RISCOS DE INCÊNDIO EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: CAUSAS E PREVENÇÃO

Márcio Augusto Teles da Cruz¹

Profissão e Contato²

RESUMO

O sistema fotovoltaico (SFV) destinado à geração de energia elétrica tem se tornado cada vez mais popular, principalmente devido à redução de preço e apresentar boa perspectiva de retorno do investimento.  Sua adoção no Brasil e no mundo tem sido um passo importante rumo à sustentabilidade e à transição energética. No entanto, como qualquer equipamento elétrico, não está isento dos riscos associados à eletricidade, incluindo os riscos de incêndios. Quando acontecem, devido a uma combinação de fatores, como falhas na instalação, associado a materiais combustíveis e, agravado devido ao acesso limitado ao combate do incêndio, podem acarretar perdas significativas. Embora esses incidentes sejam relativamente raros, entender suas causas, consequências e as melhores práticas de prevenção tornam-se essenciais para garantir a segurança e a confiabilidade da instalação. Este artigo explora as principais causas de incêndios em sistemas fotovoltaicos, os riscos associados e as melhores práticas de prevenção visando a garantia da segurança.

Palavras-chave: Sistemas Fotovoltaicos; Incêndio; Prevenção; Segurança.

ABSTRACT

Photovoltaic systems for generating electricity have become increasingly popular, mainly due to their financial attractiveness. Their adoption in Brazil and worldwide has been an important step towards sustainability and energy transition. However, like any electrical equipment, they are not exempt from electrical risks, including fire risks. When they occur, due to a combination of factors and, associated with combustible materials and limited access to fire fighting, they can result in significant losses. Although these incidents are relatively rare, understanding their causes, consequences and best prevention practices becomes essential to ensure the safety and reliability of the installation. This article explores the main causes of fires in photovoltaic systems, the associated risks and best prevention practices aimed at ensuring safety.

Keywords: Photovoltaic Systems; Fire; Prevention; Safety.

¹Profissional com experiência de 37 anos em indústrias nacionais e multinacionais. Formação na área de Engenharia de Energia (Unisinos) e Engenharia de Segurança do Trabalho (UTFPR). Atuou por mais de 25 anos no setor de Energia, Petróleo e Gás. Nos últimos 20 anos, atuou na Companhia de Gás do Estado do Rio Grande do Sul nas áreas de operação com gás natural, elétrica e automação. Elaborou procedimentos de trabalho em equipamentos elétricos, na fiscalização de projetos e inspeção de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, na inspeção de dutos metálicos enterrados, na elaboração de memorial descritivo para licitação de serviços ligados ao setor elétrico e de inspeção de revestimento de dutos. Também atuou na prestação de apoio técnico a outros setores da companhia, como projetos de energia fotovoltaica para sistemas isolados, obras de engenharia e na reabilitação estrutural de dutos metálicos avariados por corrosão e obras de terceiros.

²Consultor e Projetista. E-mail: contato.vitalprevencao@gmail.com

1 INTRODUÇÃO

A crescente adoção do sistema fotovoltaico (SFV) para a geração de energia elétrica no Brasil e no mundo tem sido um passo importante rumo à sustentabilidade e à transição energética. Contudo, como qualquer outro sistema elétrico, os componentes que o compõem apresentam riscos, incluindo a possibilidade de incêndio. As instalações fotovoltaicas são projetadas para uma vida longa de operação, não sendo inferior, na sua grande maioria, a 20 anos. No entanto, a durabilidade projetada, como regra, só é atingida se todos os pontos comuns de falhas detectadas sejam adequadamente corrigidos. 

A tensão elevada de um SFV está localizada no circuito de corrente contínua, saída da série fotovoltaica (string). A tensão contínua proveniente da associação destes módulos segue até a entrada do inversor¹ e pode atingir os 1000 V em tensão contínua ou mais, dependendo da tecnologia empregada. É justamente neste trecho do sistema de geração que ocorrem as falhas e acidentes mais graves, com formação de arco elétrico², na grande maioria das vezes, contribuindo para a ocorrência de incêndio. Quando ocorre, os módulos fotovoltaicos (MF), cabos de energia elétrica, conectores e demais componentes isolantes representam um incremento na carga de incêndio³ da edificação. 

O tema "Riscos de incêndio em instalações de geração fotovoltaica de energia" ganhou importância junto  à Comissão de Minas e Energia da Câmara dos Deputados no Brasil em 2022, devido ao grande número de instalações fotovoltaicas, tanto de geração distribuída como de usinas de maior porte. Na pauta estavam aspectos de segurança e riscos de incêndio, tema de conhecimento do Conselho Nacional dos Corpos de Bombeiros Militares do Brasil, o qual também participou da reunião (Audiência Pública). 

Apesar de a tecnologia de geração fotovoltaica (GFV) ser considerada muito segura, ela é muito mais passível de riscos de incêndio quando comparada a instalações elétricas convencionais executadas em edificações residenciais e comerciais. Logo, conhecer as principais causas de incêndios em SFV, os riscos associados e as melhores práticas de prevenção é de suma importância para a garantia da segurança das pessoas e das edificações em geral. 

¹Inversor Fotovoltaico: O inversor é o equipamento que suporta a potências do arranjo fotovoltaico. Sua função é converter a corrente contínua em corrente alternada, sempre em conformidade com a rede  elétrica da concessionária local.

²Arco Elétrico em Corrente Contínua: Trata-se de uma curto-circuito que ocorre entre condutores de corrente contínua. Caracteriza-se por uma luz brilhante e calor intenso, podendo atingir 10.000 °C.  Em geração fotovoltaico existe um agravante, pois enquanto existir irradiação solar existira energia para sustentar o arco. Possui potencial de causar incêndio. 

³Carga de Incêndio: Soma das energias caloríficas possíveis de serem liberadas pela combustão completa de todos os materiais combustíveis de uma edificação.

2 CAUSAS DE INCÊNDIO EM INSTALAÇÕES FOTOVOLTAICAS

Incêndio em instalações fotovoltaicas de energia pode ser causado por uma variedade de fatores, entre os mais comuns estão: 

2.1 Cabos e Conexões Elétricas Instalados Inadequadamente

Fatores como cabos mal dimensionados, conexões entre plugues de fabricantes diferentes, conexões frouxas ou mal executadas, cabos soltos no telhado e sem proteção, climpagem defeituosa, isolação danificada durante a instalação, emprego de dispositivos de proteção de corrente alternada em circuitos de corrente contínua, assim como o uso de materiais de baixa qualidade na instalação, são pontos que acarretam sobrecarga nos sistemas. Isso gera aquecimento além da capacidade dos componentes e, em casos extremos, princípio de incêndios. Conexão mal executada e incorreta dos cabos ao inversor ou no quadro de corrente contínua (stringbox) também é considerado um fator de risco.

2.2 Defeitos em Módulos Fotovoltaicos

Os módulos fotovoltaicos são projetados para suportar condições climáticas adversas. No entanto, defeitos de material e fabricação, danos durante o seu transporte ou quando instalado podem comprometer uma ou várias de suas conexões elétricas em série, assim o tornando propenso à geração de arco elétrico, que são potenciais focos de incêndio.

2.3 Exposição a Condições Climáticas Extremas

Os módulos são projetados para suportar condições climáticas adversas. No entanto, tempestades severas, ventos fortes ou até mesmo descargas atmosféricas (raios) podem causar danos severos, gerando riscos de incêndio. Além disso, temperaturas elevadas impactam no desempenho dos módulos fotovoltaicos no sentido da redução da tensão elétrica, assim reduzindo a produção de energia. 

2.4 Falta de Manutenção

A falta de inspeção e manutenção regular do SFV pode levar ao acúmulo de sujeira, poeira, umidade ou até mesmo danos causados por roedores, comprometendo a segurança do sistema. A negligência na manutenção de componentes críticos pode resultar em severas falhas, incluindo incêndios. O acúmulo de sujeira, por exemplo, pode ocasionar o surgimento de pontos quentes (hotspots) que são áreas de superaquecimento nos módulos solares. 

2.5 Problemas nos Inversores Fotovoltaicos

O inversor solar é um dos componentes mais importantes de um SFV. É ele o responsável por converter a energia CC (corrente contínua) gerada pelo conjunto de módulos fotovoltaicos em energia CA (corrente alternada) utilizada nas instalações residenciais e comerciais. Inversores de baixa qualidade, ou que tenham sofrido algum dano devido a falhas de fabricação, sobrecarga ou falta de manutenção adequada, podem sofrer aquecimento e gerar incêndio. Falhas em projetos, como a formação de séries fotovoltaicas (strings) com diferentes números de módulos, conectadas nas entradas do inversor, podem acarretar corrente reversa entre a série com maior número de módulos (tensão maior) e a série que possui menor número de módulos (tensão menor), assim criando uma diferença de potencial. Essa condição é propícia à formação de arco elétrico na entrada do inversor justamente no momento de desconexão do conector na entrada do inversor fotovoltaico.

2.6 Problemas em Sistemas de Armazenamento de Energia (Baterias)

Sistemas fotovoltaicos que incluem baterias de armazenamento de energia, como as de lítio, também apresentam riscos. Caso não sejam instaladas ou mantidas as condições adequadas, expressas pelo fabricante, as baterias podem apresentar falhas no carregamento, superaquecer, gerando um princípio de incêndio devido a curtos-circuitos internos.

3 RISCOS E CONSEQUÊNCIAS DE UM INCÊNDIO EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

O incêndio em SFV pode ter sérias consequências, tanto do ponto de vista material quanto humano. Entre algumas das consequências estão: 

3.1 Perda de Propriedade e Danos Materiais

Os incêndios em instalações fotovoltaicas podem resultar em danos significativos à infraestrutura elétrica, destruição dos módulos fotovoltaicos, inversores e baterias. Em casos mais graves, pode haver também danos severos na edificação onde o sistema está instalado e, em certos casos, prédios vizinhos. Dependendo da criticidade das condições de abandono da edificação, um incêndio de grandes proporções pode acarretar perda de vidas.

3.2 Riscos à Segurança das Pessoas

Os sistemas fotovoltaicos, quando instalados corretamente, são extremamente seguros. Porém, quando questões técnicas normativas e conceitos básicos de segurança não são aplicados, os riscos de falha e, por consequência, incêndios ficam mais acentuados, com grande possibilidade de colocar em risco a vida das pessoas no interior da edificação ou nas proximidades. Além disso, existe o risco de queimaduras e inalação de substâncias tóxicas presentes no ambiente, como gases venenosos, materiais poluentes e partículas resultantes da queima de componentes eletrônicos.

Como regra, fuja do improviso. Inversores fotovoltaicos não devem ser fixados, sob hipótese alguma, sobre a base de material considerado combustível, como exemplo madeira e plástico (PVC). Muitas vezes são questões banais que propiciam o surgimento de riscos à segurança das pessoas.

3.3 Impacto nas Operações do Corpo de Bombeiros

O procedimento a ser empregado na operação de combate a incêndio em edificação com SFV é completamente diferente quando ela não o possui. Em uma situação de combate a incêndio, é procedimento efetuar o desligamento da energia elétrica da edificação (energia elétrica da concessionária local), além de criar uma ventilação vertical no telhado. Esta tática não se aplica para a edificação com geração solar fotovoltaica, visto que, enquanto o conjunto de módulos estiver exposto à irradiação solar, partes do sistema permanecerão energizadas e com potencial letal. Além disto, uma vez o sistema energizado, não existirá acesso seguro ao telhado para a abertura vertical de ventilação. Portanto, combater um incêndio envolvendo instalações fotovoltaicas de geração de energia elétrica expõe os bombeiros aos riscos elétricos durante a operação de combate e durante as investigações periciais. 

Sistemas automáticos de combate ao incêndio, como os dispositivos sprinklers, são considerados impraticáveis, devido à possibilidade de ocasionar sombreamento nos módulos, impactando na sua funcionalidade, além de aumentar os riscos elétricos para as equipes de bombeiros. Em situações de incêndio nestas instalações, são necessários procedimentos especiais de combate ao fogo na edificação, visto que a água é condutora de eletricidade e essa combinação é propícia para choques elétricos.

4. A Vital Prevenção de Incêndios em Instalações Fotovoltaicas

A melhor maneira de evitar incêndios em sistemas fotovoltaicos é implementar boas práticas de instalação, manutenção e monitoramento contínuo. Algumas das principais ações preventivas incluem:

4.1 Instalação de Equipamentos de Qualidade

A utilização de equipamentos certificados e de alta qualidade, como módulos solares, inversores e cabos, é fundamental para reduzir o risco de falhas. Certifique-se de que os equipamentos apresentados para a instalação atendam às diretrizes das concessionárias locais (homologação), normas de segurança e eficiência reconhecidas e autorizadas pelos órgãos competentes. 

4.2 Contratação de Empresas com Profissionais Qualificados

A instalação do SFV deve ser realizada por profissionais qualificados, que efetuem um projeto adequado e seguro para a edificação. O dimensionamento dos equipamentos, como módulos e inversores, deve estar dentro das condições seguras de operação. Deve ser efetuada uma instalação cuidadosa do SFV, com emprego de conectores de qualidade e do mesmo fabricante. Nunca conecte um conector fêmea de um fabricante com um conector macho de outro, ou vice-versa. Os profissionais devem estar atentos aos detalhes, como a escolha correta dos módulos, inversores, cabos e dispositivos de proteção. 

4.3 Comissionamento

Um comissionamento deve ser efetuado, pois é através dele que possíveis falhas nos componentes ou na sua montagem são identificadas. Durante este procedimento, são efetuadas medições elétricas das quais é possível avaliar o correto funcionamento dos componentes, como módulos e inversores.  Cabos, sistema de aterramento e dispositivos de proteção também devem ser avaliados e inspecionados, assim garantindo a qualidade da instalação como um todo. Ao final do processo, o responsável pelo comissionamento deve fornecer um relatório onde conste os resultados das medições e as correções efetuadas, caso necessárias, garantindo assim a transparência das informações.

4.4 Manutenção Regular

Inspeções periódicas são essenciais para identificar sinais de desgaste ou falhas nos sistemas fotovoltaicos. A limpeza dos painéis solares, verificação das conexões elétricas e a monitorização remota do desempenho do inversor podem ajudar a detectar possíveis problemas antes que eles se agravem a ponto de causar danos maiores.

4.5 Proteção Contra Sobrecarga, Curto-Circuito e Surtos de Tensão

O emprego de dispositivos de proteção, como disjuntores e fusíveis, é essencial para evitar sobrecargas elétricas que possam gerar calor excessivo e incêndios. Esses dispositivos devem ser dimensionados de acordo com a capacidade do sistema e instalados de forma adequada. 

Dispositivos de proteção contra surtos (DPS) de corrente alternada não devem ser instalados em circuitos de corrente contínua, e vice-versa. Ambos apresentam características técnicas distintas. A utilização de DPS de corrente alternada em circuito fotovoltaico de corrente contínua é perigosa e compromete a segurança do sistema. Isso porque o DPS CA, projetado para utilização em circuito de corrente alternada, não possui a mesma isolação necessária quando utilizado em corrente contínua. Essa falta de isolação pode ocasionar arco elétrico interno no DPS CA, causando a sua queima e até mesmo, em alguns casos, incêndio no dispositivo.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Boa parte das soluções encontradas para prevenir as ocorrências de incêndios nestas instalações está baseada na experiência em países de vanguarda na tecnologia fotovoltaica, como Alemanha e Estados Unidos, com vistas a reduzir ou mitigar os riscos desses eventos. Entre as implementações estão a adição de proteções extras nos equipamentos, visando a prevenção contra incêndios, implementação e uso de materiais apropriados e execução de procedimentos de comissionamento e inspeção mais rigorosos. 

Em 2022, foi criada a comissão de estudo de segurança contra incêndio para sistemas de energia solar fotovoltaica (CE-024:102.007), no âmbito do Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio da ABNT (CB-024). O objetivo desta comissão é desenvolver normas técnicas a serem adotadas para segurança contra incêndio em instalações com geradores fotovoltaicos.

6 CONCLUSÃO

A rápida expansão da energia solar fotovoltaica no mundo, mas particularmente no Brasil, deve ser acompanhada de medidas que garantam aos usuários da tecnologia confiabilidade e segurança. 

Embora o risco de incêndio em sistemas fotovoltaicos seja relativamente baixo, ele não deve ser ignorado. Seguir com rigor as normas técnicas e adotar boas práticas de instalação, manutenção e monitoramento reduzem significativamente a possibilidade de ocorrência de falhas do SFV, principalmente no lado mais crítico da instalação, o circuito de corrente contínua. 

Por outro lado, quando eles ocorrem, sérias consequências, tanto do ponto de vista material quanto humano, podem ocorrer. Por este motivo, é vital a sua prevenção. Seguir os conceitos normativos é essencial para garantir a segurança operacional do sistema. 

REFERÊNCIAS

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