Uma instalação solar fotovoltaica é um sistema no qual cada subsistema cumpre uma função e possui requisitos de segurança próprios. Este guia desenvolve os componentes indispensáveis, o seu dimensionamento, as proteções obrigatórias e as boas práticas para garantir desempenho, segurança e durabilidade.
Para aprofundar, consulte o artigo sobre proteção IP e explore as famílias de envolventes, incluindo caixas estanques, soluções Indubox IP65 e caixas de ligação. Encontre mais soluções em psolera.com/pt.
Resumo rápido
| Elemento | Função principal | Proteções-chave | Pontos de atenção |
|---|---|---|---|
| Módulos fotovoltaicos | Converter a irradiação solar em energia DC | SPD DC, ligação à terra, cabo PV H1Z2Z2-K | Orientação, sombreamento, tensão do string dentro da janela MPPT |
| Controlador de carga (sistemas com baterias em DC) | Otimizar e proteger a carga das baterias | Fusíveis gPV, seccionador DC, SPD tipo 2 | Escolha MPPT vs PWM, compatibilidade V/I e curva de carga |
| Baterias | Armazenar energia para uso diferido | BMS, fusíveis DC, ventilação conforme a química | Profundidade de descarga, ciclos, temperatura |
| Inversor | Converter DC em AC para a instalação interna | SPD AC, DDR, disjuntor | Dimensionamento DC/AC, anti-ilhamento, rendimento |
| Quadros de proteção DC/AC | Segurança de pessoas e bens | Seccionador DC, gPV, SPD tipo 2, DDR/disjuntor | Escolha de IP, rotulagem, seletividade |
1) Módulos fotovoltaicos / Painéis solares
Os módulos fotovoltaicos são a superfície captadora. Agrupam-se em strings (ligação em série) que devem entregar tensão compatível com a janela MPPT do inversor e corrente coerente com as secções de cabos e proteções.
Dimensionamento básico: defina a potência de pico alvo, o número de módulos por string e assegure que a tensão em circuito aberto se mantém dentro dos limites do inversor nos extremos de temperatura. Gere sombreamento, orientação e inclinação para maximizar o rendimento sazonal. Uma ligeira sobredimensão DC face à potência AC do inversor melhora o comportamento com baixa irradiância.
Cablagem e proteções: cabo PV H1Z2Z2-K, conectores compatíveis (tipo MC4), SPD DC no gerador e ligação à terra das estruturas. Aloje estes dispositivos em envolventes com IP adequado ao ambiente. Veja envolventes e caixas estanques.
2) Controlador de carga
Presente em sistemas autónomos ou híbridos com bateria no lado DC, o controlador de carga gere a qualidade da carga e protege o armazenamento. Controladores MPPT maximizam o ponto de operação com irradiância e temperatura variáveis. Dispositivos PWM são mais simples, porém menos eficientes.
Verificações: compatibilidade V/I com o campo FV, curva de carga para a química escolhida, dissipação térmica e condições ambientais. Integre seccionador DC, fusíveis gPV e SPD DC numa envolvente com IP adequado. Explore opções em envolventes Solera.
3) Baterias
As baterias permitem consumo fora das horas solares. Principais famílias: chumbo-ácido (AGM, gel) e lítio (LiFePO4), com vantagem de densidade energética e vida útil para lítio, além de BMS integrado.
Dimensionamento rápido: capacidade (kWh) ≈ consumo diário × dias de autonomia ÷ profundidade de descarga admissível. Considere potências de pico e temperatura ambiente. Instale em envolvente ventilada e proteja o circuito DC com fusíveis, seccionador e SPD. Para selecionar caixas estanques e outras envolventes, consulte o catálogo.
4) Inversor solar
O inversor converte corrente contínua em alternada. Arquiteturas principais: inversor de string/central, micro-inversores e sistemas com otimizadores por módulo.
- String/central: padrão do setor, manutenção centralizada.
- Micro-inversores: úteis com sombreamento parcial; monitorização por módulo.
- Otimizadores: compromisso entre controlo por módulo e gestão central.
Seleção e proteções: valide janela MPPT, VDC máx., corrente de entrada, eficiência europeia e requisitos de ligação à rede. No lado AC: disjuntor, DDR adequado e SPD AC. Aloje as proteções em envolventes com IP apropriado (interior/exterior). Exemplos: Indubox IP65 e montagens estanques.
5) Quadros de proteção DC e AC
O quadro de proteção integra dispositivos que protegem as pessoas e a instalação. Em FV, é comum separar um quadro DC (lado gerador) e um quadro AC (lado inversor/rede interna).
5.1 Quadro DC: proteções típicas
- Seccionador DC com corte em carga.
- Fusíveis gPV por string ou polo conforme a arquitetura.
- SPD DC (normalmente tipo 2) dimensionado para a tensão do sistema.
- Barras de terra e identificação clara das polaridades.
Instale tudo numa envolvente com grau IP adequado à intempérie e UV. Veja caixas estanques e outras envolventes.
5.2 Quadro AC: proteções típicas
- Disjuntor ajustado à corrente nominal do inversor.
- Dispositivo diferencial residual (DDR) — tipo e sensibilidade conforme o inversor e a instalação.
- SPD AC (tipo 2) próximo do inversor e coordenado com o quadro principal.
Selecione envolventes e acessórios compatíveis com o ambiente. Compare opções em envolventes Solera e reveja critérios de IP.
6) Cablagem, conectividade e ligação à terra
Use cabos fotovoltaicos certificados para exterior, conectores compatíveis e bem prensados, pressóstatos/passa-cabos com vedação fiável e um esquema robusto de equipotencialidade.
- Secções: dimensione por queda de tensão e aquecimento.
- Trajeto: minimize áreas de loop, evite arestas vivas e proteja contra UV.
- Rotulagem: identificação clara de strings, polaridades e proteções.
Para interfaces expostas e zonas húmidas, veja caixas de ligação estanques e outras envolventes.
7) Monitorização, manutenção e segurança
A monitorização via inversor ou gateways dedicados ajuda a analisar a produção, detetar desvios e planear a manutenção. Implemente um programa de manutenção preventiva: inspeção visual de cabos e cofres, testes de DDR, verificação de binários de aperto e continuidade de terras, inspeção de conectores.
Durante a obra: seccionadores bloqueáveis, sinalização clara e EPI adequado. Após a entrada em serviço: dossier técnico com diagrama unifilar, fichas das proteções e rotulagem nos quadros. Consulte temas relacionados em graus IP e explore envolventes para cada ambiente.
8) Dimensionamento passo a passo: método prático
- Carga e perfil: estime consumo diário e potências de pico.
- Gerador: selecione módulos e nº por string segundo a janela MPPT.
- Inversor: escolha potência AC, entradas MPPT, eficiência e proteções.
- Armazenamento (se aplicável): capacidade em kWh, corrente máx., BMS e ventilação.
- Proteções: defina quadros DC/AC, SPD, fusíveis gPV e DDR/disjuntores.
- Envolventes: selecione IP conforme o ambiente; veja famílias de envolventes e Indubox IP65.
- Validação: verifique quedas de tensão, aquecimentos, seletividade e rotulagem.
9) Erros comuns a evitar
- Sub/sobredimensionar a tensão do string face à janela MPPT.
- Esquecer a coordenação de SPD entre quadros DC e AC.
- Negligenciar o grau IP perante chuva, pó ou UV.
- Misturar conectores incompatíveis entre si.
- Falta de rotulagem e documentação no quadro.
Perguntas frequentes
Quantos módulos para 1 kWp?
Depende da potência unitária dos módulos. Em residencial usam-se módulos de várias centenas de watts-pico. Calcule o total para atingir a potência alvo e mantenha-se dentro da tensão DC admissível do inversor.
As baterias são sempre necessárias?
Não. São essenciais em locais isolados ou quando se pretende elevar a autoconsumo. Sem armazenamento, a produção é consumida em tempo real.
Que IP devo escolher para os quadros?
Depende da localização. No exterior, opte por IP mais elevado. Veja critérios em proteção IP e procure caixas estanques adequadas.
Recursos relacionados
Conclusão
Os cinco elementos essenciais de uma instalação fotovoltaica são: módulos, controlador de carga (se houver armazenamento em DC), baterias (conforme o objetivo), inversor e quadros de proteção DC/AC. O seu dimensionamento e a coordenação de proteções determinam a eficiência e a segurança do conjunto.