Por que os módulos fotovoltaicos maiores são mais frágeis? — Analisando a crise de resistência mecânica e as preocupações da indústria.
Dec 17, 2025
IntroduçãoCom o aumento do tamanho dos módulos, o consumo de materiais não aumentou, mas sim diminuiu, resultando em altas taxas de quebra nos projetos. Como isso aconteceu e que informações ocultas estão por trás disso? Índice:Capítulo 1: Uma revelação surpreendenteCapítulo 2: Vidro frágilCapítulo 3: Teste únicoCapítulo 4: Caminho para as Soluções Capítulo 1: Uma Revelação SurpreendenteEm 20 de outubro de 2025, o canal de podcasts sobre energias renováveis SunCast publicou no LinkedIn, citando resultados de testes da empresa independente Kiwa PVEL, revelando um fenômeno chocante.A Kiwa realizou testes de carga mecânica em um grande número de módulos este ano, com 20% apresentando falhas sob uma pressão estática de 1800 Pa. Em contraste, a taxa de falhas em 2024 foi de apenas 7%.▽ Uma publicação no LinkedIn sobre o podcast SunCast Essa publicação rapidamente ganhou repercussão no LinkedIn, gerando debates na seção de comentários sobre a validade da taxa de falha de 20%. No entanto, à medida que mais instituições terceirizadas se juntaram à discussão, ficou claro que altas taxas de quebra de módulos são amplamente reconhecidas no setor.▽ Teste de carga mecânica no Laboratório Kiwa De fato, já em junho deste ano, a Kiwa convidou 50 fabricantes de módulos para uma "verificação de integridade" abrangente de seus produtos. A Kiwa também introduziu, de forma inovadora, um sistema de "Painel de Pontuação de Confiabilidade" para ajudar os usuários a avaliar com precisão o desempenho dos módulos de diferentes fabricantes. Os testes foram conduzidos rigorosamente de acordo com as normas IEC 61215, abrangendo carga estática, carga dinâmica, resistência a granizo e desempenho elétrico. Os resultados mostraram ocorrências frequentes de quebra de vidro, rasgos na moldura, danos na caixa de junção e outros problemas, com uma alta taxa geral de danos de 20%.▽ MSS (Sequência de Tensão Mecânica)A taxa de falhas em cargas mecânicas é três vezes maior que a dos anos anteriores. A sequência de testes de carga mecânica da Kiwa inclui vários métodos de instalação, identificados por números:Furos de montagem de 400 mm, teste de pressão estática de ±1800 PaFuros de montagem de 790 mm, teste de pressão estática de ±1800 PaMontagem nos quatro cantos ao longo da borda menor, teste de pressão estática de ±1800 PaMontagem em trilho duplo com quatro grampos, teste de pressão estática de ±2400 Pa Claramente, esses testes são classificados do mais exigente em termos de desempenho mecânico, do mais rigoroso ao mais simples. A Kiwa utiliza esse sistema de numeração para rastrear quais módulos são aprovados em quais testes, permitindo que os usuários avaliem indiretamente a resistência mecânica dos módulos. Além da Kiwa, outras instituições terceirizadas em todo o mundo também têm observado o problema generalizado de quebra de módulos nos últimos anos. Em 2022, a FUSC (Universidade Federal de Santa Clara) instalou um sítio experimental de 100 kW no sul do Brasil, equipado com módulos bifaciais em rastreadores solares. Em um ano, 83 dos 158 módulos apresentaram fissuras no vidro, uma taxa de quebra de 52,5%. Em 2023, o laboratório CFV mencionou em uma troca de informações online que seus dados de teste mostraram que as taxas de falha dos módulos em 2023 foram três vezes maiores do que em 2018. Quase 30% dos módulos testados pela CFV falharam sob uma pressão de teste de 1500 Pa.▽ A resistência à pressão dos componentes está diminuindo ano após ano.A taxa de falhas dos componentes está aumentando ano após ano. Em 2024, a DNV publicou um relatório técnico alegando que, em um projeto de rastreadores de módulos bifaciais na região da Ásia-Pacífico, 15% dos vidros traseiros dos módulos quebraram quando a velocidade do vento ultrapassou 15 m/s. Em fevereiro de 2025, o grupo de trabalho PVPS da IEA divulgou um relatório sobre as taxas de falha de módulos, afirmando que módulos bifaciais com vidro de 2 mm poderiam apresentar taxas de quebra do vidro traseiro de 5 a 10% nos primeiros dois anos de instalação.▽ Relatórios sobre danos em componentes por PVPS e DNV Em março de 2025, a revista IEEE publicou um artigo analisando as taxas atuais de quebra de vidro em módulos bifaciais, observando que os primeiros cinco anos de um projeto representam o período de pico para quebra de módulos, com taxas que chegam a 17,5%.▽ A taxa de falhas dos componentes publicada no IEEE Photovoltaic Journal Parece que, da noite para o dia, módulos antes duráveis se tornaram frágeis, o que é desanimador. Capítulo 2: Vidro FrágilDesde que a tendência para módulos maiores começou em 2020, as dimensões dos módulos aumentaram rapidamente, o que significa que cada módulo precisa suportar uma pressão maior. No entanto, para piorar a situação, o uso de material para módulos maiores não aumentou, mas diminuiu:• Espessura do vidro: reduzida de 3,5 mm para 2 mm• Altura da estrutura de alumínio: reduzida de 40 mm para 30 mm• Espessura da estrutura de alumínio: reduzida de 2 mm para 1,2 mm▽ À medida que o tamanho do componente aumenta, o uso de material diminui. Embora a redução do uso de materiais ajude a diminuir o peso total dos módulos, acelerando a instalação, ela também levanta preocupações. De acordo com o Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH), o peso máximo recomendado para levantamento por duas pessoas a cada cinco minutos é de 33,5 kg. Claramente, se o uso de materiais da era dos módulos de vidro único fosse mantido, muitos módulos excederiam em muito esse limite de peso.▽ O NIOSH possui regulamentações rigorosas sobre o levantamento artificial de pesos. Naturalmente, é amplamente reconhecido que o principal objetivo da redução do uso de materiais é a redução de custos. No entanto, a redução de custos levou inadvertidamente a um menor controle de qualidade. A complexidade da produção de vidro de 2 mm está se aproximando do limite da tecnologia de fabricação de vidro, tornando o controle de qualidade muito mais desafiador do que para o vidro de 3,2 mm. Para aumentar a resistência ao estilhaçamento, o vidro dos módulos fotovoltaicos geralmente passa por tratamentos térmicos e químicos. A resistência do vidro depende em grande parte dessa camada superficial tratada e reforçada, que normalmente representa 40% da espessura do vidro. Durante a era dos 3,2 mm, os processos de fabricação conseguiam criar essa camada protetora de forma eficaz. No entanto, manter a mesma espessura da camada protetora na era dos 2 mm tornou-se excepcionalmente difícil.▽ A camada protetora na superfície do componente geralmente representa 40% da espessura total. Agora, os padrões de quebra de vidros grossos e finos em campo mudaram fundamentalmente. Anteriormente, a quebra de vidros de 3,2 mm frequentemente se apresentava como uma "trinca central", facilitando a identificação do ponto de falha. Em contraste, as trincas em vidros de 2 mm aparecem aleatoriamente, tornando extremamente difícil identificar a causa da falha.▽ As diferenças no processo de produção das estruturas dos componentes também afetam as propriedades mecânicas dos componentes. Isso complica a implementação de medidas corretivas eficazes quando os módulos são danificados. Mesmo que os módulos sejam substituídos, danos semelhantes podem ocorrer novamente.▽ A situação de quebra de componentes de vidro mudou. Capítulo 3: Teste ÚnicoPor trás do fenômeno da quebra de módulos nos locais dos projetos, outro fator crítico não pode ser ignorado. Quando os fabricantes de módulos especificam o desempenho mecânico, geralmente se baseiam nos requisitos de teste da norma IEC 61215. A IEC fornece um protocolo de teste abrangente e especifica um fator de segurança de teste: r_m = 1,5. Esta caverna escreveu certa vez um artigo especial intitulado "Cargas de Teste e Cargas de Projeto: Como Adequar os Requisitos do Projeto?". A importância desse fator de segurança também é discutida no texto. Os fatores de segurança do vidro produzido por diferentes processos também não são os mesmos.▽ Os fatores de segurança de diferentes vidros de processo. A importância desse fator de segurança varia dependendo do processo de produção do vidro. Devido à aleatoriedade e inconsistência inerentes à produção de vidro float, a margem de segurança exigida é geralmente maior do que para o vidro laminado. Atualmente, os fabricantes de módulos frequentemente optam por vidro float mais barato para o vidro traseiro dos módulos. Como mostra a tabela, o fator de segurança para vidro float recozido varia de 1,6 a 2,5. Assim, para margens de segurança de propriedades de materiais, o fator de segurança de 1,5 exigido pela IEC é claramente insuficiente. Mas esse não é o problema mais alarmante. Ao projetar projetos, um teste de compatibilidade de módulos é frequentemente realizado para determinar se um módulo específico é compatível com a estrutura do rastreador. Este teste aplica as cargas exigidas pelo projeto ao módulo, com base no rastreador e no método de instalação do módulo. A aprovação neste teste serve para verificar se o módulo atende aos requisitos do projeto. À primeira vista, esse processo parece lógico e em conformidade com as normas. No entanto, ele ignora uma questão crítica: todos os testes são realizados apenas uma vez. Seja para projetos de pequena escala (kW) ou de grande escala (GW), a confiabilidade de milhões de módulos em uma usina depende de um único teste com sacos de areia.▽ O destino de toda a central fotovoltaica depende do teste de um único componente. É importante observar que, mesmo para módulos do mesmo modelo, as características estruturais podem variar devido a diferentes lotes de produção. Isso significa que cada módulo é único e testar um único módulo não pode refletir de forma abrangente e precisa a condição real de todos os módulos. O teste de carga modular é semelhante ao teste estrutural. Na indústria da construção civil, a obtenção de características estruturais precisas geralmente requer extensos testes destrutivos repetitivos (teste até a ruptura). Essa abordagem acumula dados confiáveis para formar uma amostra estável.▽ Por exemplo, em testes POT, muitas vezes são necessárias múltiplas amostras e o limite de falha é medido repetidamente. Vale ressaltar que esses testes destrutivos exigem um tamanho de amostra específico, geralmente de 25 a 50 módulos por grupo de amostra. Com base nesses dados de amostra de grande porte, pode-se construir um modelo de distribuição de probabilidade de Weibull e, por meio de análise estatística, derivar o coeficiente de variação. Finalmente, esse coeficiente de variação pode ser usado para calcular o fator de segurança correspondente à incerteza do material.▽ Em estatística, a distribuição de Weibull é frequentemente usada para determinar a probabilidade de falha de um produto. Capítulo 4: Caminho para as SoluçõesEste artigo aborda a tendência de longo prazo na indústria fotovoltaica: redução de custos e aumento da eficiência. A redução de custos não se limita aos módulos; sob imensa pressão de custos, outros equipamentos do sistema também estão buscando caminhos ideais para a redução de custos. No entanto, quando as "novas tecnologias" de diversos fabricantes de equipamentos são aplicadas no nível do sistema, elas aumentam inadvertidamente o risco de quebra dos módulos. Medidas comuns de redução de custos para fabricantes de rastreadores incluem:• Aumentar o ângulo de estiva de 30° para 60°• Redução da espessura da terça de 2 mm para 1,2 mm• Aumentar o espaçamento entre colunas de 7 m para 10 m• Mudança de estiva a barlavento para estiva a sotavento• Adaptação ao terreno através da curvatura do eixo principal e dos módulos para reduzir a movimentação de terra. Devido a barreiras industriais, a colaboração entre fabricantes de módulos e rastreadores é complexa. Como resultado, cada parte reduz seus próprios custos, transferindo o risco final para os usuários do sistema.▽ Os rastreadores também estão adotando diversas "novas tecnologias" para reduzir custos. No entanto, nem todos optam por "ignorar o problema". Cada vez mais, as pessoas estão explorando ativamente soluções e propondo diversas ideias criativas.▽ A VDE propõe testes de componentes desbalanceados. ▽ As estruturas de aço podem aumentar efetivamente a capacidade de resistência à pressão dos componentes. ▽ A indústria de reciclagem de componentes também surgiu discretamente. ▽ O processo geral de reciclagem de componentes Em 2025, graças a esforços coletivos, o custo da geração de energia fotovoltaica atingiu um mínimo histórico. Entre os diversos métodos de geração de energia, a energia fotovoltaica tornou-se líder incontestável em LCOE (Custo Nivelado da Energia).▽ A energia fotovoltaica tornou-se a fonte de energia mais rentável para a geração de energia. Essa conquista é inseparável de cada indivíduo que lê este artigo. Vamos trabalhar juntos para romper as barreiras do setor, enfrentar os desafios e abraçar as grandes oportunidades desta era.
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