Como a galvanização reduz

custos e aumenta a

durabilidade das estruturas de

painéis fotovoltaicos

Julho/2017

Energia Solar

Energia Solar

Ativa

Fonte: www.nautilus.fis.uc.pt.

Fonte: Atlas Solarimétrico do Brasil, Ministério de Minas e Energia.

Energia Solar irradiada capaz de produzir 1700kWh/ano.m²

Disponibilidade depende da Latitude

23,5°

Fonte: Pereira et alii, 2004.

Heliotérmica

•Disco Parabólico

•Torre Central

•Cilindro Parabólico

Fotovoltaica

•Geração Centralizada

•Conexão à Rede

Solar Térmica

•Aquecimento de Água

• Secagem

•Refrigeração

•Piscinas Solares

•Aquecimento Industrial

•Concentradores

Energia Solar

Ativa

Koshimizu, Hokkaido Japan – Fotovoltaica.Mc Donald, Ohio EUA – Fotovoltaica.

Exemplos de aplicações de energia solar térmica.

Fonte: Pereira et alii, 2004.

Aplicações da Energia Solar

Abnegoa Solucar CSP, Sevilha Espanha – Heliotérmica.

Estrutura dos Painéis Fotovoltáicos

Geralmente são estruturas metálicas ou madeira, utilizadas para a fixação dos módulos dos painéis

nos telhados (rooftop) ou no solo

Fonte: eCycle.

As estruturas de suporte são variadas e dependem do:

• modelo

• inclinação

• local da instalação

• material do qual o painel (frame) é formado

O Nordeste é a região de maior radiação solar, comparável às

melhores regiões do mundo como Dongola (deserto Sudão), e

Dagget (deserto de Mojave)

Fonte: Atlas Solarimétrico do Brasil, IZA

14 - 16 MJ/m²/dia

16 - 18 MJ/m²/dia

18 - 20 MJ/m²/dia

20 - 22 MJ/m²/dia

Localidade LatitudeRadiação mínima(MJ/m²)

Radiação mínima(MJ/m²)

Média Anual(MJ/m²)

Radiação max/min

Dongola-Sudão 19° 10' 19,1(Dez) 27,7(Mai) 23,8 1,4

Dagget - USA 34 °52' 7,8(Dez) 31,3(Jun) 20,9 4,0

Belém - PA 1° 27' 14,2(Fev) 19,9(Ago) 17,5 1,4

Floriano - PI 6° 46' 17,0(Fev) 22,5(Set) 19,7 1,3

Petrolina - PE 9° 23' 16,2(Jun) 22,7(Out) 19,7 1,4

Bom Jesus da Lapa - BA 13° 15' 15,9(Jun) 21,1(Out) 19,7 1,3

Cuiabá - MT 15° 33' 14,7(Jun) 20,2(Out) 18,0 1,4

Belo Horizonte - MG 19° 56' 13,8(Jun) 18,6(Out) 16,4 1,3

Curitiba - PR 25° 26' 9,7(Jun) 19,4(Jan) 14,2 2,0

Porto Alegre - RS 30° 1' 8,3(Jun) 22,1(Dez) 15,0 2,7

Variação da Radiação Solar no Brasil

C5

Mapa da Radiação Solar no Brasil

Fonte: Atlas Solarimétrico do Brasil, ICZ.

Taxa de corrosão do aço no litoral:

3,2 a 153 vezessuperior a de uma área rural continental

Mapa da Corrosão no Brasil

As regiões de categorias C5 (ambiente extremamente agressivo)

norma ISO 9223.1 favorecem a corrosão de estruturas

CORROSÃO X PIB

• 1 a 5% do PIB

(www.corrosioncost.com)

Perda por corrosão no Brasil:

• 4% do PIB (fontes: USP / IZA) = R$ 236 bilhões (2015)

• Com a utilização de técnicas atuais de proteção contra corrosão, estima-se que poderiam ser economizados

cerca de R$ 59 bilhões por ano = 25% dos R$ 236 bilhões acima

Os Custos da Corrosão

Cerca de 30% da produção mundial de ferro e aço é perdida com a corrosão

Fontes: NACE – IPT - IZA

QUEM É O MAIOR CONSUMIDOR DE AÇO NO

MUNDO

?

CORROSÃO( FERRUGEM )

Cerca de 30% da produção mundial de ferro e aço é perdida com a corrosão.

Fonte: NACE – National Association Corrosion Engineers

METAL

MINÉRIOC

OR

RO

SÃ

O

ME

TA

LU

RG

IA

- ENERGIA+ ENERGIA

Processo espontâneo!

Tendência natural da matéria em retornar ao estado de maior estabilidade

Seleção de Materiais

Vida útil do módulo fotovoltaico ~ 25anos

Instalações em locais remotos

Elevada taxa de corrosão atmosférica

Alta incidência de radiação solar

Materiais como tintas e concreto requeremcuidados especiais e

manutenções constantes

Seleção de Materiais

Vida útil do módulo fotovoltáico ~ 25anos

Instalações em locais remotos

Elevada taxa de corrosão atmosférica

Alta incidência de radiação solar

Metais

resistentes

à corrosão

Seleção de Materiais

Resistente à radiação UV

Resistente à corrosão

Boa resistência mecânica

Custo competitivo em relação a outros metais comoAlumínio e Aço Inoxidável

O AÇO GALVANIZADO

Galvanização: Processo de revestimento por zinco de peças de aço ou ferro fundido, visando sua proteção contra o corrosão.

3%

97%

Eletrolítica Imersão a quente (HDG)

Evitando a Corrosão

Contínua

Eletrolítica

Formas

de

GalvanizaçãoImersão

a

Quente

Geral

1. Desengraxe (NaOH)

2. Lavagem (água)

3. Decapagem (HCl)

4. Lavagem (água)

5. Fluxagem (ZnCl2 e NH4Cl)

6. Secagem

7. Banho em zinco fundido (450ºC)

8. Passivação e/ou Resfriamento

Evitando a Corrosão

O PROCESSO DE GALVANIZAÇÃO POR IMERSÃO A QUENTE

Fonte: IZA, AGA

Evitando a Corrosão

Fonte: IZA, AGA

O PROCESSO DE GALVANIZAÇÃO CONTÍNUA

COMO O ZINCO PROTEGE O AÇO?

Evitando a Corrosão

Barreira Catódica

Formação de sais

de Zn que vedam

as cavidades

ÂnodoCátodo

Revestimento AnódicoSubstrato de aço

Gama (Fe3Zn10)73-80% Zn

Delta

(FeZn7)89-93% Zn

Zeta

(FeZn13)93,7-94,3% Zn

Eta (Zn)100% Zn

A camada de Zn protege o aço do contato com o meioO Zn, por ser mais eletronegativo que o aço, sofre

corrosão preferencial e sacrifica-se para proter a peça.

Processo de cicatrização: caso o revestimento seja danificado provocando sulcos na camada de zinco, os produtos de corrosão

do zinco, por serem aderentes e insolúveis, se depositam sobre a superfície exposta do aço isolando-o novamente.

Características do revestimento formado

AÇO GALVANIZADO = RESISTÊNCIA

Evitando a Corrosão

Efeito das condições ambientais na durabilidade do aço galvanizado

A Importância do Zinco na Energia Fotovoltaica

Energia Solar

Ativa

Fonte: IZA, AGA

Espessura Camada Galvanização

Camada média de Zinco (µm)

Fixadores

Energia Solar

Ativa

Fonte: IZA, AGA

NBR 14267 – Elementos de fixação – Peças roscadas com revestimentos de zinco por imersão a quente

- Especificação

Fixadores

Fonte: IZA, AGA

A galvanização no parafuso fornece a proteção contra corrosão dos fios de rosca da

porca.

Rosca da porca

reusinada acima da

medida especificada,

depois da

galvanização.

(isenção de

revestimento residual)

Estojo ou parafuso

galvanizado por

imersão a quente.

Arena de Pituaçu – Salvador (BA) abril 2012Pioneira na América Latina de energia solar para estádios

Fonte: T&D Brasil

Exemplos de Solução

ESTRUTURA DO SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM AÇO GALVANIZADO

Johnson & Johnson, New Brunswick, NJ, Estados UnidosPainéis solares no telhado do estaciomento

Exemplos de Solução

ESTRUTURA DO SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM AÇO GALVANIZADO

Fonte: AGA

Metropolitan Tea Company, Toronto, CanadáPainéis solares no telhado

Fonte: AGA

Exemplos de Solução

ESTRUTURA DO SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR EM AÇO GALVANIZADO

Conclusão

A galvanização reduz custos e aumenta a durabilidade das estruturas de painéis fotovoltaicos

• Zn fornece proteção por barreira e proteção catódica

• Apresenta um baixo custo de ciclo de vidaDurabilidade

• Reduz a necessidade de manutenção e retoques

• Durabilidade de 75 anos ou mais livre de manutençãoManutenção

• Zn é essencial para a vida e é 100% reciclável

• Prolonga a vida do açoSustentabilidade

• Recobrimento total da peça

• Mantém a aparência metálica brilhanteEstética

FOTO

Igor F. Rezende Silva

igor.silva.is2@vmetais.com.br

Como a galvanização reduz custos e aumenta a durabilidade das estruturas de

painéis fotovoltaicos