Como escolher uma estrutura para módulos fotovoltaicos? Uma estrutura fotovoltaica bem escolhida mantém um equilíbrio entre custo, desempenho e durabilidade.

Neste guia, discutiremos tópicos como:

• seleção da potência da instalação fotovoltaica,
• inclinação ideal da estrutura fotovoltaica,
• diferentes configurações de estruturas fotovoltaicas,
• escolha do sistema de fixação da estrutura ao solo,
• seleção do material da estrutura,
• avaliação da qualidade da estrutura.

Veja: opções disponíveis para estruturas fotovoltaicas terrestres

Este artigo não aborda sistemas de rastreamento, instalações em layout leste-oeste, nem estruturas com módulos montados verticalmente para sistemas agrofotovoltaicos.

Vamos começar discutindo suas necessidades.

Seleção da potência da instalação fotovoltaica

Escolher a potência adequada da instalação abre uma ampla gama de possibilidades. Um erro comum é selecionar a potência com base em pressupostos matemáticos arbitrários, como a regra de 1 kWp por 1000 kWh de consumo anual. Não há necessidade de se preocupar excessivamente com possíveis perdas decorrentes do “sobredimensionamento”.

Na maioria dos países europeus e para todos os modelos de faturação (exceto net metering), quanto maior a potência da instalação, melhor. Para um consumo anual de 40.000 kWh, você pode optar por uma instalação de 30, 40, 50, 60 ou até 70 kWp – nenhuma escolha estaria errada. Por quê?

• Instalações maiores têm menor custo unitário por kWp.
• Os módulos perdem cerca de 10% da potência ao longo de 25 anos.
• Expandir a instalação depois acarreta custos adicionais significativos.
• Para todos os modelos de faturação (exceto net metering), excedentes anuais de energia geram benefícios financeiros.
• O acúmulo de sujeira reduz a eficiência. É mais econômico investir em módulos adicionais do que limpar regularmente. Em condições normais, a limpeza a cada cinco anos é ideal.
• Ninguém diz: “Tenho PV demais”. Muitos dizem: “Deveria ter comprado mais PV”.
• O consumo de energia tende a crescer. Uma instalação “sobredimensionada” considera aumentos futuros na demanda.

Portanto, recomenda-se escolher a maior potência possível, considerando limitações como:

• orçamento
• espaço disponível
• capacidade de conexão

Métodos matematicamente precisos para determinar a potência ideal não são abordados neste artigo e nem sempre são totalmente possíveis. No entanto, é essencial superar o mito das instalações “sobredimensionadas”. Frequentemente, clientes deixam espaços vazios nas estruturas, o que não é economicamente eficiente.

Inclinação de módulos fotovoltaicos em instalações menores

Se você estima que menos de 50 kWp atendem às suas necessidades, há boas notícias! Instalações deste tamanho podem ser feitas em uma única linha, sem risco de sombreamento entre linhas. Nesse caso, escolher a inclinação ideal é simples.

A inclinação ideal depende da latitude e das condições climáticas da região. Na Europa, segundo dados científicos de satélite, varia entre 20° e 50°:

Inclinação ideal dos módulos fotovoltaicos dependendo da região, baseada em dados de dois sistemas: PV-GIS à esquerda, ECEM à direita. Fonte: Yves-Marie Saint-Drenan, An approach for the estimation of the aggregated photovoltaic power generated in several European countries from meteorological data, ResearchGate.

Ângulos ideais em algumas regiões:

• Gdańsk – 36°
• Sicília – 33°
• Edimburgo – 40°

Suplemento – ângulo ideal em instalações off-grid e sazonais

Para instalações fora da rede ou sazonais, o objetivo é manter produção estável no período crítico.

Casa de férias: ângulo ideal menor, cerca de 15-20°, para aproveitar o sol alto no verão.

Casa off-grid durante o ano todo: ângulo maior, até 70-90°, para otimizar produção no inverno. Embora reduza a produção no verão, não é problemático, pois a energia produzida é suficiente. O excesso de verão indica potencial de armazenamento sazonal, mas soluções eficazes ainda são futuras.

Inclinação e espaçamento entre linhas em instalações maiores

Para instalações maiores (acima de 50 kWp, dependendo do espaço), linhas de módulos precisam ser posicionadas uma atrás da outra.

As linhas projetam sombras e precisam de distância mínima entre si. Quanto maior a inclinação, maior a distância, mas isso ocupa mais área. Uma instalação otimizada equilibra essas variáveis.

Para otimizar espaço e reduzir perdas de sombreamento, recomenda-se reduzir ligeiramente a inclinação. A diferença na produção anual não é significativa, mas permite menor espaçamento. Exemplo para Europa Central (latitude 50°N, altura da coluna 5 m):

Baseado no livro "Instalações Fotovoltaicas" de Bogusław Szymański

Como mostrado, o ângulo que maximiza a produção anual aumenta o espaçamento entre linhas. Reduzir para 20° mantém alta produtividade e ocupa menos espaço. Na prática, na latitude da França, Alemanha e Polônia, os ângulos não excedem 25°.