Mantendo painéis solares montados em condições de geada

Por Billy Ludt | 19 de novembro de 2018

Há uma dificuldade inerente de longo prazo à instalação de painéis solares em regiões que sofrem com o inverno. Durante esses meses, o céu nublado minimiza a exposição solar à luz difusa que penetra através das nuvens; a neve pode cobrir os painéis, bloqueando totalmente a luz, e isso apenas na superfície. Abaixo do solo, bolsões de umidade aguardam, capazes de congelar, expandir, mover – e possivelmente danificar – módulos e suportes se a temperatura do solo cair o suficiente.

Tabelas de painéis mostram a estabilidade desigual relacionada ao aumento do gelo

O fenômeno é conhecido como aumento do gelo e pode significar taxas extras de operação, manutenção e reparos para empresas de montagem e instaladores de energia solar.

“[O levantamento de gelo] ocorre basicamente no subsolo, nos poros do solo”, disse Mike Faraone, diretor de engenharia da TerraSmart. Ele está escrevendo um white paper sobre o aumento da geada que espera concluir até o final de 2018 ou início de 2019. “Você tem essa formação dessas lentes de gelo e, se houver um lençol freático próximo, essas lentes de gelo crescem. Eles começam a sugar cada vez mais água e então levantam o solo. Você pode ver 30 centímetros de deformação do solo realmente saindo do solo.”

Existem sinais reveladores de geada afetando um painel solar. Lentes de gelo levantam as fundações do conjunto, causando arcos nas colunas e, em casos extremos, danificando os painéis. As instalações solares são suscetíveis em estados com temperaturas que caem abaixo do ponto de congelamento.

Anteriormente, a solução para a prevenção do congelamento pode ter um custo adicional e mais etapas para os instaladores; os locais das matrizes foram limpos vários metros até a profundidade da geada, revestidos com manga de PVC e preenchidos com cascalho ou solo resistente à geada; as fundações de cimento podem rachar em climas de congelamento e degelo; e muita área de superfície em uma estaca cravada é ideal para levantamento de gelo. No entanto, três empresas solares projetaram e fabricaram soluções para o congelamento, cada uma reduzindo os tempos de instalação, escavações desnecessárias e custos de materiais para projetos solares.

Parafuso de aterramento TerraSmart

O aumento da geada não é um problema exclusivo da energia solar. Qualquer indústria que monta estruturas sobre ou dentro do solo precisa estar ciente da profundidade da geada se planeja manter tudo inteiro. A TerraSmart é uma empresa de energia solar pronta para uso com sede na ensolarada Fort Myers, Flórida, uma fábrica em Columbus, Ohio, e uma nova instalação operacional em Selkirk, Nova York. A empresa é especializada em montagem no solo e sua solução para o congelamento é seu parafuso de aterramento proprietário.

Um campo de parafusos de aterramento TerraSmart aguarda a montagem de um painel solar nas terras da tribo nativa americana Moapa Band of Paiutes, em Nevada.

“Nossa vantagem na TerraSmart é que podemos trabalhar em muitos terrenos rochosos, além de terrenos ondulados e declives elevados”, disse Faraone. “Mitigamos grande parte do trabalho de terra até mesmo lá.” Os parafusos de aterramento provaram funcionar em solos abaixo do ideal e podem até ser instalados em rochas enterradas, se necessário.

Para instalar um painel montado, quatro parafusos de aterramento são perfurados no solo e o rack é colocado sobre eles. A seção roscada de 24 polegadas do parafuso de aterramento TerraSmart é inserida abaixo da linha de profundidade de congelamento – geralmente designada por um engenheiro geotécnico – que leva a um solo livre de gelo abaixo. Quando uma força de elevação, como a elevação do gelo, é aplicada ao parafuso de aterramento, suas roscas resistem a serem puxadas. Eles criam um cone de solo que fixa ainda mais o parafuso de aterramento no lugar.

“Não há necessidade de comprimento extra de material, revestimentos adicionais e problemas extras de construção no campo”, disse ele. “É apenas o parafuso de aterramento pronto para uso.”

Um parafuso de aterramento TerraSmart pode ser instalado em cerca de um minuto.

“Quando o aumento da geada se tornou um problema trazido à TerraSmart pela primeira vez, estávamos construindo algumas dessas matrizes nas regiões do norte que estávamos realmente vendo em alguns locais do projeto – eles pensaram que nossos racks estavam afundando, e quando chegamos lá e fizemos uma nova pesquisa. Vimos que ele não se mexeu. Finalmente percebemos que, na verdade, o solo estava subindo tanto que estava subindo em torno do nosso parafuso de aterramento e depois voltando a assentar.”