Planejamento de Painéis Leves: Compreendendo Carga Morta vs. Carga Viva em Energia Solar em Telhados

Em março de 2018, um pavilhão científico na região de Cévennes (sul da França) desabou após um evento de chuva sobre neve. Pesquisadores realizaram uma análise retrospectiva combinando dados meteorológicos e simulações estruturais para estimar as pressões que levaram à falha. Como a chuva saturou a neve existente, a carga no telhado aumentou acentuadamente e a estrutura não conseguiu suportá-la.

Este caso mostra como a carga viva e os efeitos ambientais podem levar um sistema de telhado da segurança à falha, e ilustra uma verdade fundamental: os telhados suportam dois tipos muito diferentes de peso, e os engenheiros os tratam de maneiras muito distintas.

É aqui que entram os termos carga morta e carga viva no planejamento solar. São conceitos simples que decidem se uma instalação solar é segura, viável e durável a longo prazo.

Carga morta refere-se ao peso constante

Carga morta é o peso permanente que nunca muda após a instalação de um sistema solar. Inclui módulos solares, estruturas de montagem, trilhos e grampos, componentes elétricos fixos, como calhas de cabos.

A carga morta é geralmente expressa em quilogramas por metro quadrado (kg/m²). Como esse peso repousa sobre o edifício por décadas, ele deve ser minimizado sempre que possível.

Carga viva refere-se à pressão variável

Carga viva refere-se a forças temporárias que atuam no telhado além da carga morta. Estas variam com as condições e incluem o acúmulo de neve (e chuva, como aprendemos com o exemplo), o levantamento pelo vento durante tempestades, e trabalhadores de manutenção se movendo no telhado.

Ao contrário da carga morta, a carga viva é imprevisível, razão pela qual os códigos de construção adicionam margens de segurança extras. Códigos de construção são as regras e normas oficiais que definem como as estruturas (casas, escritórios, fábricas, etc.) devem ser projetadas e construídas para serem seguras e duráveis. Eles são emitidos por governos ou órgãos de normalização. Para cargas, eles indicam quanto peso um telhado deve ser capaz de suportar em diferentes condições.

Na Áustria, os telhados devem ser projetados para suportar cargas de neve que variam de aproximadamente 84 a 1.080 kg/m², dependendo da altitude e região do edifício, conforme especificado na norma nacional ÖNORM EN 1991-1-3. Mesmo que o próprio sistema solar seja leve, os engenheiros ainda devem considerar os eventos de neve ou vento de pior cenário.

Reservas limitadas de carga viva tornam o design leve essencial

Separar carga morta de carga viva é essencial para uma engenharia correta. A carga morta é constante e mensurável, enquanto a carga viva é incerta e deve ser antecipada. Um design seguro considera sempre ambos, pois o telhado deve suportar o peso solar permanente mais as potenciais pressões de neve ou vento simultaneamente.

Em regiões onde a neve pesada é rara, os telhados são frequentemente construídos com capacidade de reserva limitada. Materiais leves, estruturas de suporte mais finas ou designs otimizados para custos significam que esses telhados são considerados de baixa capacidade de carga. Embora isso seja suficiente para o uso diário, deixa pouca margem quando equipamentos adicionais, como painéis solares, são adicionados, especialmente quando ocorrem eventos climáticos inesperados. Para edifícios com pouca margem para cargas vivas, a escolha de módulos solares leves é uma salvaguarda prática. Um sistema que minimiza a carga morta não apenas expande o número de telhados onde a energia solar pode ser instalada com segurança, mas também fornece maior segurança contra tensões imprevistas a longo prazo.

Como os módulos de vidro único se comparam aos designs leves para reduzir a carga morta

O tipo de módulo escolhido afeta diretamente a carga morta que o telhado precisa suportar e, portanto, quanta margem resta para cargas vivas, como neve ou vento. Para ilustrar a diferença, veja como os módulos convencionais de vidro único se comparam a alternativas mais leves e como o design dedicado da LONGi leva isso ainda mais adiante.

Módulos convencionais de vidro único

Um módulo padrão de vidro único pesa tipicamente cerca de 20-25 kg, o que se traduz em aproximadamente 11-13 kg/m² após a montagem. Em um grande telhado comercial, isso ainda pode se tornar um fator limitante e pode exigir reforço estrutural caro se o telhado tiver baixas reservas de carga.

Módulos leves em geral

Para superar essa barreira, os fabricantes desenvolveram designs leves que reduzem o peso total. Ao reduzir a espessura do vidro, usar backsheets avançados ou otimizar as molduras, esses módulos reduzem a carga morta e expandem o número de telhados que podem hospedar energia solar.

Design Leve LONGi Hi-MO X10 Guardian

A LONGi levou isso um passo adiante com o módulo LONGi Hi-MO X10 Guardian Light Design, projetado especificamente para telhados comerciais e industriais com limites de carga rigorosos. Cada módulo pesa 16,3 kg, o que corresponde a apenas 7,2 kg/m². Isso o torna cerca de 30% mais leve do que os módulos convencionais de vidro único, ao mesmo tempo que entrega até 560 W de potência com 24,8% de eficiência. O peso reduzido pode eliminar a necessidade de reforço do telhado e economizar aos proprietários de projetos até €200.000 por megawatt em custos estruturais, dependendo da região, do tipo de edifício, das regulamentações locais e das condições do local. Os valores reais de economia podem variar.

Como módulos leves aliviam o estresse da carga morta em telhados

Ao pensar cuidadosamente sobre cargas mortas e vivas, proprietários de edifícios e instaladores podem desbloquear projetos que, de outra forma, seriam descartados como “muito pesados”. Módulos leves, como o Light Design da LONGi, tornam a energia solar possível em telhados mais antigos ou com construção leve, reduzindo o estresse estrutural e, ao mesmo tempo, fornecendo décadas de energia limpa confiável.

Cada quilograma adicional de carga morta estressa vigas, isolamento e coberturas. Ao longo de décadas, isso pode acelerar o desgaste, criar riscos de vazamentos ou tornar as reformas mais complexas. Sistemas leves reduzem esses riscos.

Saiba mais sobre o módulo LONGi Guardian Light Design aqui ou baixe a ficha técnica.

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