Artigo exclusivo para a revista O Instalador, publicado na edição n. 297 - maio 2021 da nossa revista

Figura 3a. Da esquerda para a direita: Díodos de bypass defeituosos com condução de corrente permanente; Módulo com díodos de bypass defeituosos e cuja potência produzida é reduzida em 2/3 (área à direita mais quente); Módulo com díodos de bypass sem falhas (todo o módulo apresenta aproximadamente a mesma temperatura).

Figura 3b. Ponto quente numa célula.

Figura 3c. Ponto quente numa soldadura.

Alguns defeitos que são suscetíveis de serem reparados na própria instalação são de três tipos:

• Reduzem a potência fornecida pelos módulos, como acontece com díodos de bypass defeituosos que estão continuamente em condução (Figura 3a).
• Representam um perigo para a integridade dos módulos, como pontos quentes (na célula – Figura 3b – ou numa soldadura – Figura 3c), que podem levar à falha permanente do módulo.
• Ameaçam a segurança elétrica da instalação e obrigam à sua remoção, como os módulos com falhas de isolamento elétrico nas suas extremidades (Figura 3d).

Figura 3d. Falha de isolamento numa extremidade.

Figura 4. Evolução dos módulos fotovoltaicos fabricados em décadas distintas.

A investigação do GRECO estima que o custo médio de reparação de um destes defeitos num módulo rondará os 70€ se for efetuado nas próprias instalações (mão-de-obra para desmontar e reparar o módulo mais o preço predefinido dos materiais necessários à reparação); 95€ se for realizado num laboratório especializado (o acréscimo de 35% deve-se ao transporte; que na realidade deverá ter um custo superior, dada a logística acrescida em instalações fotovoltaicas em localizações remotas); e 230€ se for solicitado um módulo totalmente novo (o custo extra de 330% está associado ao preço do módulo, assumindo um custo de 0,7€/Wp, semelhante ao custo dos módulos atuais, embora a produção de um modelo de caraterísticas diferentes das linhas de produção implementadas hoje em fábrica encarecesse bastante o seu preço). Inclusive no caso mais otimista (sem custo extra para a fabricação de um módulo ad hoc), a economia de recorrer à reparação dos módulos, em vez da substituição, permite reduzir substancialmente os custos, além de aumentar o tempo de vida útil e rentabilidade da instalação fotovoltaica.

O projeto GRECO previa a dinamização de workshops para apresentar estes resultados e técnicas de reparação a técnicos e responsáveis pela operação e manutenção de instalações fotovoltaicas, com metodologias aplicadas a módulos reais e com debate sobre os problemas que podem ocorrer na reparação. Face à impossibilidade de realizar estas sessões, devido à pandemia de Covid-19, decidiu-se disponibilizar tutoriais em vídeo, em diferentes línguas, que mostram 'passo a passo' as técnicas de reparação propostas. Estes tutoriais podem ser consultados de forma totalmente gratuita no canal YouTube do projeto: https://www.youtube.com/channel/UC8GHEox39_lmkV_gB_BLMew.

Na investigação sobre o envelhecimento de módulos foram identificados alguns defeitos que podem ameaçar a fiabilidade, produtividade e segurança das instalações fotovoltaicas, que são suscetíveis de reparação na própria instalação.

A equipa do GRECO tem investigado possíveis técnicas de reparação desses defeitos e, como resultado, preparou vários tutoriais em vídeo, que podem ser consultados no canal do projeto no YouTube (reparação de pontos quentes em células; reparação de pontos quentes em soldaduras; reparação de díodos de bypass em curto-circuito permanente; perda de isolamento elétrico nas margens dos módulos).

Estas técnicas de reparação permitem prolongar a vida útil da instalação, evitando que estes defeitos evoluam para outros mais graves que ameacem a sua integridade (falha definitiva e irreversível do módulo), mas também podem permitir a recuperação de parte da capacidade produtiva perdida, em consequência desses defeitos. Com estas técnicas de reparação on-site é possível obter poupanças muito significativas face aos custos de operação e manutenção tradicionais, reduzindo também perdas e tempos de paragem.

Agradecimentos

A equipa do GRECO agradece a todas as pessoas que participaram desinteressadamente neste projeto, disponibilizando, de forma anónima, os dados de funcionamento das suas instalações fotovoltaicas e módulos com defeitos.

Este trabalho foi financiado pelo programa de investigação e inovação Horizonte 2020 da União Europeia, através do projeto Fostering a Next Generation of European Photovoltaic Society (GRECO), sob o contrato nº 787289. Este trabalho foi também apoiado pelo projeto MADRID-PV2 (P2018/EMT-4308), financiado pela Comunidade de Madrid, com apoio do FEDER.

Leia a primeira parte do artigo:

• Envelhecimento e reparação de instalações fotovoltaicas (Parte 1)