ao sistema fotovoltaico.
A possibilidade de danos nos
equipamentos do sistema de geração
fotovoltaico em decorrência das
descargas atmosféricas se enquadra
no dano D3 - falhas em dispositivos
eletroeletrônicos -, conforme ABNT
NBR 5419. O risco de dano de cada
fonte é definido como o valor relativo
a uma provável perda anual média,
sendo possível calculá-lo com os
parâmetros:
• N X
– Número de eventos perigosos
no ano;
• P X
– Probabilidade de um desses
eventos danificar o sistema fotovoltaico;
• L X
– A perda consequente desse
dano.
onde x representa a fonte de danos
sob avaliação.
O produto entre o número de
eventos perigosos em um ano e a
probabilidade de um desses eventos
danificar o sistema fotovoltaico,
demonstrado na equação 1, fornece
o número de danos por ano. Invertendo-se
esse número, obtém-se o
período médio entre danos nos sistemas
fotovoltaicos, também conhecido
como Mean Time Between Faults
(MTBF).
E X
= N X
x P X
(1)
Onde:
NE X
equivalo ao número de danos
por anos para a fonte de danos em
análise
N X
equivalo ao número de eventos
por ano para fonte de danos em análise
P X
equivale à probabilidade desse um
evento danificar os equipamentos internos
A partir da equação 1 é possível
analisar o período entre danos de
cada fonte (S1 a S4), o que permite
verificar a vulnerabilidade do sistema
de geração fotovoltaica e avaliar as
medidas de proteção mais adequadas
para ampliar esse período com o
menor investimento.
Para o cálculo do período entre
danos, toma-se como exemplo uma
usina fotovoltaica instalada no topo
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