Da edição impressa da pv magazine Global – junho de 2025
Clean Energy Associates investigou quebras de vidro em locais solares em escala de utilidade pública em três continentes. Ele descobriu que não há uma única causa raiz, mas uma tempestade perfeita: vidro mais fino combinado com atalhos de design, materiais em evolução e realidades de campo que estressam os módulos além do que foi simulado no laboratório.
Durante anos, a indústria contou com módulos de vidro único feitos com vidro resistente e totalmente temperado de 3,2 mm. Mas o impulso em direção a módulos bifaciais, combinado com o apelo de custos de material mais baixos e perfis mais finos, levou muitos fabricantes a adotar designs de vidro duplo de 2,0 mm usando vidro reforçado com calor, mas não totalmente temperado em ambos os lados.
Duas folhas de vidro de 2 mm devem corresponder à resistência de um painel mais grosso, no papel. Na prática, os módulos agora são mais frágeis. Essas folhas mais finas não apenas flexionam, mas também dobram e se curvam como trampolins quando submetidas a cargas de vento e movimento do rastreador. Eles são mais sensíveis a onde e como estão presos. Empurre com muita força, muito perto da borda, e o estresse aumenta de forma invisível. Quanto maior o formato do módulo, mais pronunciados esses problemas se tornam. Mais área de superfície significa mais deflexão, mais vibração e mais potencial para que pequenas fraquezas se transformem em fraturas completas.
No campo
As mesmas bandeiras vermelhas continuam aparecendo quando a CEA inspeciona locais com quebra generalizada. As rachaduras tendem a começar perto dos pontos de fixação, nos cantos ou bordas onde a estrutura exerce pressão sobre vãos sem suporte.
Os módulos geralmente não mostram sinais de impacto externo, apenas uma fratura repentina e aguda que atravessa o vidro. Alguns módulos chegam pré-tensionados. Vimos a curvatura do vidro embutida antes mesmo de o painel sair da caixa, provavelmente introduzida durante a laminação ou enquadramento. Grandes módulos vibram ao vento. Em rastreadores longos com terças flexíveis, medimos tremores sutis, mas persistentes, que amplificam a fadiga estrutural ao longo do tempo.
Em um caso, fragmentos de vidro literalmente se soltaram de um módulo durante a manutenção de rotina semanas após a fratura inicial. A causa? Uma combinação de tensão interna e desbaste de borda ruim, sem nenhuma força externa para culpar.
Relatório de laboratório
A CEA recriou essas quebras em testes controlados e confirmou que mesmo os módulos certificados para passar no padrão de teste de módulo da indústria IEC 61215 podem falhar sob estresse do mundo real.
O teste de carga mecânica dinâmica (DML), que simula rajadas de vento e movimento, revelou falhas que os testes de carga estática não detectam. Quando montados em configurações realistas de campo, incluindo as terças subjacentes, alguns módulos escorregaram de seus grampos durante o teste ou racharam após flexões repetidas devido à deflexão da subestrutura.
A fractografia aponta para as zonas de fixação como o epicentro da tensão, especialmente quando o espaçamento da pinça é apertado ou as configurações de torque estão desativadas. O vidro traseiro media até 1,9 mm em algumas amostras, ainda dentro das especificações, mas mal. As tolerâncias marginais deixam pouco espaço para peculiaridades específicas do local.
Lacuna de certificação
Os padrões atuais foram projetados para os módulos de ontem. Embora o teste dinâmico tenha sido adicionado à IEC 61215 em 2021, ele ainda não é amplamente aplicado. Quando é, muitas vezes não replica as configurações de montagem da vida real que os projetos usam em campo.
A CEA viu casos em que as posições dos grampos em testes de laboratório diferem do campo, levando a concentrações de tensão em áreas completamente diferentes.
A flexibilidade da subestrutura, especialmente em sistemas montados em rastreadores de longo alcance, introduz torção que os testes de certificação não levam em consideração. As configurações de torque durante a instalação também variam significativamente no campo e podem criar tensões não contabilizadas nas zonas de fixação.
Como resultado, os módulos que passam nos testes IEC 61215 ainda podem falhar na implantação real, não porque estejam com defeito, mas porque o regime de certificação não reflete totalmente as realidades mecânicas dos sistemas solares atuais.
Mesmo quando tudo parece certo, defeitos ocultos podem inclinar a balança. Em várias investigações, encontramos pequenas bolhas de ar ou partículas estranhas embutidas no vidro. Esses micro-gabinetes são invisíveis à primeira vista, mas podem agir como bombas-relógio – concentradores de estresse que enfraquecem o vidro apenas o suficiente para permitir que uma fratura se propague.
Para vidro temperado ou reforçado com calor, a tensão superficial é normal. No entanto, vimos variação nessa tensão superficial, o que indica que nem todo vidro é fabricado da mesma maneira. Os processos de fortalecimento térmico também podem variar. Sem a rastreabilidade serial do próprio vidro, rastrear esses problemas até um lote, linha ou turno específico é quase impossível. Isso torna a prevenção sistêmica mais difícil do que deveria ser.
Coquetel de estresse
A conclusão é que a quebra do vidro não é causada por uma coisa, é causada por cinco ou seis coisas acontecendo ao mesmo tempo: um módulo ligeiramente dobrado, grampos ligeiramente apertados, vãos ligeiramente sob suporte, vidro ligeiramente mais fino, estantes ligeiramente flexíveis.
Cada um deles pode sobreviver isoladamente, mas quando combinado com temperatura adicional, vento e estresse de granizo, pode ser demais para o vidro suportar.
Isso não é mais um mistério. O próximo passo é aplicar esse conhecimento em todo o setor. Lidar com esses riscos requer um esforço coordenado de projetistas e fabricantes para EPCs e proprietários de ativos.
A CEA recomenda:
- Torne os testes mais realistas. Use configurações de montagem específicas do projeto. Inclua carregamento dinâmico. Meça as tolerâncias de deflexão e torque no contexto. Algumas falhas nos testes podem exigir que os padrões sejam atualizados. Por exemplo, a tensão de torção não está incluída atualmente e pode ser resolvida por procedimentos adicionais ainda não padronizados.
- Prenda de forma mais inteligente. Harmonize o design e o espaçamento da braçadeira com as propriedades reais do vidro e da moldura dos módulos modernos.
- Empurre para uma melhor rastreabilidade. O vidro merece o mesmo escrutínio que as células e wafers, incluindo rastreamento de lotes e transparência do processo.
- Fique atento a microdefeitos. Quer se trate de acabamento de borda, inclusões ou tensão de laminação, eles devem ser selecionados sistematicamente. Inclua o corte e a retificação de bordas de vidro, bem como inspeções de molduras em seus programas de garantia de qualidade, pois pequenas impurezas nas peças da moldura podem ser a morte das bordas de vidro.
- Trate a montagem como parte do projeto. Não se trata apenas do módulo, mas do sistema em que ele vive.
A promessa dos módulos de vidro duplo é real. Melhor longevidade, melhor proteção contra umidade, maior rendimento energético. Mas esses benefícios não se materializarão se continuarmos subestimando as realidades mecânicas de grandes painéis de vidro fino montados em estruturas flexíveis.
A energia solar está crescendo rapidamente e os sistemas implantados hoje estarão disponíveis por 30 anos ou mais. Vamos garantir que o vidro dure tanto tempo.
Sobre o autor: Jörg Althaus é diretor de serviços de engenharia e garantia de qualidade da Clean Energy Associates (CEA). Engenheira elétrica por formação, Althaus passou mais de 20 anos supervisionando inspeções de equipamentos solares em desertos, zonas de tufões e linhas de fábrica em quatro continentes. Seu trabalho atual se concentra na identificação de riscos sistêmicos no design moderno de módulos fotovoltaicos – especialmente aqueles que se escondem à vista de todos até que o vidro se quebre.
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