Instalar sistema fotovoltaico para autoconsumo (UC01799)

Há um pacote premium desta unidade: um PowerPoint editável de 100 ou mais diapositivos, um manual em PDF e dois testes com correção. Esta sebenta continua gratuita.

Introdução

Um sistema fotovoltaico para autoconsumo transforma a luz do sol em eletricidade que a própria casa, o comércio ou a fábrica consomem. Parece simples: painéis no telhado, um inversor e um quadro. Na prática, quem o instala trabalha em altura, junto a condutores que nunca ficam sem tensão enquanto houver luz, e liga-se a uma instalação elétrica que já existe e que tem de continuar segura. Esta sebenta ensina a preparar a execução da instalação, a fixar estruturas e componentes, a ligar componentes, a executar testes de funcionamento e a instruir o utilizador para um uso eficiente, que são as cinco realizações do referencial desta unidade.

O percurso segue a ordem de uma obra real. Começamos pelo enquadramento (terminologia e legislação) e pelas bases de eletricidade que sustentam todas as contas. Depois estudamos os componentes e, antes de subir ao telhado, a organização da zona de trabalho e as medidas de segurança. Seguem-se a preparação (local, orientação, inclinação, sombreamento), a fixação das estruturas e dos módulos, a passagem de cabos, o inversor central e os microinversores, a rede de terras e a equipotencialidade, o quadro de proteção AC, a monitorização, os ensaios, o despiste de anomalias e, por fim, a comunicação com o cliente.

Objetivos de aprendizagem (referencial): preparar a execução da instalação; fixar estruturas e componentes; ligar componentes; executar testes de funcionamento; instruir o utilizador. Os critérios de desempenho que orientam todo o trabalho são quatro: garantir a orientação e a inclinação ideais dos painéis, assegurar a equipotencialidade do sistema, cumprir os procedimentos definidos e cumprir a legislação e as normas regulamentares e técnicas.

Contextos de trabalho: edifícios de habitação, edifícios de comércio e serviços e instalações industriais. As regras são as mesmas; mudam a escala, os riscos e a complexidade do quadro de ligação.

Aviso de enquadramento profissional. O desenvolvimento de atividades no âmbito do projeto, da execução e da exploração de instalações elétricas deve estar em conformidade com a Lei n.º 14/2015, de 16 de fevereiro, que estabelece os requisitos de acesso e exercício da atividade das entidades e dos técnicos responsáveis pelo projeto, pela execução e pela exploração das instalações elétricas de serviço particular. Um formando aplica esta matéria sob a responsabilidade técnica de quem a lei habilita.

Como estudar com esta sebenta. Cada capítulo tem explicação, tabelas de consulta e, quando há contas, um exemplo resolvido passo a passo. Refaz sempre as contas com a calculadora antes de ler a solução. Os valores dos exemplos são didáticos: numa obra real, usam-se sempre os dados da ficha técnica do equipamento concreto e do projeto.

1. Sistemas fotovoltaicos para autoconsumo: terminologia e enquadramento legal

Uma célula fotovoltaica converte radiação solar em corrente contínua (DC). Várias células ligadas em série formam um módulo (ou painel). Vários módulos ligados em série formam uma fileira (em inglês, string). Várias fileiras, em paralelo, formam o campo fotovoltaico (ou gerador). O campo liga ao inversor, que converte a corrente contínua em corrente alternada (AC) com a tensão e a frequência da rede (230 V ou 400 V, 50 Hz).

No autoconsumo, a eletricidade produzida alimenta primeiro as cargas da própria instalação. Se sobrar, pode ser armazenada numa bateria ou injetada na rede pública; se faltar, a rede completa. O sistema fica, por isso, ligado a jusante do ponto de entrega da instalação de consumo, no mesmo quadro elétrico ou num quadro próprio.

Terminologia essencial

Um sistema pode ser ligado à rede sem armazenamento, ligado à rede com armazenamento (híbrido) ou isolado (sem rede). Esta unidade trata sobretudo dos dois primeiros, que são os do autoconsumo corrente.

Os dois tipos de arquitetura de inversor

O capítulo 8 estuda as vantagens e desvantagens de cada um.

Enquadramento legal e normativo

O trabalho do instalador cruza várias fontes. É importante saber quem decide o quê.

• Regime do autoconsumo: o Decreto-Lei n.º 15/2022, de 14 de janeiro, na redação em vigor, organiza o Sistema Elétrico Nacional e define o autoconsumo individual e coletivo e as comunidades de energia. Estabelece também os procedimentos de controlo prévio das unidades de produção para autoconsumo, que variam consoante a potência instalada e a injeção, ou não, de excedentes na rede. Os escalões exatos e os prazos mudam com as alterações ao diploma, pelo que se consultam sempre na versão em vigor no portal da DGEG, e não de memória.
• DGEG (Direção-Geral de Energia e Geologia): é a entidade que recebe os procedimentos de controlo prévio das unidades de produção para autoconsumo e que fiscaliza a conformidade técnica.
• ERSE (Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos): regula o setor da energia, incluindo as relações comerciais entre produtores, consumidores e comercializadores.
• Operador da rede de distribuição (E-REDES, em baixa e média tensão no continente): gere a rede a que a instalação se liga, atribui e gere os pontos de ligação e os equipamentos de contagem.
• RTIEBT (Regras Técnicas das Instalações Elétricas de Baixa Tensão): aprovadas pela Portaria n.º 949-A/2006, de 11 de setembro, na redação em vigor. Reúnem as regras de proteção, ligação à terra e secção de condutores das instalações de baixa tensão, às quais o sistema fotovoltaico se liga.
• Normas técnicas: as normas internacionais e europeias (série IEC e EN) sobre módulos, instalação e ensaios, de que se destacam as dos ensaios de sistemas fotovoltaicos (IEC 62446-1) e as de instalações de baixa tensão (série IEC 60364, com a parte própria das instalações fotovoltaicas). Usam-se sempre na versão em vigor.
• Lei n.º 14/2015, de 16 de fevereiro: requisitos de acesso e exercício da atividade das entidades e dos técnicos responsáveis pelo projeto, pela execução e pela exploração das instalações elétricas de serviço particular.

Regra de ouro do cumprimento legal: o que o projeto e o título de controlo prévio dizem sobre a potência, o tipo de ligação e a injeção é o que se instala. Instalar mais potência do que a declarada, ou ligar sem o procedimento concluído, é uma irregularidade, mesmo que o sistema funcione bem.

Transporte, manuseamento e acondicionamento dos equipamentos

Os módulos são frágeis e pesados (muitos têm entre 20 e 30 kg) e o vidro tem uma película que parte com facilidade. As precauções são:

1. Transportar na vertical (de pé, em paletes ou em caixas), nunca deitados em pilhas altas, e travados com cintas.
2. Descarregar com meios adequados e não arrastar. Nunca pegar pelo cabo ou pela caixa de junção.
3. Armazenar em local seco e coberto, afastado de arestas e de cargas, com os módulos separados por cartão ou espuma.
4. Não pisar nem apoiar objetos nos módulos. Uma microfissura invisível a olho nu reduz a produção durante anos.
5. Manter as proteções dos conectores até ao momento da ligação, para que não entrem pó e humidade.
6. Inversores e baterias transportam-se na posição indicada pelo fabricante. As baterias de lítio exigem cuidado redobrado: nunca se deixam cair, perfurar ou expor a calor.
7. Cabos em bobinas, sem dobras apertadas (raio mínimo do fabricante) e sem os dobrar a frio demasiado.

Exemplo resolvido · potência de pico de um campo

Uma moradia vai ter 14 módulos de 440 Wp. Qual é a potência de pico do campo?

1. Potência de pico = número de módulos × potência de cada módulo.
2. 14 × 440 = 6160 Wp.
3. Em quilowatts-pico: 6160 ÷ 1000 = 6,16 kWp.

Se o inversor tiver 5 kW de potência nominal AC, a relação entre o campo e o inversor é 6,16 ÷ 5 = 1,23. É normal o campo ser algo maior do que o inversor, porque os módulos raramente trabalham às condições STC. A decisão final cabe ao projeto e aos limites do inversor.

2. Eletricidade essencial para o instalador

Tudo o que se instala neste sistema obedece a um pequeno conjunto de leis. Quem as domina escolhe cabos, deteta anomalias e mede com confiança.

Corrente contínua e corrente alternada

A corrente contínua (DC) mantém sempre o mesmo sentido e, num bom gerador, o mesmo valor. É a que sai dos módulos e a que circula numa bateria. A corrente alternada (AC) muda periodicamente de sentido, segundo uma onda sinusoidal. É a da rede e a que sai do inversor.

A onda alternada caracteriza-se por:

O valor eficaz é o que os voltímetros e os rótulos indicam. Numa onda sinusoidal, Uef = Um ÷ √2.

Exemplo resolvido · valores da rede. Qual é a amplitude de uma tensão eficaz de 230 V? Um = 230 × √2 = 230 × 1,414 = 325 V. E a frequência de uma onda com período de 20 ms? f = 1 ÷ 0,020 = 50 Hz. O valor médio de uma sinusoide retificada em onda completa é 0,637 × 325 = 207 V, número que quase ninguém usa, mas que aparece nos exames.

Corrente monofásica e trifásica

Numa instalação monofásica há uma fase e o neutro: a tensão é 230 V (tensão simples). Numa trifásica há três fases desfasadas de 120° e o neutro: entre fase e neutro medem-se 230 V (tensões simples), entre duas fases medem-se 400 V (tensões compostas). A relação é:

U composta = √3 × U simples, isto é, 1,732 × 230 = 398 V, arredondado para a tensão nominal de 400 V.

Moradias com potências mais baixas costumam ter ligação monofásica; moradias maiores, comércio e indústria ligam-se em trifásico. O inversor deve corresponder à ligação do cliente: um inversor monofásico numa instalação trifásica injeta tudo numa só fase e desequilibra a rede interna.

Grandezas e unidades

Lei de Ohm

A lei de Ohm relaciona tensão, corrente e resistência: U = R × I. Das duas outras formas, I = U ÷ R e R = U ÷ I. Em corrente contínua, a potência é P = U × I. Combinando as duas, P = R × I² = U² ÷ R.

Exemplo resolvido · resistência de um cabo. Um cabo de cobre, em ida e volta, tem 0,225 Ω. A corrente da fileira é 10,6 A. Que tensão se perde? U = 0,225 × 10,6 = 2,39 V. Esta queda de tensão é a diferença entre o que o campo gera e o que chega ao inversor.

Associação de resistências

Exemplo resolvido · associação mista. Duas resistências de 10 Ω e 15 Ω em paralelo, em série com uma de 4 Ω. Qual a resistência total?

1. Paralelo: 1 ÷ Rp = 1 ÷ 10 + 1 ÷ 15 = 0,1 + 0,0667 = 0,1667, logo Rp = 6 Ω.
2. Série: Req = 6 + 4 = 10 Ω.
3. Com 20 V de alimentação, I = 20 ÷ 10 = 2 A.

Esta lógica é a mesma dos módulos: módulos em série somam tensões (a corrente é a mesma) e fileiras em paralelo somam correntes (a tensão é a mesma).

Transformações energéticas, lei de Joule e perdas

A energia não se perde, transforma-se: no módulo, energia luminosa passa a elétrica (e parte vira calor); no inversor, DC passa a AC (e parte vira calor); num cabo, parte da energia elétrica passa a calor. A lei de Joule quantifica este último efeito:

P perdida = R × I² (em watt) e E perdida = R × I² × t (em joule ou, com t em horas, em Wh).

Como a corrente aparece ao quadrado, duplicar a corrente quadruplica as perdas. É por isso que se escolhem cabos com secção generosa nas fileiras mais longas e que se mantém a tensão do campo alta (menos corrente para a mesma potência).

Exemplo resolvido · perdas num cabo de fileira. Com R = 0,225 Ω e I = 10,6 A: P = 0,225 × 10,6² = 0,225 × 112,36 = 25,3 W. A fileira de 14 módulos de 440 Wp tem 6160 Wp, logo a perda é 25,3 ÷ 6160 × 100 = 0,41 %. Aceitável. Se o cabo tivesse metade da secção (o dobro de R), a perda seria 50,6 W, ou 0,82 %.

Potência elétrica e energia

Em corrente alternada monofásica: P = U × I × cos φ, em que cos φ é o fator de potência. Em trifásica: P = √3 × U × I × cos φ, com U = 400 V. Os inversores modernos funcionam com cos φ próximo de 1.

A energia é potência vezes tempo: E (kWh) = P (kW) × t (h). Um campo de 6 kWp a produzir à potência média de 4 kW durante 5 horas gera 20 kWh.

Esquemas elétricos e simbologia

Um esquema unifilar de um sistema fotovoltaico lê-se da esquerda (campo) para a direita (rede):

1. Campo fotovoltaico (fileiras 1, 2, ...) com a indicação do número de módulos por fileira.
2. Proteção DC: fusíveis de fileira (se necessários), interruptor-seccionador DC, descarregador de sobretensões DC.
3. Inversor (com as entradas MPPT).
4. Proteção AC: disjuntor, interruptor diferencial, descarregador AC.
5. Contador ou medidor de produção, se existir.
6. Quadro geral da instalação, com o ponto de ligação.
7. Rede de terras e ligações equipotenciais desenhadas à parte.

Simbologia. Os símbolos usados nos esquemas seguem a norma de símbolos gráficos para esquemas elétricos (série IEC 60617), e a legenda do projeto diz sempre qual se usou. Os mais frequentes:

Exemplo, o campo de 14 módulos dos capítulos seguintes, lido da esquerda para a direita:

[14 módulos em série] ─ [interruptor-seccionador DC] ─ [DPS DC] ─ [inversor]
[inversor] ─ [disjuntor AC] ─ [diferencial] ─ [DPS AC] ─ [contador] ─ [quadro geral]
terra (⏚): molduras, estruturas, inversor e quadro, todos ligados ao barramento de terra

As duas primeiras linhas são a mesma cadeia, cortada no inversor para caber na página: o inversor é o elo comum.

Um esquema só é válido se o que está desenhado for o que está montado: qualquer alteração em obra regista-se no esquema "como construído".

3. Componentes do sistema fotovoltaico

Módulos fotovoltaicos

Os módulos mais usados são de silício monocristalino. Têm vidro à frente, encapsulante, células, folha traseira (ou vidro duplo) e moldura de alumínio. As suas características elétricas vêm na placa de identificação e na ficha técnica:

O coeficiente de temperatura é muito importante: a tensão sobe quando o módulo arrefece e desce quando aquece. A potência cai com o calor, cerca de 0,3 a 0,4 % por cada grau acima de 25 °C, valor que está na ficha técnica de cada módulo.

Os módulos têm díodos de bypass na caixa de junção, que contornam um grupo de células sombreado ou avariado. Por isso uma sombra parcial não anula o módulo inteiro, mas faz perder uma parte importante da sua produção.

Inversor central

O inversor central (ou de fileiras) recebe a DC das fileiras, procura o ponto de potência máxima com o seu MPPT e converte para AC sincronizada com a rede. Tem proteções internas: anti-ilhamento (desliga se a rede falhar, para não alimentar a rede em avaria), proteção contra sobretensões e subtensões, e vigilância de corrente de fuga.

Vantagens: custo por kW baixo, poucos equipamentos para manter, fácil monitorização, uma só ligação à rede. Desvantagens: uma sombra ou sujidade numa fileira penaliza essa entrada MPPT, a falha do inversor para toda a produção, a tensão DC elevada exige cuidados de segurança.

Microinversores

O microinversor converte a DC de um ou dois módulos em AC logo atrás do módulo. O cabo que sai do telhado já é AC (por isso o risco de tensão DC elevada desaparece), e cada módulo tem o seu MPPT.

Vantagens: sombras num módulo não prejudicam os outros, várias orientações no mesmo telhado, monitorização por módulo, expansão módulo a módulo, sem tensões DC altas no edifício. Desvantagens: custo por módulo mais alto, mais equipamento instalado no telhado (de acesso difícil em caso de avaria, e sujeito a calor e chuva), mais pontos de ligação AC no telhado.

Inversor híbrido e bateria

O inversor híbrido gere também uma bateria: carrega-a com o excedente solar e descarrega-a quando o consumo supera a produção. Alguns têm uma saída de emergência (EPS ou backup) para alimentar cargas essenciais se a rede falhar.

Estruturas de fixação

São os suportes onde os módulos apoiam: perfis de alumínio ou aço inoxidável, ganchos, parafusos, grampos (laterais e centrais), lastros (em coberturas planas) e calhas. Têm de resistir ao peso, ao vento e à neve da zona, e de ser compatíveis com o material da cobertura.

Cabos e conectores

Na parte DC usam-se cabos solares de dupla isolação, resistentes aos raios UV e a temperaturas elevadas, normalmente de cobre estanhado e secção de 4 ou 6 mm². Os conectores devem ser da mesma marca e modelo dos dois lados: misturar marcas, mesmo que "encaixem", dá maus contactos, aquecimento e, em casos reais, incêndio. Na parte AC usam-se os cabos da instalação elétrica, com secção calculada para a corrente do inversor.

Aparelhagem

• Interruptor-seccionador DC (na obra chama-se-lhe «seccionador DC»): corta e isola o circuito DC em carga, com poder de corte e tensão nominal adequados à corrente contínua do campo. É o aparelho que se manobra na paragem e no arranque.
• Fusíveis de fileira para DC (tipo gPV), quando o número de fileiras em paralelo o exige.
• Descarregadores de sobretensões (DPS) em DC e AC, contra as descargas atmosféricas e manobras.
• Disjuntor AC e interruptor diferencial para a saída do inversor.
• Contador ou medidor (local e remoto) para registar a produção e a injeção.

4. Segurança, saúde no trabalho e trabalhos em altura

Um sistema fotovoltaico tem três riscos graves que se juntam no mesmo dia: queda em altura, choque elétrico e arco elétrico em corrente contínua. Por isso a organização da zona de trabalho e as medidas de segurança vêm antes de qualquer ferramenta na mão.

Avaliação de riscos

A avaliação de riscos segue um método sempre igual:

1. Identificar as atividades e subatividades a realizar (descarregar material, elevar, montar estrutura, fixar módulos, passar cabos, ligar, testar).
2. Identificar os fatores de risco presentes em cada uma (altura, cobertura frágil, vento, tensão elétrica, peso, calor, ferramentas).
3. Identificar os eventos de risco elevado e os danos potenciais (queda de pessoa, queda de objeto, eletrocussão, arco, queimadura, esmagamento).
4. Determinar as medidas de segurança a aplicar (proteção coletiva primeiro, individual depois).
5. Delimitar e sinalizar a zona de trabalho e registar o que foi decidido.

Delimitação e sinalização da zona de trabalho

No solo, delimita-se a zona por baixo da área de trabalho com fita, cones ou barreiras e sinaliza-se com os painéis de proibição de acesso. Ninguém passa por baixo de cargas em elevação nem de quem trabalha na cobertura. No telhado, marcam-se os limites e os pontos de passagem. As condições de execução incluem também o estado do tempo: não se trabalha em cobertura com chuva, vento forte, gelo, trovoada ou superfície escorregadia.

Procedimentos relativos a trabalhos em altura

A regra é uma hierarquia: primeiro evitar o trabalho em altura (por exemplo, pré-montar no chão), depois proteger coletivamente (andaimes, guarda-corpos, redes), e só depois proteger individualmente (arnês e linha de vida). Os pontos a respeitar:

1. Verificar a cobertura: telhas, chapas, claraboias e fibrocimento podem não suportar o peso de uma pessoa. Usam-se passadiços e nunca se pisa onde não se tem a certeza.
2. Arnês com ponto de amarração: o arnês liga-se a um ponto de ancoragem adequado, com amortecedor de quedas, e a altura livre abaixo tem de ser suficiente para o sistema funcionar.
3. Escadas: apoiadas sobre base firme, ultrapassando o ponto de chegada, atadas e com três pontos de contacto na subida.
4. Ninguém trabalha sozinho em altura.
5. Condições físicas: sem álcool, sem tonturas, com calçado adequado.
6. Resgate: antes de começar, sabe-se como socorrer alguém suspenso e a quem ligar.

Equipamentos de proteção individual (EPI)

Que classe escolher. A classe escolhe-se pela tensão máxima do campo, medida à temperatura mínima de projeto, e não pela tensão do dia. A fileira de 14 módulos dos exemplos tem 747 V em circuito aberto a -5 °C e 756 V a -10 °C: está no limite dos 750 V DC da classe 00 e passa-o com mais frio. Nesse campo usa-se a classe 0, e confirma-se na marcação das luvas que o limite DC cobre a tensão do campo. A classe 00 só serve quando a tensão máxima do campo fica claramente abaixo dos 750 V (por exemplo, fileiras de 6 ou 8 módulos). O que se leva para a obra decide-se assim: lê-se na marcação da luva e na ficha do fabricante a tensão máxima de utilização em corrente contínua (nem todos os fabricantes a declaram do mesmo modo, e há quem indique a tensão de ensaio, que é mais alta), e compara-se com a Voc do campo à temperatura mínima de projeto. Se a ficha não declarar limite DC, as luvas não servem para este trabalho.

As luvas dielétricas inspecionam-se antes de cada uso (enchendo-as de ar para ver fugas) e têm um prazo de reensaio. O EPI danificado, com fissuras, furos ou sinais de queda, é retirado do uso.

A regra de ouro da tensão DC

Uma fileira exposta à luz tem sempre tensão, mesmo com o inversor desligado e o disjuntor aberto. Por isso:

1. Cobrir módulos com mantas opacas quando se trabalha nos conectores, ou ligar os cabos só depois de tudo estar pronto. Cobrir baixa a tensão, não a elimina: uma fileira só parcialmente coberta pode ficar com centenas de volt, por isso mede-se sempre antes de tocar.
2. Nunca desligar conectores DC em carga: o arco em corrente contínua não se apaga sozinho, ao contrário do arco em AC. Os conectores não são aparelhos de corte: para parar o sistema usa-se o interruptor-seccionador DC, que corta em carga.
3. Ferramentas isoladas e luvas dielétricas.
4. Sem joias metálicas, sem relógios nem fios nos pescoços.

Ordem de paragem e de arranque

Uma só ordem de aparelhos em toda a unidade. Para parar, o primeiro aparelho a manobrar é sempre o disjuntor AC, e isso não se discute. Para arrancar ensina-se a mesma ordem, AC e depois DC, mas no arranque quem manda é o manual do equipamento.

• Para parar: 1.º abrir o disjuntor AC e travá-lo contra fecho acidental (cadeado ou dispositivo de bloqueio), com etiqueta de quem o abriu; 2.º abrir o interruptor-seccionador DC; 3.º esperar o tempo indicado no manual do inversor para os condensadores descarregarem; 4.º só então mexer no equipamento, depois de verificar a ausência de tensão no ponto exato onde se vai trabalhar, com multímetro de 1000 V e CAT III (ver o capítulo 6).
• Para arrancar, com os mesmos aparelhos pela mesma ordem: 1.º fechar o disjuntor AC; 2.º fechar o interruptor-seccionador DC. Repare-se: a ordem dos aparelhos não muda, muda apenas a operação (abrir para parar, fechar para arrancar).

Porquê esta ordem. Ao abrir primeiro o AC, o inversor deixa de injetar na rede e a corrente DC cai para quase zero, por isso o interruptor-seccionador DC abre praticamente sem corrente, com menos desgaste e menos arco. A ordem de paragem é a que tem consequência física, e essa não se discute: o interruptor-seccionador DC nunca se abre com o inversor a converter. Os manuais dos fabricantes descrevem a paragem desta maneira, e o manual do equipamento acrescenta passos próprios sem inverter esta ordem. No arranque não há arco a evitar, porque se fecham aparelhos feitos para fechar: a ordem que esta unidade ensina, AC e depois DC, é a corrente, porque o inversor já vê a rede quando recebe a potência do campo, mas há modelos cujo manual de colocação em funcionamento manda fechar primeiro o DC, e aí segue-se o manual do equipamento. Resumindo: no arranque, segue-se o manual do equipamento; na paragem, nunca. E lembra-se sempre: mesmo com os dois aparelhos abertos, o campo continua em tensão enquanto houver luz.

Exemplo resolvido · plano de segurança para uma cobertura inclinada

Uma moradia tem cobertura de telha cerâmica com 30° de inclinação e um beiral a 6 m do solo. Como organizar a segurança?

1. Atividades: elevar módulos, montar ganchos e calhas, fixar módulos, passar cabos.
2. Riscos graves: queda de pessoa (beiral a 6 m), queda de objeto (telha, módulo), telha partida sob o peso.
3. Medidas coletivas: andaime no beiral com guarda-corpos; zona de exclusão no solo abaixo da área de trabalho; elevador exterior para os módulos.
4. Medidas individuais: arnês com linha de vida ancorada à estrutura, capacete com jugular, botas antiderrapantes, luvas mecânicas.
5. Condições: trabalho suspenso em chuva, vento forte ou telha molhada.
6. Equipa: no mínimo duas pessoas, com um responsável pela segurança, e plano de resgate conhecido.

Proteção ambiental e saúde no trabalho

As normas de proteção ambiental pedem que, durante a obra, se separem os resíduos (embalagens de cartão, plástico, paletes, restos de cabo, metais), se entreguem módulos e baterias danificados a operadores licenciados de resíduos de equipamentos elétricos e eletrónicos e que não se abandone qualquer resíduo no telhado ou no terreno. Em saúde e segurança, contam as pausas e a hidratação em dias quentes, a proteção solar, a ergonomia no levantamento de cargas (cargas pesadas elevam-se entre duas pessoas ou com meios mecânicos) e o registo de qualquer incidente.

5. Preparar a execução: fases, local, orientação, inclinação e sombreamento

Fases de implementação

Uma instalação bem feita tem fases que não se trocam de ordem:

Critérios de seleção do local da instalação

O local ideal reúne: cobertura ou terreno com área suficiente, boa orientação e inclinação, pouco ou nenhum sombreamento, estrutura capaz de suportar a carga, percurso curto de cabos até ao inversor e ao quadro, acesso seguro para montagem e manutenção, e um local para o inversor fresco, ventilado, protegido da chuva direta e do sol e perto do quadro.

Determinação da orientação e inclinação ideais

Em Portugal continental, no hemisfério norte, os módulos produzem mais anualmente quando viram para sul (azimute 0° em relação ao sul) e têm uma inclinação aproximada da latitude do local menos alguns graus, o que dá cerca de 30° a 35° na maior parte do território. Desvios pequenos custam pouco: o plano de 20° a 40° e as orientações entre sudeste e sudoeste perdem apenas alguns por cento ao ano.

Esta é a regra do critério de desempenho "garantir a orientação e a inclinação ideais": a melhor solução é a que a cobertura permite, e o instalador deve:

1. Medir o azimute da cobertura com bússola ou aplicação calibrada, anotando o desvio em relação ao sul.
2. Medir a inclinação da água do telhado com um inclinómetro (nível digital).
3. Verificar se a cobertura permite os módulos paralelos ao telhado, sem estrutura de inclinação adicional, e quanto se perde.
4. Em coberturas planas, escolher a inclinação da estrutura equilibrando produção, vento e sombra entre filas.
5. Em coberturas orientadas a nascente e poente, considerar o conceito "este-oeste": produz menos por módulo mas distribui a produção ao longo do dia, o que combina bem com o consumo da manhã e do fim da tarde.

Método de análise de sombreamento

Uma sombra é o maior inimigo de uma fileira. Num inversor central, a sombra num só módulo limita a corrente de toda a fileira. A análise de sombreamento faz-se com:

1. Observação direta no local, às horas críticas (inverno, 9 h e 15 h), identificando chaminés, árvores, edifícios, antenas e platibandas.
2. Fotografia com carta solar ou aplicações e ferramentas de análise que traçam o percurso do sol sobre o horizonte do local, com o relevo das obstruções.
3. Cálculo da distância entre obstáculo e módulo: a sombra de um obstáculo de altura h, com o sol a uma altura (elevação) α, mede d = h ÷ tan α.
4. Medição e registo: altura e distância dos obstáculos, fotografias a partir da área dos módulos, horas com sombra e conclusão (aceitável, necessita de microinversores ou de otimizadores, ou deve mudar de local).

A elevação solar ao meio-dia no solstício de inverno é a mais baixa do ano: α = 90° - latitude - 23,45°. É a referência para evitar sombras de uma fila de módulos sobre a seguinte.

Exemplo resolvido · distância entre filas de módulos

Numa cobertura plana em Lisboa (latitude 38,7° N), os módulos têm 1,1 m de comprimento e vão ser inclinados 20°. Qual é a distância mínima entre filas para que não haja sombra ao meio-dia do solstício de inverno?

1. Elevação solar: α = 90 - 38,7 - 23,45 = 27,85°.
2. Altura da aresta alta do módulo: h = 1,1 × sin 20° = 1,1 × 0,342 = 0,376 m.
3. Comprimento da sombra no plano horizontal: d = h ÷ tan α = 0,376 ÷ tan 27,85° = 0,376 ÷ 0,528 = 0,712 m.
4. Projeção horizontal do módulo: 1,1 × cos 20° = 1,1 × 0,940 = 1,034 m.
5. Distância entre as arestas baixas de duas filas (passo): 1,034 + 0,712 = 1,746 m, cerca de 1,75 m.

Para dias de inverno, ao meio-dia, não há sombra. Nas primeiras e últimas horas do dia há sombra, o que é aceite em projeto por ser energia de pouco valor.

Exemplo resolvido · sombra de uma chaminé

Uma chaminé com 1,2 m de altura acima do plano dos módulos está a 3 m deles, na direção sul (distância medida na horizontal). O sol, em dezembro às 12 h, está a 28° de elevação. A chaminé sombreia os módulos?

1. Comprimento da sombra: d = 1,2 ÷ tan 28° = 1,2 ÷ 0,532 = 2,26 m.
2. A sombra tem 2,26 m e a chaminé está a 3 m: não chega aos módulos ao meio-dia. Nota de método: d = h ÷ tan α dá a sombra medida no plano horizontal. Numa cobertura inclinada compara-se com a distância também medida na horizontal (em planta); medida ao longo da água do telhado, a distância é maior.
3. De manhã e à tarde, com o sol mais baixo (por exemplo 15°), d = 1,2 ÷ tan 15° = 1,2 ÷ 0,268 = 4,5 m, o que atinge os módulos e, além disso, vem de direções diferentes. Regista-se a perda e decide-se se justifica microinversores ou outra posição.

Medição e registo

Nesta fase fotografam-se a cobertura, o quadro, o contador e o percurso de cabos; registam-se as dimensões (comprimento do beiral à cumeeira, largura, obstáculos), o material da cobertura, o estado das telhas ou da impermeabilização, a existência de pontos de amarração, o espaço no quadro e a distância ao ponto de ligação. É este registo que justifica a escolha da estrutura, da posição do inversor e do comprimento de cabo.

6. Superfícies de instalação, estruturas de fixação e elevação de materiais

Superfícies de instalação: tipos e características

Atenção ao fibrocimento: em coberturas antigas pode haver fibras que são perigosas se forem partidas, furadas ou limpas a seco. Perante a suspeita, pára-se e informa-se o responsável da obra, que segue o procedimento legal aplicável.

Estruturas de fixação: tipos

• Paralelas ao telhado: perfis fixados com ganchos, ao nível da inclinação existente. Mais baratas e discretas, com menos vento.
• Inclinadas em cobertura plana: triângulos ou suportes que dão a inclinação ideal, ligados por lastro ou ancoragem.
• Integradas na cobertura: substituem telhas, mais caras e complexas, exigem estanquidade própria.
• Em solo: mesas de estacas ou sapatas.

Regras e procedimentos de montagem

1. Confirmar a capacidade da cobertura (cargas do projeto: peso próprio, vento, neve conforme a zona).
2. Marcar as linhas de fixação com cordel ou nível laser, alinhadas com o ripado ou com as madres.
3. Fixar os ganchos ou pés à estrutura resistente da cobertura, nunca apenas à telha ou à chapa solta, com os parafusos e os binários de aperto indicados pelo fabricante.
4. Assegurar a estanquidade: ganchos que passam por baixo da telha sem a partir, vedantes nos furos de chapa, peças de recobrimento.
5. Montar os perfis (calhas) alinhados e nivelados, com juntas e emendas conforme o manual.
6. Respeitar as distâncias de bordo, de extremidade e entre pontos de fixação, previstas no projeto, que são maiores nas zonas de canto e de beiral onde o vento é mais forte.
7. Aplicar a proteção contra a corrosão e evitar o contacto de metais diferentes, que provoca corrosão galvânica (alumínio com aço comum, por exemplo).
8. Respeitar a dilatação térmica: nos perfis longos, deixam-se juntas ou apoios deslizantes.
9. Ligar as estruturas à terra (capítulo 9) e verificar a continuidade.
10. Registar o binário aplicado e fotografar pontos críticos.

Aptidão: preparar e utilizar instrumentos, máquinas e ferramentas

Antes de subir à obra, prepara-se e verifica-se cada ferramenta.

• Ferramentas elétricas de furação e fixação: berbequim ou parafusadora com binário regulável, brocas e ponteiras adequadas ao material (madeira, betão, chapa), cabo e ficha em bom estado, ou bateria carregada. Em altura usam-se sempre presas por cordão, com óculos e proteção auditiva, e controla-se a poeira.
• Ferramentas manuais e de eletricista: chaves de bocas e de caixa, chave dinamométrica para os binários do fabricante, nível, fita métrica, descarnador, alicate de cravar do mesmo fabricante dos contactos, alicate de corte e tesoura. Em circuitos elétricos usam-se ferramentas com cabos isolados para trabalho elétrico.
• Instrumentos de medida e controlo: multímetro, pinça amperimétrica DC, megóhmetro, telurómetro e inclinómetro, com a calibração em dia e os cabos de teste em bom estado. O multímetro e as pontas de prova têm de cumprir duas condições: tensão nominal igual ou superior à tensão máxima do campo (a fileira de 14 módulos dos exemplos chega aos 756 V DC a -10 °C, o que pede um instrumento de 1000 V, com entrada própria para corrente contínua) e categoria de medição adequada ao ponto onde se mede. As categorias classificam a energia que o ponto de medida pode entregar num curto-circuito: a categoria II é para tomadas e circuitos terminais, a categoria III para quadros, circuitos de distribuição e instalações fixas de baixa tensão, que é o caso do quadro do cliente e do quadro AC, e a categoria IV para a origem da instalação e o ponto de entrega. Medir num quadro com um instrumento de categoria ou de tensão inferior pode destruí-lo em curto-circuito, com arco e projeção na mão de quem mede. A regra prática: instrumento de 1000 V, CAT III ou superior, e pontas de prova da mesma classe do instrumento. Num campo de tensão mais alta, a tensão nominal do instrumento tem de continuar acima da do campo (confirma-se na marcação do aparelho).

Antes de cada uso inspeciona-se o equipamento, e o que está danificado sai de serviço. No fim, conta-se e arruma-se tudo, para não ficar nada solto na cobertura.

Exemplo resolvido · carga de uma cobertura

Um campo de 14 módulos de 440 Wp, cada um com 24 kg, mais a estrutura que pesa 3,5 kg por módulo. Qual a carga adicional na cobertura, por metro quadrado, se cada módulo ocupa 2,1 m²?

1. Peso por módulo com estrutura: 24 + 3,5 = 27,5 kg.
2. Peso total: 14 × 27,5 = 385 kg.
3. Área: 14 × 2,1 = 29,4 m².
4. Carga: 385 ÷ 29,4 = 13,1 kg/m², aproximadamente 0,13 kN/m².

Este valor compara-se com a capacidade que o projeto da cobertura prevê. Em edifícios antigos ou em coberturas leves, pede-se verificação a quem tem competência para tal.

Aptidão: executar a fixação da estrutura metálica de suporte

O desempenho esperado do formando é executar a fixação da estrutura metálica de suporte de forma segura e durável. O critério é triplo: a estrutura é fixada à parte resistente, fica alinhada e nivelada, e não compromete a estanquidade nem a segurança do edifício.

Elevar materiais e equipamentos

Subir um módulo de 20 a 30 kg por uma escada é arriscado. Os meios recomendados:

1. Elevador exterior (monta-cargas inclinado) ou grua, com carga certificada.
2. Corda e polia só em tarefas pequenas, com um ponto de ancoragem seguro e zona de exclusão no solo.
3. Plataforma ou andaime, em que o material sobe por etapas.
4. Em cada deslocação, dois trabalhadores para os módulos e cuidado com o vento, que age como vela nos módulos.

Ninguém transporta um módulo pelas escadas à mão ao mesmo tempo que sobe com as duas mãos ocupadas. O material não fica solto na cobertura: guarda-se preso ou em caixas de transporte.

7. Fixar módulos, passar cabos e preparar as ligações

Fixar painéis fotovoltaicos

1. Verificar o módulo à chegada: vidro sem fissuras, moldura sem amolgadelas, caixa de junção intacta, cabos sem cortes.
2. Posicionar o módulo nas calhas, começando por uma extremidade e seguindo uma ordem que facilite os cabos.
3. Fixar com grampos (os laterais nas extremidades da fila, os centrais entre módulos) na zona da moldura indicada no manual do fabricante, com o binário de aperto prescrito. Grampos fora da zona permitida podem anular a garantia.
4. Deixar folga entre módulos conforme o manual, para a dilatação.
5. Alinhar com cordel e nível. Uma fila torta não é só feia: é indício de má fixação.
6. Respeitar o espaço de ventilação entre o módulo e a cobertura: módulos mais frescos produzem mais.
7. Nunca ficar de pé sobre o módulo nem apoiar ferramentas.

Passar cabos

Os cabos DC em cobertura sofrem sol, calor, chuva e vento. As regras:

1. Usar cabos solares e conectores com a classe adequada à tensão e à corrente.
2. Fixar os cabos às calhas com abraçadeiras resistentes aos raios UV, sem esticar e sem deixar a pender.
3. Evitar laços entre cabos positivo e negativo: um laço grande capta sobretensões induzidas por descargas atmosféricas. Passam-se os dois condutores juntos pelo mesmo percurso.
4. Respeitar o raio de curvatura do cabo e evitar arestas vivas.
5. Proteger as passagens pelas paredes e pelas coberturas com bucins ou calhas e vedar a entrada de água.
6. Separar cabos DC de cabos AC e de cabos de sinal (monitorização) sempre que possível.
7. Identificar cada fileira com etiquetas (positivo, negativo, número da fileira) nas duas pontas.
8. Não deixar conectores no chão ou no telhado, onde a água e a sujidade os danificam.
9. Calcular a secção pelo comprimento e pela corrente (queda de tensão e aquecimento), como no exemplo seguinte.

Exemplo resolvido · secção do cabo DC e queda de tensão

Uma fileira de 14 módulos tem corrente de 10,6 A (Imp) e tensão de 14 × 41,5 = 581 V no ponto de potência máxima. O percurso até ao inversor é de 30 m, em ida, logo 60 m de cabo no total. Fórmula da queda de tensão em corrente contínua: ΔU = 2 × L × I × ρ ÷ S, com L o comprimento de ida, ρ a resistividade do cobre (0,0225 Ω·mm²/m, valor de cálculo a temperatura de funcionamento) e S a secção.

1. Com S = 6 mm² e I = 10,6 A: ΔU = 2 × 30 × 10,6 × 0,0225 ÷ 6 = 14,31 ÷ 6 = 2,39 V.
2. Em percentagem da tensão da fileira: 2,39 ÷ 581 × 100 = 0,41 %.
3. Com S = 4 mm²: ΔU = 14,31 ÷ 4 = 3,58 V, ou 0,62 %. Também aceitável para a queda de tensão.
4. Para a perda de energia: P = R × I² com R = 2 × 30 × 0,0225 ÷ 6 = 0,225 Ω, logo P = 0,225 × 10,6² = 25,3 W (0,41 % dos 6160 W do campo).

A escolha final tem de verificar também a corrente admissível do cabo nas condições de instalação (temperatura, agrupamento) e o fusível, se existir. A queda de tensão típica de projeto no lado DC fica abaixo de 1 %, valor de referência prático (o projeto fixa o limite).

Aptidão: executar ligações por meio de acessórios de cravação

Os acessórios de cravação são terminais, ponteiras, olhais e os contactos dos conectores fotovoltaicos que se fixam ao cabo por deformação controlada com uma ferramenta de cravar própria, e não por soldadura ou aperto de parafuso. O método:

1. Cortar o cabo a direito e descarnar o comprimento exato indicado pelo fabricante, sem cortar fios do cobre.
2. Escolher o contacto com a secção certa e a ferramenta de cravar do mesmo fabricante (ferramentas genéricas dão cravações fracas).
3. Inserir os fios completos no contacto, sem fios a sobrar fora.
4. Cravar com a matriz adequada, até a ferramenta libertar.
5. Inspecionar a cravação: sem fios soltos, isolante fora do barril, contacto sem deformação.
6. Montar o contacto no corpo do conector até ouvir o clique, e fechar a porca, com o binário recomendado.
7. Fazer o ensaio de tração leve (puxar) e, se possível, medir a resistência do contacto.

Uma cravação má cria resistência, que aquece em corrente contínua e, com o tempo, derrete o isolamento. É uma das causas mais comuns de incêndio em sistemas fotovoltaicos.

8. Inversores e dimensionamento das fileiras

Inversor central: local e fixação

1. Local: perto do quadro AC, em espaço fresco e ventilado, abrigado da chuva direta e do sol, e acessível. Evitar locais com poeira, humidade excessiva e temperaturas altas (o inversor reduz potência quando aquece).
2. Altura e espaços livres à volta, indicados no manual para dissipação do calor.
3. Fixação a parede resistente (alvenaria ou betão) com buchas e parafusos adequados ao peso, ou em suporte próprio. Nunca em divisórias leves.
4. Posição vertical ou a que o fabricante prescrever.
5. Distância curta de cabos DC e AC, para menos perdas.

Função e ligação

O inversor tem entradas DC (com um ou mais MPPT), saída AC e comunicações. A ligação faz-se por esta ordem:

1. Verificar que o interruptor-seccionador DC está aberto e o disjuntor AC está desligado.
2. Ligar a terra de proteção do inversor.
3. Ligar a saída AC (fase, neutro e terra no monofásico; três fases, neutro e terra no trifásico), com os binários dos terminais.
4. Ligar os conectores DC, respeitando a polaridade e a fileira de cada entrada MPPT.
5. Ligar os sensores e comunicações (RS485, Wi-Fi, Ethernet, contador).
6. Só depois dos ensaios 1 a 6 (capítulo 12) é que se fecham, por esta ordem, o disjuntor AC e o interruptor-seccionador DC.

Dimensionamento das fileiras no inversor

É o cálculo que mais erros produz. O número de módulos por fileira tem de respeitar quatro limites da ficha técnica do inversor:

• Tensão máxima de entrada (nunca ultrapassar, com o frio): condiciona o máximo de módulos em série.
• Janela de tensão MPPT (limite inferior): com o calor, a tensão desce e a fileira não pode sair da janela. Condiciona o mínimo.
• Janela de tensão MPPT (limite superior): com o frio, a tensão no ponto de potência máxima sobe e a fileira não pode passar o topo da janela. Condiciona o máximo.
• Corrente máxima de entrada do MPPT (condiciona as fileiras em paralelo).

Fórmulas:

N máx = Umax inversor ÷ Voc (à temperatura mínima), arredondado para baixo. N máx (janela) = Umax MPPT ÷ Vmp (à temperatura mínima), arredondado para baixo. N mín = Umin MPPT ÷ Vmp (à temperatura máxima da célula), arredondado para cima. Voc(T) = Voc(25 °C) × [1 + k × (T - 25)], com k negativo, em fração por °C.

Exemplo resolvido · número de módulos por fileira

Módulo: Voc = 49,5 V, Vmp = 41,5 V, Isc = 11,3 A, coeficiente da Voc = -0,26 %/°C, coeficiente da tensão no MPP = -0,30 %/°C. Inversor: tensão máxima de entrada 1000 V, janela MPPT de 150 V a 850 V, corrente máxima por MPPT 16 A. Temperatura mínima de projeto: -5 °C. Temperatura máxima da célula: 70 °C.

1. Voc a -5 °C: variação de temperatura = -5 - 25 = -30 °C. Voc(-5 °C) = 49,5 × [1 + 0,0026 × 30] = 49,5 × 1,078 = 53,36 V.
2. N máx = 1000 ÷ 53,36 = 18,74 → 18 módulos (arredonda-se para baixo).
3. Vmp a 70 °C: variação = +45 °C. Vmp(70 °C) = 41,5 × [1 - 0,0030 × 45] = 41,5 × 0,865 = 35,90 V.
4. N mín = 150 ÷ 35,90 = 4,18 → 5 módulos (arredonda-se para cima).
5. Vmp a -5 °C (topo da janela): Vmp(-5 °C) = 41,5 × [1 + 0,0030 × 30] = 41,5 × 1,09 = 45,24 V; N máx = 850 ÷ 45,24 = 18,79 → 18 módulos.
6. Intervalo possível: de 5 a 18 módulos por fileira.
7. Escolha de 14 módulos: Voc a -5 °C = 14 × 53,36 = 747 V (abaixo de 1000 V); Vmp a -5 °C = 14 × 45,24 = 633 V (abaixo de 850 V); Vmp a 70 °C = 14 × 35,90 = 503 V (acima de 150 V); Vmp a 25 °C = 14 × 41,5 = 581 V (dentro da janela).
8. Corrente: Isc = 11,3 A, abaixo dos 16 A do MPPT.

Verifica-se também a tensão máxima do sistema do próprio módulo (1000 V ou 1500 V), e fica uma margem de segurança em relação ao limite do inversor.

Microinversores: ligação

Cada microinversor liga-se ao módulo por conectores DC curtos e a um cabo tronco AC comum, em que se ligam vários microinversores em derivação, até um limite por circuito indicado pelo fabricante. A ordem de trabalho: fixar o microinversor à estrutura, ligar o cabo de terra se o fabricante o exigir, ligar o cabo tronco, ligar o módulo, tapar as pontas livres do cabo, e só no fim ligar o circuito AC ao quadro. O número máximo de microinversores por disjuntor tem de respeitar o manual (e a corrente do circuito). Fazem-se registos dos números de série de cada um e da posição no telhado, para a monitorização.

Pontos de injeção na instalação de consumo e soluções

O sistema liga ao quadro de consumo num ponto de injeção. As soluções correntes:

Nos três casos, o circuito do inversor é protegido por disjuntor e por diferencial e leva etiqueta com a indicação de que tem dupla alimentação.

9. Proteção contra contactos, rede de terras e equipotencialidade

Proteção contra contactos diretos e indiretos

Um contacto direto é tocar numa parte ativa (condutor com tensão). Previne-se com isolamento das partes ativas, invólucros (caixas, quadros) e afastamento. Um contacto indireto é tocar numa massa metálica que ficou com tensão por avaria de isolamento (uma estrutura, a moldura de um módulo, a caixa do inversor). Previne-se com a ligação à terra das massas e o corte automático da alimentação por um dispositivo de proteção (disjuntor, interruptor diferencial).

No lado DC, o risco é diferente: a corrente contínua não é cortada pelo diferencial de tipo comum, e uma falha de isolamento de uma fileira pode ficar escondida. Por isso:

• A dupla isolação dos cabos e módulos (classe II) é a base da proteção no lado DC.
• O inversor vigia a resistência de isolamento antes de ligar e durante o funcionamento.
• A ligação equipotencial das massas à terra faz parte da boa prática e do projeto.
• No lado AC, o interruptor diferencial do tipo indicado pelo fabricante do inversor (alguns inversores sem transformador exigem diferencial de tipo B, outros garantem a separação interna, e o manual diz qual) protege contra contactos indiretos.

Rede de terras: automatismo das proteções e equipotencialidade do sistema

A rede de terras tem duas funções: dar um caminho de baixa resistência para as correntes de defeito, de modo que a proteção desligue automaticamente, e manter todas as massas ao mesmo potencial (equipotencialidade), para que ninguém fique sujeito a uma tensão perigosa entre duas partes metálicas.

A equipotencialidade é o segundo critério de desempenho da unidade. Faz-se ligando entre si e à terra de proteção da instalação:

• as molduras dos módulos (cada módulo tem ponto de ligação à terra ou grampos com dentes que fazem contacto);
• as estruturas metálicas de suporte (calhas, perfis);
• a caixa do inversor (condutor de proteção PE);
• os microinversores, quando o fabricante o prevê, normalmente pela terra do cabo tronco;
• o quadro de proteção e o elétrodo de terra da instalação.

Os condutores de ligação equipotencial têm secção mínima definida pelas regras técnicas (as RTIEBT indicam as secções em função do tipo de proteção) e são identificados pela cor verde e amarela. As ligações são contínuas e com terminais bem apertados.

Ligações à terra: o que se liga a quê. Painéis ou módulos (moldura) → estrutura → condutor de terra → barramento de terra → elétrodo. Inversor central → PE do quadro AC. Microinversores → terra do cabo tronco → PE do quadro AC.

Se existir sistema de proteção contra descargas atmosféricas (para-raios) no edifício, mantêm-se as distâncias de segurança ou ligam-se as partes de acordo com o projeto desse sistema. Não se liga um campo fotovoltaico a um para-raios por iniciativa própria.

Valores da resistência de terra e compatibilização com a proteção diferencial

A resistência da terra (RA) tem de ser suficientemente baixa para que, quando o diferencial dispara, a tensão de contacto fique abaixo do limite de segurança de 50 V em locais normais. A relação é:

RA × I∆n ≤ 50 V, em que I∆n é a corrente diferencial nominal de funcionamento do interruptor diferencial.

Exemplo resolvido · compatibilizar o diferencial com a terra. Um interruptor diferencial de 30 mA e outro de 300 mA. Qual é o valor máximo teórico da resistência de terra para cada um?

1. Com 30 mA: RA ≤ 50 ÷ 0,030 = 1667 Ω.
2. Com 300 mA: RA ≤ 50 ÷ 0,300 = 167 Ω.
3. Conclusão: com um diferencial menos sensível, a terra tem de ser melhor. Na prática, os projetos e a boa prática pedem valores muito inferiores aos máximos teóricos, que variam com o solo, e o valor a respeitar é o do projeto.
4. Se a medição der 250 Ω, com o diferencial de 300 mA o valor não cumpre (250 > 167), e com o de 30 mA cumpre. Antes de aceitar a terra, melhora-se o elétrodo (mais picas, maior profundidade) ou muda-se a proteção, o que cabe ao responsável técnico.

Medir a resistência de terra (aptidão)

O instrumento é o telurómetro. O método clássico de três pontos (queda de potencial) usa duas picas auxiliares:

1. Pôr a instalação sem tensão e só depois abrir a ligação do elétrodo. Com o responsável técnico, por esta ordem: (a) abrir o disjuntor AC do inversor e, a seguir, o interruptor-seccionador DC; (b) abrir o disjuntor geral da instalação, bloquear e sinalizar; (c) verificar a ausência de tensão com o multímetro de 1000 V e CAT III; (d) abrir a ligação do elétrodo no borne principal de terra, para a medição ser do elétrodo e não de outros caminhos. O campo continua com tensão enquanto houver luz, mas fica separado da instalação com os dois aparelhos abertos: não se mexe no campo. Com o elétrodo aberto, as massas ficam sem ligação à terra: a instalação não volta a ter tensão e ninguém toca nas estruturas, nas molduras nem na caixa do inversor enquanto durar a medição. Não se mede com trovoada.
2. Cravar a pica de corrente (C) a uma distância conveniente do elétrodo, em linha, em terreno firme (por exemplo 20 a 40 m, conforme o elétrodo e o manual do instrumento).
3. Cravar a pica de potencial (P) entre o elétrodo e a pica de corrente, a cerca de 62 % da distância até C.
4. Ligar os cabos ao telurómetro: E (elétrodo), P e C.
5. Medir, ler o valor, repetir deslocando P (±10 %) para confirmar que o valor se mantém estável.
6. Registar o valor, a data, o método e o solo (seco ou húmido). Voltar a ligar o elétrodo, verificar a continuidade da ligação e só depois repor a tensão: primeiro o disjuntor geral, depois, pela ordem de arranque, o disjuntor AC e o interruptor-seccionador DC.

Em solos secos a resistência é mais alta; mede-se, portanto, em condições representativas e anota-se o tempo atmosférico. Alguns telurómetros medem com pinça (sem desligar o elétrodo) em redes com vários elétrodos em paralelo, o que se anota igualmente.

Medição de tensões simples e compostas

Medir a tensão simples (fase-neutro, cerca de 230 V) e a composta (fase-fase, cerca de 400 V) com o multímetro confirma que o ponto de ligação está certo e que as fases estão presentes e equilibradas. Antes de ligar um inversor trifásico:

1. Medir L1-N, L2-N, L3-N, que devem estar perto dos 230 V.
2. Medir L1-L2, L2-L3, L3-L1, perto dos 400 V.
3. Confirmar as diferenças entre fases (pequenas) e a presença do neutro e da terra.

Mede-se sempre com instrumento de 1000 V, categoria III ou superior, que é a categoria dos quadros e das instalações fixas de baixa tensão, confirmando antes o bom estado dos cabos de teste e das pontas de prova, que têm de ser da mesma classe do instrumento.

10. Aparelhagem de proteção, quadro AC, ponto de ligação e monitorização

Aparelhagem de proteção, corte e seccionamento

Cada aparelho tem de estar classificado para a corrente e a tensão que lhe cabem. Em DC, o poder de corte é um requisito próprio: um aparelho de AC não corta uma corrente contínua com segurança, porque o arco não se extingue.

Quadros de proteção AC: tipos, função e constituição

O quadro de proteção AC agrupa as proteções do lado alternado. Funciona como a interface entre o inversor e a instalação de consumo.

Constituição típica: invólucro com grau de proteção adequado (IP), barramentos de terra e neutro, disjuntor (ou disjuntores) do inversor, interruptor diferencial, descarregador AC, borne de terra, régua de terminais, etiquetas e esquema afixado.

Acessórios de ligação: terminais, ponteiras, barramentos, calhas DIN, bucins, abraçadeiras e etiquetas de identificação. Os fios flexíveis levam sempre ponteira; os bornes apertam-se com o binário da ficha técnica.

Interruptor diferencial, contador local e medidor remoto

• Interruptor diferencial: protege pessoas contra contactos indiretos. O tipo (AC, A, F, B) depende do que o inversor pode injetar como corrente de fuga: o fabricante do inversor diz qual é o tipo exigido.
• Contador local: mede a energia produzida ou trocada com a rede, em mostrador no quadro, útil para o cliente e para ensaios.
• Medidor remoto: comunica os valores a distância (rede, Wi-Fi, RS485) para a plataforma de monitorização ou para o operador. Algumas instalações usam limitação de injeção (zero export): um medidor no ponto de ligação à rede indica ao inversor o consumo, de modo a produzir só o que a casa precisa.

Tipos de ligação à instalação de consumo

Em todos os casos: a soma das correntes de proteção na fase tem de respeitar o que o quadro e o barramento suportam. As regras técnicas dão o critério e o projeto aplica-o.

Exemplo resolvido · proteção e cabo AC de um inversor monofásico

Inversor monofásico de 5 kW a 230 V, cabo de 20 m até ao quadro, secção de 6 mm². Cálculo da corrente e da queda de tensão.

1. Corrente nominal: I = P ÷ U = 5000 ÷ 230 = 21,7 A (com cos φ = 1).
2. A proteção deve ser igual ou superior a I e inferior à corrente admissível do cabo: por exemplo, um disjuntor de 25 A, com cabo de 6 mm² capaz de suportar mais do que 25 A nas condições de instalação (a verificar nas tabelas).
3. Queda de tensão: ΔU = 2 × L × I × ρ ÷ S = 2 × 20 × 21,7 × 0,0225 ÷ 6 = 19,53 ÷ 6 = 3,26 V.
4. Em percentagem: 3,26 ÷ 230 × 100 = 1,42 %.
5. Resultado: dentro dos limites correntes de projeto, por isso mantém-se 6 mm².

Exemplo resolvido · corrente de um inversor trifásico

Inversor trifásico de 10 kW, 400 V. I = P ÷ (√3 × U × cos φ) = 10000 ÷ (1,732 × 400 × 1) = 14,4 A por fase. Um disjuntor tripolar de 16 A seria a escolha lógica, a validar com o fabricante e as tabelas.

Para a queda de tensão num circuito trifásico equilibrado usa-se ΔU = √3 × L × I × ρ ÷ S, com L o comprimento de um condutor: ao contrário do circuito de dois condutores, aqui não se duplica o comprimento.

Monitorização local e remota (aptidão)

A monitorização local é o acesso ao inversor ou ao datalogger pela rede local do cliente (Wi-Fi ou cabo), com página web ou aplicação. A monitorização remota envia os dados a uma plataforma na internet, onde o instalador e o cliente consultam a produção, os alarmes e o histórico. A instalação faz-se por estes passos:

1. Escolher a forma de comunicação (Ethernet, Wi-Fi, RS485, 4G) segundo a cobertura e o inversor.
2. Ligar o datalogger ou ativar o módulo de comunicação do inversor.
3. Configurar a rede, o fuso horário, a data e hora, e a ligação à plataforma.
4. Ligar os sensores (medidor de energia no ponto de ligação, sonda de temperatura ou irradiância, se existirem).
5. Criar a instalação na plataforma, registar os números de série e dar acesso ao cliente com utilizador próprio.
6. Testar que os dados chegam e que os alarmes funcionam.

Os dados do cliente (consumos, hábitos) são pessoais: o acesso é dado ao cliente e ao instalador autorizado, e não se partilham com terceiros sem autorização.

Montagem e ligação de equipamentos no quadro do cliente

1. Ver o quadro: espaço livre, barramento, calibre do corte geral, estado dos terminais, existência de terra.
2. Desligar e verificar ausência de tensão com o multímetro de 1000 V e CAT III, bloquear o corte (cadeado) e sinalizar, e só então abrir o quadro.
3. Montar o disjuntor e o diferencial novos, com etiquetas.
4. Ligar o cabo do inversor com a ordem terra, neutro, fase.
5. Fechar o quadro, afixar o esquema, a etiqueta de "dupla alimentação" e a identificação do circuito.
6. Repor a tensão só quando tudo estiver verificado.

Executar a ligação do sistema ao quadro elétrico do cliente

É a ação que faz do sistema parte da instalação. Faz-se com o quadro sem tensão, com a proteção do circuito do inversor aberta e o interruptor-seccionador DC aberto. Depois da ligação, repõe-se a tensão da instalação, com o disjuntor do inversor ainda aberto, e fazem-se os ensaios 1 a 6 (capítulo 12) antes de o fechar.

11. Sistemas com armazenamento

O armazenamento guarda o excedente para usar à noite ou nas horas de pouca produção. As baterias mais comuns em habitação usam lítio-ferrofosfato (LiFePO4). Cada bateria tem:

• Tensão nominal (por exemplo, 51,2 V em baixa tensão, ou algumas centenas de volt em alta tensão);
• Capacidade em kWh (energia útil, que é menor do que a nominal);
• BMS (sistema de gestão da bateria), que protege contra sobrecarga, descarga excessiva, sobrecorrente, temperatura;
• Estado de carga (SoC), em %;
• Profundidade de descarga (DoD) recomendada.

Regras de instalação

1. Local: ventilado, seco, longe de fontes de calor e de materiais inflamáveis, e conforme o manual e as regras de segurança contra incêndio do edifício. Nunca em vias de evacuação.
2. Fixação a parede ou ao chão com os meios do fabricante.
3. Cabos de potência com a secção e os terminais certos, ligados com a ordem do manual, e proteção por fusível ou disjuntor DC.
4. Comunicação entre bateria e inversor (CAN ou RS485) com o cabo e o protocolo certos.
5. Ligação à terra do equipamento.
6. Ligar primeiro a bateria e depois os módulos ou o contrário, conforme o fabricante, que o diz com clareza. Seguir sempre a ordem do manual.

Exemplo resolvido · energia útil de uma bateria

Uma bateria de 10 kWh nominais, com profundidade de descarga recomendada de 90 %, alimenta uma carga de 0,6 kW à noite. Quanto tempo dura?

1. Energia útil: 10 × 0,90 = 9 kWh.
2. Tempo = energia ÷ potência = 9 ÷ 0,6 = 15 h.
3. Na prática, o inversor e a bateria têm rendimento de ciclo (cerca de 90 %), pelo que o tempo real ronda 13 a 14 horas.

Testes de armazenamento (aptidão)

1. Verificar polaridade e tensão da bateria antes da ligação.
2. Ligar a bateria e confirmar que o inversor a reconhece (SoC, tensão, estado).
3. Carregar com excedente solar e observar a corrente de carga e a subida do SoC.
4. Descarregar ligando uma carga, e observar a descarga e o limite inferior de SoC.
5. Testar a saída de emergência (se existir), simulando a falha da rede com autorização do cliente.
6. Registar os valores e verificar alarmes e temperatura.

12. Ensaios e colocação em funcionamento

Preparação

Os ensaios seguem um procedimento definido (critério de desempenho) baseado na norma de ensaio dos sistemas fotovoltaicos (série IEC 62446), nas regras técnicas e no manual do fabricante. Os ensaios 1 a 6 fazem-se antes de ligar o inversor à rede, com o disjuntor AC do inversor e o interruptor-seccionador DC abertos. Os ensaios 7 a 9 fazem-se já na colocação em funcionamento, com ambos fechados, depois de os ensaios 1 a 6 estarem conformes. O material: multímetro de 1000 V e categoria III (ver capítulo 6), pinça amperimétrica DC, instrumento de continuidade de condutores de proteção, medidor de resistência de isolamento (megóhmetro) e, se possível, traçador de curvas I-V, irradiómetro e termómetro de contacto.

Sequência de ensaios

Fase A · antes de ligar o inversor à rede (ensaios 1 a 6).

1. Inspeção visual: módulos, estruturas, cabos, conectores, etiquetas, esquemas, alinhamento, binários, vedação das passagens.
2. Continuidade da ligação à terra e da equipotencialidade: medir entre cada estrutura ou moldura e o barramento de terra principal, com o instrumento próprio. O valor tem de ser baixo (frações de ohm) e estável.
3. Polaridade: confirmar que cada fileira tem positivo e negativo certos. Uma polaridade invertida danifica o inversor.
4. Tensão em circuito aberto de cada fileira (Voc): com o interruptor-seccionador DC aberto, medir cada fileira e comparar com o valor esperado, tendo em conta a temperatura e o número de módulos. A diferença entre fileiras iguais deve ser pequena. Uma Voc baixa indica módulo trocado, sombra, conector mau ou módulo com problemas.
5. Corrente de curto-circuito ou de funcionamento: com irradiância estável e elevada, medir e comparar com o valor esperado de Isc à irradiância medida. A Isc mede-se com instrumento próprio (traçador de curvas I-V ou medidor de instalações fotovoltaicas), que faz e desfaz o curto-circuito internamente. Nunca se curto-circuita uma fileira com um cabo, com as pontas do multímetro ou juntando conectores, e nunca se desliga um conector com corrente a passar: é assim que se cria um arco em corrente contínua. Em alternativa, mede-se a corrente de funcionamento com pinça amperimétrica DC, com o circuito fechado e sem abrir nada.
6. Resistência de isolamento do circuito DC: com o campo isolado do inversor, aplicar a tensão de ensaio prevista na norma (que aumenta com a tensão do sistema) entre os condutores ativos e a terra e verificar que o valor medido é superior ao mínimo da norma e do fabricante.

Fase B · na colocação em funcionamento (ensaios 7 a 9), com o inversor ligado e só depois de os ensaios 1 a 6 estarem conformes.

7. Ensaio de funcionamento: ligar, observar o arranque, o tempo de espera, a sincronização com a rede, a produção e as comunicações.
8. Verificar a proteção diferencial com o botão de teste e, se aplicável, com o instrumento próprio.
9. Verificar as proteções do inversor: abrir o disjuntor AC e confirmar que o inversor desliga; voltar a fechá-lo e confirmar o rearranque após o tempo indicado. Atenção: este ensaio não é uma paragem. O interruptor-seccionador DC fica fechado e o campo continua em tensão: não se abre equipamento nenhum durante o ensaio 9.
10. Registar tudo num relatório de ensaio com data, instrumentos usados (e o número de série), condições (irradiância, temperatura) e resultados.

Exemplo resolvido · comparar a Voc medida com a esperada

Uma fileira de 14 módulos (Voc 49,5 V a 25 °C, coeficiente -0,26 %/°C) é medida num dia de 15 °C (temperatura das células, medida com termómetro) e dá 718 V. Está bem?

1. Variação: 15 - 25 = -10 °C.
2. Voc do módulo a 15 °C: 49,5 × [1 + 0,0026 × 10] = 49,5 × 1,026 = 50,79 V.
3. Voc esperada da fileira: 14 × 50,79 = 711 V.
4. A medição é de 718 V, uma diferença de 7 V (cerca de 1 %). Conforme: a incerteza do instrumento e da temperatura explica a diferença.
5. Se desse 660 V, a diferença de 51 V equivale a um módulo (cerca de 50 V): faltaria um módulo na fileira ou haveria um módulo com os díodos de bypass em curto. Despiste a fazer.

Exemplo resolvido · resistência de isolamento

Uma fileira dá 0,3 MΩ no ensaio de isolamento. O mínimo exigido pelo manual é de 1 MΩ. Que decisão?

1. O valor medido (0,3 MΩ) é inferior ao mínimo exigido (1 MΩ): não conforme.
2. Não se liga o inversor.
3. Procura-se a falha: humidade num conector, cabo danificado ao arrastar, caixa de junção com água, módulo com defeito. Divide-se a fileira em partes e repete-se o ensaio até isolar a falha.
4. Repara-se, repete-se o ensaio e só depois se avança.

Colocação em funcionamento

1. Confirmar que todas as ligações estão feitas e que o quadro está fechado e etiquetado.
2. Fechar o disjuntor AC (rede ao inversor), verificar a tensão e a frequência de rede no mostrador do inversor.
3. Fechar o interruptor-seccionador DC. O inversor inicia o arranque (testes internos e espera de alguns minutos).
4. Observar (ensaio 7): potência a subir, tensão DC dentro da janela, sem alarmes, produção coerente com a irradiância do momento.
5. Fazer os ensaios 8 e 9: diferencial e proteções do inversor.
6. Verificar as comunicações e a monitorização.
7. Fazer um segundo registo de valores após 15 a 30 minutos e juntar os ensaios 7 a 9 ao relatório de ensaio.
8. Confirmar a etiqueta de dupla alimentação e a presença do esquema no quadro.
9. Cumprir o procedimento administrativo: o título de controlo prévio da unidade de produção, os contactos com o operador da rede e os documentos que o procedimento do autoconsumo exigir, na redação em vigor do regime aplicável.

Aptidão: colocar o sistema em funcionamento

O formando conclui esta aptidão quando o sistema produz com valores coerentes, sem alarmes, com a documentação preenchida e o cliente informado.

Exemplo resolvido · estimativa de produção anual

Um campo de 6,6 kWp, orientado a sul e com 30° de inclinação, numa zona com irradiação anual no plano dos módulos de 1800 kWh/m². Com um rendimento global (performance ratio) de 0,80, qual é a produção anual estimada?

1. Fórmula: E = P (kWp) × H (kWh/m²·ano) ÷ 1 (kW/m²) × PR.
2. E = 6,6 × 1800 × 0,80 = 9504 kWh por ano.
3. Produção específica: 9504 ÷ 6,6 = 1440 kWh por kWp.
4. Se o consumo anual da casa for 5500 kWh e metade da produção for consumida na hora, o autoconsumo direto seria 4752 kWh, e o excedente de 4752 kWh iria para a bateria ou para a rede.

13. Anomalias em sistemas fotovoltaicos e despiste

Método de despiste

1. Ouvir o cliente: o que mudou, quando, que alarme apareceu.
2. Ver o histórico de produção e de alarmes na monitorização.
3. Inspecionar do lado do inversor para o campo (do mais simples ao mais complexo).
4. Medir: tensões, correntes, isolamento, continuidade, temperatura.
5. Isolar a causa dividindo o sistema (uma fileira de cada vez; um microinversor de cada vez).
6. Corrigir, repetir o ensaio e registar.

Sempre com a segurança primeiro: nenhum despiste justifica trabalhar com tensão presente sem os meios e a autorização certos.

Causas do lado DC

Causas do lado AC

Despiste de anomalias nos microinversores

1. Verificar na plataforma quais microinversores não comunicam ou têm alarme (a posição mostra qual módulo é).
2. Verificar o circuito AC do tronco: disjuntor, ligações, extremidades tapadas.
3. Trocar o microinversor suspeito por outro, ou trocar a posição de dois microinversores. Se a avaria acompanha o equipamento, é o microinversor; se fica no lugar, é o módulo, o conector ou o tronco.
4. Medir a Voc do módulo com a ligação DC desligada (e o tronco AC sem tensão).
5. Registar o número de série e a causa para o processo de garantia.

Exemplo resolvido · fileira com produção a menos

Numa moradia, a fileira 1 (14 módulos, 6160 Wp) dá 5,6 A às 12 h, enquanto a fileira 2 (iguais, mesma orientação) dá 10,4 A. A irradiância medida está estável. Que fazer?

1. Diferença muito grande, de 46 %, entre fileiras idênticas: não é sujidade normal.
2. Verificar sombra na fileira 1 em tempo real, a essa hora.
3. Medir a tensão da fileira 1: se for também mais baixa que a outra (por exemplo 540 V contra 581 V), falta a contribuição de um módulo (41,5 V), o que aponta para díodo de bypass ou conector.
4. Se a tensão for igual mas a corrente baixa, é típico de sombra, sujidade nalgum módulo ou módulo degradado.
5. Termografia ou curva I-V identificam o módulo, que se substitui ou repara em garantia.

14. Manutenção e instruções ao utilizador

Informar o cliente e o utilizador sobre os procedimentos

O cliente tem de sair da obra a saber o que o sistema faz, o que não deve fazer e quando chamar o instalador. A informação passa por:

1. Explicar o princípio: o sistema produz de dia, a casa consome primeiro o que é produzido e o excedente segue o caminho definido.
2. Mostrar o inversor, o quadro AC e o interruptor-seccionador DC e explicar como desligar em emergência: abrir o disjuntor AC e, a seguir, o interruptor-seccionador DC, sem mexer no campo, e chamar o instalador.
3. Mostrar a monitorização e os valores normais, os alarmes e o que cada um significa.
4. Dar dicas de uso eficiente (ver abaixo).
5. Entregar a documentação: esquema, relatório de ensaio, manuais, garantias, contactos, comprovativos do procedimento administrativo e plano de manutenção.
6. Explicar a manutenção: limpeza dos módulos, inspeção visual, verificação do quadro, intervalos e quem os faz.

Uso eficiente da instalação

• Deslocar consumos para as horas de sol: máquinas de lavar, de secar, termoacumulador, carregamento do veículo elétrico, bomba de calor.
• Programar equipamentos com temporizador.
• Consultar a produção no telemóvel e ajustar hábitos.
• Manter os módulos limpos quando há sujidade evidente e a chuva não a limpa, sem usar produtos abrasivos nem jatos de alta pressão, e sem subir ao telhado (a limpeza em altura é com equipa preparada).
• Em caso de alarme, tirar fotografia ao ecrã e contactar o instalador.

Comunicação assertiva com o cliente

Ser assertivo é dizer o necessário com clareza e respeito, sem agredir e sem se submeter. Exemplos de boas práticas:

Regras de ouro: ouvir sem interromper, usar linguagem simples, confirmar que o cliente percebeu (pedir que repita), não prometer o que não se pode garantir (por exemplo, uma poupança exata) e registar por escrito os compromissos.

Exemplo resolvido · duas conversas com o cliente

O cliente pergunta quanto vai poupar. Resposta assertiva: "Depende de quanto consome nas horas de sol. Com os seus consumos atuais, estimo que produza cerca de 9500 kWh por ano, dos quais uma parte será consumida diretamente. Posso mostrar-lhe no fim do primeiro mês os números reais." Não se promete uma poupança exata em euros, porque o preço da energia varia e o consumo também.

15. Normas, regulamentos e proteção ambiental

Normas e regulamentos a aplicar

Em caso de dúvida entre uma regra do manual e uma regra regulamentar, vale a mais exigente, e quem decide é o responsável técnico.

Resíduos e ambiente

1. Separar os resíduos em obra (cartão, plástico, madeira, metais, cabos).
2. Módulos, baterias e inversores em fim de vida ou danificados são resíduos de equipamentos elétricos e eletrónicos e seguem para entidades licenciadas, nunca para o lixo comum nem para o contentor da obra.
3. Baterias de lítio danificadas têm risco de incêndio: guardam-se à parte, em local seco, e comunicam-se ao responsável.
4. Não deitar óleos, vedantes ou solventes no solo.
5. Reduzir o desperdício: medir bem os cabos e reutilizar as sobras.
6. Pó e ruído: em furações, reduzir poeira e respeitar horários, quando a obra é em zona habitada.

Erros comuns

• Trabalhar na cobertura sem proteção coletiva ou sem arnês "só por um momento".
• Tratar a corrente contínua como se desligasse com o disjuntor: os módulos têm sempre tensão com luz.
• Desligar conectores DC em carga, provocando arco.
• Misturar conectores de marcas diferentes ou usar a ferramenta de cravar errada.
• Cravações com fios de fora, ou cortar fios ao descarnar.
• Fixar a estrutura apenas à telha ou à chapa, e não à parte resistente da cobertura.
• Esquecer a equipotencialidade das molduras e das estruturas.
• Aceitar um valor de terra sem verificar a compatibilidade com o diferencial.
• Arredondar mal o número de módulos por fileira: o máximo arredonda-se para baixo, o mínimo para cima.
• Esquecer o efeito da temperatura (Voc sobe com o frio) no dimensionamento.
• Fazer laços grandes com os cabos positivo e negativo (sobretensões induzidas).
• Parar o sistema pela ordem errada: para parar, o primeiro aparelho a manobrar é sempre o disjuntor AC, e só depois se abre o interruptor-seccionador DC. Nunca o contrário. No arranque fecha-se o disjuntor AC e depois o interruptor-seccionador DC, salvo se o manual do equipamento indicar outra ordem, que aí se segue.
• Ignorar o sombreamento de uma chaminé, de uma árvore ou da fila da frente.
• Instalar inversor ao sol, sem espaços livres à volta, ou em local sem ventilação.
• Ligar o inversor sem os ensaios de continuidade, polaridade, Voc e isolamento.
• Não registar os valores ensaiados e os binários.
• Prometer ao cliente uma poupança exata ou uma função (como o backup) que o sistema não tem.
• Dar por concluída a obra sem formar o cliente nem entregar documentação.
• Instalar mais potência do que a declarada, ou ligar sem o procedimento administrativo concluído.
• Deixar resíduos na cobertura ou no terreno.

Glossário

• AFCI: proteção de alguns inversores que deteta a assinatura elétrica de um arco no lado DC e desliga.
• Anti-ilhamento: proteção do inversor que o desliga quando a rede falha, para não alimentar uma rede sem tensão.
• Arco elétrico: descarga elétrica através do ar entre dois condutores, particularmente persistente em corrente contínua.
• Autoconsumo: consumo, na própria instalação, da eletricidade nela produzida.
• BMS: sistema de gestão da bateria, que a protege de sobrecarga, descarga excessiva e temperaturas inadequadas.
• Categoria de medição (CAT): classificação de um instrumento de medida pela energia que o ponto de medida pode entregar num curto-circuito. CAT II para tomadas e circuitos terminais, CAT III para quadros e instalações fixas de baixa tensão, CAT IV para a origem da instalação. O instrumento tem também de ter tensão nominal igual ou superior à tensão que se vai medir.
• Contacto direto: contacto com partes ativas de uma instalação.
• Contacto indireto: contacto com massas que ficaram acidentalmente com tensão.
• Corrente alternada (AC): corrente que muda de sentido periodicamente.
• Corrente contínua (DC): corrente com sentido único.
• Cravação: ligação de um contacto a um cabo por deformação controlada com ferramenta própria.
• Curva I-V: traçado da corrente em função da tensão de uma fileira, feito com um instrumento próprio, que revela módulos degradados, sombras e más ligações que a simples medição de Voc não mostra.
• Datalogger: equipamento que recolhe e envia os dados de produção.
• DGEG: Direção-Geral de Energia e Geologia.
• Díodo de bypass: díodo que contorna um grupo de células sombreado ou avariado num módulo.
• DPS: descarregador de sobretensões.
• E-REDES: operador da rede de distribuição de eletricidade em Portugal continental.
• Equipotencialidade: ligação de massas metálicas ao mesmo potencial, para evitar tensões perigosas entre elas.
• ERSE: Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos.
• Fileira (string): conjunto de módulos ligados em série.
• Fator de potência (cos φ): relação entre potência ativa e potência aparente.
• gPV: classe de fusíveis própria para corrente contínua fotovoltaica, com poder de corte adequado à tensão do campo.
• Inversor: equipamento que converte corrente contínua em alternada.
• Interruptor-seccionador DC: aparelho que corta e isola o circuito DC em carga; na obra chama-se «seccionador DC».
• Irradiância: potência da radiação solar por unidade de área, em W/m².
• Lei de Joule: relação P = R × I² para o calor dissipado numa resistência.
• Lei de Ohm: U = R × I.
• Microinversor: pequeno inversor ligado a um ou dois módulos.
• Módulo (painel) fotovoltaico: conjunto de células fotovoltaicas encapsuladas.
• MPPT: seguidor do ponto de potência máxima.
• Paraquedas deslizante: dispositivo anticaídas deslizante que acompanha o trabalhador numa linha de vida.
• PE: condutor de proteção (terra).
• Performance ratio (PR): relação entre a energia produzida e a que seria produzida em condições ideais.
• RTIEBT: Regras Técnicas das Instalações Elétricas de Baixa Tensão.
• Resistência de terra: resistência do elétrodo de terra, medida com telurómetro.
• STC: condições padrão de ensaio (1000 W/m², 25 °C, AM 1,5).
• Telurómetro: instrumento que mede a resistência de terra.
• Tensão composta: tensão entre duas fases (400 V).
• Tensão simples: tensão entre fase e neutro (230 V).
• Termografia: inspeção com câmara térmica que mostra pontos quentes em módulos, conectores e bornes; faz-se com o sistema a produzir e com irradiância estável.
• UPAC: unidade de produção para autoconsumo.
• Voc: tensão em circuito aberto.
• Zero export: limitação da injeção na rede, para produzir só o que a instalação consome.

Síntese

Um sistema fotovoltaico para autoconsumo instala-se numa sequência rigorosa: preparar, fixar, ligar, testar e instruir. A preparação começa pelo enquadramento legal (Lei n.º 14/2015, Decreto-Lei n.º 15/2022 na redação em vigor, RTIEBT e normas técnicas), pela avaliação de riscos e pela delimitação da zona de trabalho, e pela escolha do local com a melhor orientação e inclinação possíveis e a menor sombra. A fixação das estruturas faz-se à parte resistente da cobertura, com estanquidade, e a elevação de materiais com meios seguros. As ligações respeitam a ordem e as regras: módulos em série dão fileiras com tensão máxima e mínima calculadas com a temperatura, cabos com queda de tensão baixa, conectores compatíveis e cravados com a ferramenta certa, inversor central ou microinversores ligados no ponto de injeção do quadro. A rede de terras garante o automatismo das proteções e a equipotencialidade, e a resistência de terra mede-se com telurómetro e compara-se com o diferencial pela relação RA × I∆n ≤ 50 V. O quadro AC tem disjuntor, diferencial e descarregador; a monitorização local e remota dá visibilidade. Os ensaios fazem-se e registam-se em duas fases: continuidade, polaridade, Voc, corrente e isolamento antes de ligar à rede; funcionamento, diferencial e proteções do inversor na colocação em funcionamento; as anomalias despistam-se do inversor para o campo, por partes. Tudo se faz com EPI, trabalho em altura protegido e respeito pelo ambiente, e termina com um cliente informado, uma documentação entregue e uma comunicação assertiva.

Exercícios resolvidos

1. Um campo tem 16 módulos de 410 Wp. Qual é a potência de pico em kWp?

Resolução: 16 × 410 = 6560 Wp = 6,56 kWp.

2. Qual é a tensão composta de uma rede trifásica com tensão simples de 230 V?

Resolução: U composta = √3 × 230 = 1,732 × 230 = 398 V, isto é, 400 V nominais.

3. Uma resistência de 12 Ω está em paralelo com outra de 4 Ω. Qual é a resistência equivalente?

Resolução: 1 ÷ Req = 1 ÷ 12 + 1 ÷ 4 = 0,0833 + 0,25 = 0,3333, logo Req = 3 Ω.

4. Um cabo tem 0,15 Ω de resistência total e transporta 12 A. Quanto vale a potência perdida e a queda de tensão?

Resolução: P = R × I² = 0,15 × 144 = 21,6 W; ΔU = R × I = 0,15 × 12 = 1,8 V.

5. Em Faro (latitude 37,0° N), qual é a elevação solar ao meio-dia do solstício de inverno?

Resolução: α = 90 - 37,0 - 23,45 = 29,55°.

6. Um obstáculo de 2 m de altura está a 5 m dos módulos. O sol está a 25° de elevação. Há sombra nos módulos?

Resolução: d = 2 ÷ tan 25° = 2 ÷ 0,466 = 4,29 m. A distância é de 5 m: não chega aos módulos.

7. Módulo com Voc = 40 V e coeficiente -0,28 %/°C. Qual é a Voc a -10 °C?

Resolução: variação -35 °C; Voc = 40 × (1 + 0,0028 × 35) = 40 × 1,098 = 43,92 V.

8. Com a Voc a -10 °C acima, e um inversor de 600 V de tensão máxima, quantos módulos no máximo por fileira?

Resolução: 600 ÷ 43,92 = 13,66 → 13 módulos (arredonda-se para baixo).

9. Um módulo tem Vmp = 33 V a 25 °C, com coeficiente de -0,30 %/°C no MPP. O inversor tem janela mínima de 120 V. Qual é o mínimo de módulos a 65 °C?

Resolução: variação +40 °C; Vmp = 33 × (1 - 0,003 × 40) = 33 × 0,88 = 29,04 V; 120 ÷ 29,04 = 4,13 → 5 módulos.

10. Que corrente nominal tem um inversor monofásico de 3,68 kW a 230 V?

Resolução: I = 3680 ÷ 230 = 16 A.

11. Qual é a resistência de terra máxima teórica com um diferencial de 100 mA?

Resolução: RA ≤ 50 ÷ 0,1 = 500 Ω.

12. Quanta energia produz, por ano, um campo de 4,4 kWp com irradiação anual de 1700 kWh/m² e PR de 0,78?

Resolução: E = 4,4 × 1700 × 0,78 = 5834 kWh/ano.

13. Uma fileira de 12 módulos com Voc de 49,5 V a 25 °C mediu 631 V num dia com células a 20 °C (coeficiente -0,26 %/°C). Está conforme?

Resolução: Voc do módulo a 20 °C = 49,5 × (1 + 0,0026 × 5) = 49,5 × 1,013 = 50,14 V; fileira = 12 × 50,14 = 601,7 V. O valor medido (631 V) está cerca de 29 V acima do esperado (4,9 %), o que não é normal. Verificar a temperatura realmente medida nas células, o número de módulos e o instrumento.

14. Qual o valor eficaz de uma tensão alternada sinusoidal com amplitude de 311 V?

Resolução: Uef = 311 ÷ 1,414 = 220 V.