Os Telhados Solares Precisam de uma Nova Norma de Seguranca Contra Incendios

Continuamos a testar os telhados solares como produtos de cobertura passivos, mesmo quando se comportam como sistemas eletricos ativos.

A cobertura solar deveria ser um dos proximos passos mais logicos na construcao.

Faz pouco sentido construir primeiro um telhado e depois montar uma segunda camada produtora de energia por cima dele. Um telhado solar bem projetado deveria desempenhar ambas as funcoes ao mesmo tempo: proteger o edificio e gerar eletricidade. Feito corretamente, pode reduzir o uso de materiais, encurtar o tempo de instalacao, melhorar a estetica e transformar o telhado num ativo ativo do edificio.

O problema nao e a ideia da cobertura solar.

O problema e que a logica atual de seguranca contra incendios nao acompanhou plenamente o que os telhados solares realmente sao.

Um telhado solar nao e simplesmente uma cobertura com PV adicionado por cima. E um sistema eletrico de alta tensao integrado na composicao do telhado. Isso significa que a seguranca contra incendios ja nao pode ser julgada apenas pela forma como a superficie exterior reage a chamas externas. Deve tambem ser julgada pelo que acontece dentro do sistema: debaixo dos modulos, em torno dos conectores, ao longo dos percursos dos cabos, dentro da cavidade de ventilacao e na interface com a estrutura subjacente do telhado.

E aqui que a abordagem atual de seguranca contra incendios comeca a mostrar os seus limites.

Em toda a industria, as classificacoes BRoof(t1) e BRoof(t2) sao frequentemente tratadas como a prova principal de seguranca contra incendios. Estes testes sao importantes. Foram concebidos para avaliar a exposicao a fogo externo: marcas de queima, chamas impulsionadas pelo vento, radiacao e propagacao de chamas numa superficie de telhado.

Essa logica fazia sentido para coberturas tradicionais. A Holaroof cumpre os requisitos atuais BROOF e MCS em materia de incendio; o argumento aqui e adicionar testes de incendio ao nivel do sistema para alem deles, nao substitui-los.

Mas muitos riscos reais de incendio em PV comecam noutro lugar -- em conectores DC, seccionadores, cabos danificados, caixas de juncao e cavidades semi-fechadas debaixo dos modulos.

Uma vez que a ignicao comeca debaixo do painel, a questao decisiva ja nao e apenas se a superficie do telhado resiste a uma chama externa. A questao passa a ser: que materiais, percursos de cabos e camadas estruturais rodeiam o ponto de ignicao?

Essa questao deveria ser central para a proxima geracao de design de telhados solares.

Materiais combustiveis num novo ambiente de risco

Na cobertura tradicional, materiais combustiveis como a madeira tem sido usados com seguranca durante geracoes. Mas os telhados solares introduzem um ambiente de risco diferente. Combinam materiais de construcao com sistemas eletricos DC ativos, frequentemente a operar a centenas de volts. Nesse contexto, colocar materiais combustiveis diretamente dentro da zona eletrica torna-se uma decisao de engenharia muito diferente.

Isto e especialmente relevante para sistemas integrados no telhado e BIPV. Nestes sistemas, os modulos PV nao sao simplesmente montados acima do telhado. Tornam-se parte do proprio telhado. O sistema eletrico e o envelope do edificio ja nao estao claramente separados. Se um conector sobreaquecer, um cabo for danificado ou ocorrer uma falha de arco DC, o incendio pode desenvolver-se dentro da composicao do telhado e nao por cima dela.

O papel da subestrutura

Isso altera o papel da subestrutura.

Num telhado solar, a subestrutura ja nao e apenas um componente de montagem. Torna-se parte da estrategia de seguranca contra incendios. Ripas metalicas ou subestruturas metalicas corretamente projetadas podem desempenhar multiplas funcoes em simultaneo: suporte estrutural, espaco de ventilacao, caminho de ligacao a terra e percurso protegido de cabos. Mais importante, removem combustivel da zona onde as falhas eletricas sao mais provaveis de ocorrer.

O metal nao torna um telhado solar a prova de fogo. Nada o faz. Mas altera a dinamica de falha. Se algo correr mal, o sistema nao deve oferecer ao fogo um caminho facil para as camadas estruturais combustiveis.

A gestao de cabos e critica

A gestao de cabos e igualmente critica.

Em demasiados sistemas, os cabos continuam a ser tratados como um detalhe de instalacao e nao como uma caracteristica central de seguranca. Podem ser encaminhados de forma solta debaixo dos modulos, expostos a humidade, calor, tensao mecanica, detritos e abrasao a longo prazo. Os conectores podem ficar ocultos atras dos paineis, dificeis de inspecionar e dificeis de substituir.

Isto nao e um detalhe menor num sistema eletrico integrado no edificio.

A gestao dedicada de cabos deveria ser obrigatoria nos telhados solares. Os cabos DC e os conectores devem ser mecanicamente protegidos, separados de materiais combustiveis, drenados, ventilados, com alivio de tensao e acessiveis para inspecao. Se o percurso do cabo nao esta controlado, o risco de incendio nao esta controlado.

Acesso durante um incendio

Existe outra grande fragilidade que o setor raramente discute: o acesso durante um incendio.

Muitos sistemas de telhado solar sao projetados de forma a que um unico painel no meio do telhado nao possa ser removido rapidamente sem desmontar uma grande seccao do conjunto. Do ponto de vista estetico ou de impermeabilizacao, isto pode ter parecido razoavel. Do ponto de vista da seguranca contra incendios, e uma limitacao seria.

Se a ignicao comeca debaixo de um painel, os bombeiros precisam de acesso a fonte. Se o telhado nao puder ser aberto localmente, o fogo permanece oculto e protegido dentro da cavidade do telhado. A supressao e atrasada, os danos aumentam e o risco para os socorristas sobe.

Isto nao e necessariamente o resultado de ma engenharia. Muitos sistemas foram desenvolvidos ha anos, antes de a experiencia de campo em grande escala revelar estes modos de falha. Na altura, as prioridades principais eram a impermeabilizacao, a integracao visual, o custo e a velocidade de instalacao. O acesso dos bombeiros nao fazia frequentemente parte do programa de design original.

Mas agora tem de fazer.

A proxima geracao de telhados solares deveria ser projetada nao apenas para prevenir incendios, mas tambem para permitir intervencao controlada quando algo falha. O acesso individual aos modulos, percursos de cabos claros e uma arquitetura de sistema manutencivel devem tornar-se parte da norma de seguranca.

A lacuna da subtelha

Mesmo que muitos riscos tecnicos importantes possam ser reduzidos atraves de melhor engenharia -- subestruturas metalicas, gestao protegida de cabos, ligacao a terra adequada, protecao contra falhas de arco e design de paineis com possibilidade de manutencao -- permanece uma lacuna significativa: a camada de subtelha.

Atualmente, o mercado ainda carece de solucoes de subtelha economicamente viaveis que possam atuar como uma verdadeira camada de separacao contra incendios entre o sistema de telhado solar e a estrutura combustivel por baixo. A maioria das membranas de cobertura foi desenvolvida para coberturas tradicionais, onde o cenario dominante de incendio era a ignicao externa. Nao foram concebidas para isolar um sistema eletrico de alta tensao das camadas estruturais abaixo.

Existem materiais de alto desempenho resistentes ao fogo, mas sao frequentemente demasiado caros, demasiado dificeis de integrar nos fluxos de trabalho padrao de cobertura ou nao estao otimizados para drenagem, fixacao e durabilidade a longo prazo.

Esta e uma das pecas em falta na seguranca dos telhados solares.

Um telhado solar verdadeiramente resiliente ao fogo necessita de mais do que uma classificacao de superficie. Necessita de uma abordagem ao nivel do sistema: camadas internas nao combustiveis, encaminhamento protegido de DC, ligacao a terra correta, modulos acessiveis, separacao resistente ao fogo da estrutura e testes que reflitam modos de falha reais.

A industria deve agir proativamente

A industria nao deveria tratar isto como um ataque a cobertura solar. Muito pelo contrario.

A cobertura solar tem um futuro forte precisamente porque o conceito faz muito sentido. Mas se o setor quer que os telhados solares se tornem uma solucao de mercado de massas, o enquadramento de seguranca deve amadurecer antes que as falhas danifiquem a confianca publica.

O seguro como alavanca de mercado

Existe tambem um mecanismo de mercado que pode acelerar esta mudanca mais rapidamente do que a regulamentacao por si so: o seguro.

Estes riscos nao sao novos para o setor solar. Falhas eletricas, falhas de conectores, mau encaminhamento de cabos, camadas internas combustiveis e dificil acesso ao sistema tem sido discutidos durante anos. No entanto, o mercado continuou a absorver o risco porque o custo da falha e frequentemente suportado noutro lado -- por proprietarios, seguradoras e servicos de emergencia.

Na pratica, as seguradoras ja estao a financiar parte desta falha de mercado.

Se as companhias de seguros decidirem que ja nao cobrem sistemas de telhado solar com condicoes de risco de incendio evitaveis -- como camadas internas combustiveis, cablagem DC nao gerida, modulos inacessiveis, protecao contra falhas de arco em falta ou separacao insuficiente da estrutura subjacente -- a industria mudara rapidamente.

Os fabricantes irao redesenhar. Os instaladores irao adaptar-se. Os organismos de teste irao atualizar os seus metodos. Os reguladores seguirao.

O seguro tem o poder de transformar a seguranca contra incendios de uma caracteristica de design agradavel numa exigencia de mercado. Na ausencia de reforma regulamentar mais rapida, pode ser uma das alavancas mais eficazes disponiveis.

O custo da inacao

O setor PV tornou-se mais barato, mais rapido e mais generalizado. Mas o enquadramento de seguranca em torno do PV integrado em coberturas nao evoluiu a mesma velocidade. Num mercado onde o preco frequentemente determina quem ganha um projeto, cada caracteristica de seguranca adicional e vista como um custo. Uma melhor gestao de cabos custa dinheiro. Subestruturas metalicas custam dinheiro. Subtelha resistente ao fogo custa dinheiro. Design de modulos com possibilidade de manutencao custa dinheiro. Protecao contra falhas de arco custa dinheiro.

Mas a alternativa custa mais.

Custa aos proprietarios. Custa as seguradoras. Custa aos bombeiros. E, eventualmente, custa a credibilidade de todo o setor.

A industria automovel nao padronizou cintos de seguranca, airbags, zonas de deformacao e sistemas de seguranca obrigatorios porque eram baratos. Fe-lo porque as falhas no mundo real provaram que os pressupostos minimos de seguranca nao eram suficientes.

A cobertura solar nao deveria esperar pelo mesmo tipo de acerto de contas.

Antes de os telhados solares avancarem para a adocao em massa, o setor precisa de uma nova norma de seguranca -- uma que trate os telhados solares nao como produtos de cobertura passivos, mas como sistemas eletricos ativos integrados em edificios.

O Que uma Nova Norma de Seguranca Contra Incendios para Telhados Solares Deve Exigir

Uma nova norma deveria ser construida em torno de modos de falha reais, e nao apenas da exposicao a fogo externo. No minimo, deveria abordar os seguintes principios:

1. Sem materiais combustiveis na zona de alta tensao

A madeira e outros materiais combustiveis nao devem ser usados como suporte principal ou camadas de separacao diretamente debaixo ou em torno de componentes PV ativos. Em sistemas integrados no telhado, a estrutura interna deve ser projetada como uma zona eletrica nao combustivel.

2. Subtelha resistente ao fogo como camada de separacao

A subtelha ja nao deveria ser tratada apenas como uma membrana de impermeabilizacao secundaria. Nos telhados solares, deveria tambem funcionar como uma camada de separacao resistente ao fogo entre o sistema PV e a estrutura subjacente do telhado.

3. Gestao protegida de cabos obrigatoria

Os cabos DC e conectores devem ser encaminhados em percursos dedicados, mecanicamente protegidos, drenados, ventilados e inspecionaveis. Cabos soltos debaixo dos modulos nao devem ser aceitaveis em sistemas de cobertura integrados.

4. Acesso local rapido para bombeiros e equipas de servico

Os telhados solares devem ser projetados de forma a que modulos individuais possam ser removidos rapidamente do campo do telhado sem desmontar grandes seccoes do sistema. Se um incendio comecar debaixo de um painel, os socorristas devem poder aceder a zona de ignicao.

5. O AFCI deve ser obrigatorio para sistemas de telhado solar

A seguranca contra incendios nao provem apenas da estrutura do telhado. Depende tambem dos equipamentos eletricos, especialmente do inversor. Os sistemas de telhado solar devem exigir inversores ou dispositivos de protecao com funcionalidade de interrupcao de circuito por falha de arco (AFCI). Quando instalado, o AFCI e concebido para detetar e interromper falhas de arco DC; nao deve ser apresentado como uma garantia contra incendios. A ausencia de um requisito claro de AFCI a nivel europeu para inversores PV e uma lacuna seria, especialmente para sistemas integrados em coberturas.

6. Testes ao nivel do sistema, nao apenas da superficie

Os testes devem incluir cenarios de falha eletrica interna: ignicao de baixo para cima, falhas de arco DC, falhas de conectores, acumulacao de calor em cavidades e interacao com materiais subjacentes. Uma classificacao passiva da superficie do telhado nao e suficiente para um sistema eletrico ativo de cobertura.

A seguranca como um conjunto de camadas de design

A cobertura solar tem um futuro forte.

Mas se a industria quer que se torne universal, deve primeiro torna-la genuinamente segura.

A seguranca nao vira de uma unica boa solucao ou de um componente melhor. Vira da combinacao de varias camadas protetoras a trabalhar em conjunto: estruturas nao combustiveis, separacao resistente ao fogo, percursos protegidos de cabos, ligacao a terra correta, protecao contra falhas de arco, modulos com possibilidade de manutencao e testes ao nivel do sistema. Um telhado solar deve ser projetado como um conjunto de camadas de seguranca, nao como uma unica caixa de verificacao de certificacao.

Os autores deste artigo nao defendem burocracia desnecessaria ou barreiras restritivas a adocao solar. Mas quando a seguranca humana esta em causa, a industria deveria agir antes que as falhas se tornem estatisticas. A prevencao deve vir antes do controlo de danos -- nao apenas pela seguranca dos proprietarios e bombeiros, mas pela credibilidade a longo prazo de todo o setor solar.

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Este artigo constitui informacao geral, nao uma garantia de desempenho. Cada instalacao requer uma avaliacao de adequabilidade, estrutural e eletrica especifica do projeto, em conformidade com os regulamentos de construcao e regras de planeamento locais. A estanquidade, o comportamento ao fogo e a producao dependem dos componentes especificados, da instalacao correta e do estado do edificio existente. Os dados de terceiros e os precos sao exatos a data de publicacao.