Dimensões e peso dos painéis solares

Um painel solar moderno tem 1134 mm de largura, 30 mm de espessura e pesa cerca de 11–12 kg por cada metro quadrado de superfície. Esses três números descrevem a grande maioria dos painéis vendidos hoje. O que realmente muda entre um painel de 400 W e um de 700 W é o comprimento — e com ele o peso. Estas são as três classes de tamanho que vai encontrar na prática, medidas em 542 séries reais de painéis na nossa base de dados de equipamentos.

Note o que falta nessa tabela: variedade na coluna da largura. Duas das três classes têm exatamente a mesma largura, e a terceira é a única alternativa comum. A largura do painel não é uma decisão de projeto que os fabricantes ajustem livremente — está presa ao tamanho da lâmina de silício que leva dentro. É a coisa mais útil de entender sobre as dimensões de um painel, e é por aí que começamos.

Das 542 séries de painéis que medimos, 442 — pouco mais de 81% — têm exatamente 1134 mm de largura. Outras 61 têm 1303 mm. Todo o resto somado dá menos de 40 séries, e a maioria são produtos especiais: painéis estreitos para veículos, módulos pequenos para sistemas isolados e vidro por medida para estufas.

A razão é que a largura de um painel não é escolhida por quem o projeta. É a soma das células colocadas lado a lado ao longo da largura do painel, mais a moldura de alumínio em volta. Quase todos os painéis do mercado principal colocam seis células na largura, e as lâminas de silício de onde essas células são cortadas existem apenas em alguns tamanhos padronizados pela indústria.

O padrão dominante de lâmina é 182 mm, normalmente chamado M10. Seis delas lado a lado dão 1092 mm, e a moldura mais a vedação de bordos acrescentam cerca de 21 mm de cada lado. Isso produz 1134 mm — não aproximadamente, mas exatamente, em centenas de painéis de dezenas de fabricantes sem ligação entre si. O padrão maior de 210 mm, chamado G12, produz a outra largura comum:

É por isso que painéis da Jinko, LONGi, Trina, JA Solar e Canadian Solar podem ser trocados nos mesmos perfis de montagem, apesar de serem produtos completamente diferentes. Os fabricantes não copiam as medidas uns dos outros por cortesia — todos compram lâminas à mesma cadeia de fornecimento padronizada, e seis lâminas mais uma moldura dão o mesmo número para todos.

Se a largura está fixada, o comprimento é a única dimensão que resta alterar — e é assim que os fabricantes constroem um painel mais potente. Acrescente mais fileiras de células e acrescenta potência e tensão. O comprimento de um painel é aproximadamente o número de fileiras multiplicado pela altura de cada célula, mais as margens da moldura e da caixa de junção.

Os painéis modernos usam células cortadas ao meio: cada lâmina é dividida em duas, o que reduz a metade a corrente em cada célula e corta as perdas resistivas. Assim, um painel descrito como «108 células» contém 108 meias-células — 54 lâminas inteiras em 6 colunas de 9, com cada fileira dividida em duas. Isso dá 18 fileiras de meias-células, e com lâminas de 182 mm cada meia-célula tem cerca de 91 mm de altura. Dezoito fileiras somam cerca de 1638 mm, e a moldura leva o painel acabado aos 1722–1762 mm que vê nas fichas técnicas.

Suba para 144 meias-células e passa a ter 24 fileiras em vez de 18 — cerca de 2278 mm de comprimento. A mesma largura de 1134 mm, a mesma moldura de 30 mm, os mesmos acessórios, mas um painel 550 mm mais comprido que produz cerca de 150 W a mais. O comprimento é o botão que os fabricantes rodam, e cada milímetro extra de comprimento é peso extra para subir a escada.

Ouve-se muitas vezes que as dimensões dos painéis solares foram escolhidas para que os painéis caibam nos contentores marítimos. É meia verdade — e a metade verdadeira é a mais interessante. O espaço do contentor não explica a largura; essa vem da aritmética das lâminas, como acabámos de ver. O que explica é o teto do comprimento.

Um contentor de 40 pés high cube tem cerca de 12032 mm de comprimento interior, 2352 mm de largura e 2698 mm de altura. Os painéis viajam empilhados na horizontal em paletes, e as fichas técnicas indicam exatamente quantas paletes cabem num contentor. Faça a conta para duas molduras reais e verá que a estiva não é nada aproximada:

Ambas usam 98,7–99,7% do comprimento do contentor, e ambas coincidem exatamente com a respetiva ficha técnica. Outro fabricante, com um painel diferente de 2382 mm, declara por si 740 módulos a 37 por palete — outra vez 20 paletes. Agora veja o que acontece logo acima desse comprimento:

Dezoito milímetros de comprimento extra custam um quinto do contentor. É esse o precipício, e a moldura grande mais comum do mercado — 2382 mm — está exatamente na sua beira. Explica também algo visível nos nossos próprios dados: a classe de 2465 mm tem apenas cerca de 22 séries contra cerca de 117 das molduras de 2382 e 2384 mm. Passado o limite de cinco filas, há pouca razão para fabricar.

Como existem dois padrões de lâmina no mercado principal, existem duas famílias de largura de painel. Escolher entre elas pesa mais do que a diferença de 169 mm sugere — decide quais acessórios de montagem, qual distribuição no telhado e quais métodos de manuseamento se aplicam a toda a sua instalação.

A família de 1134 mm é a escolha segura por omissão. Tem a maior variedade de modelos, os acessórios de montagem mais baratos e disponíveis, e as melhores probabilidades de que dentro de dez anos ainda exista no mercado um painel de substituição compatível. Quase todas as instalações residenciais a usam.

A família de 1303 mm existe porque um painel mais largo entrega mais potência por painel, o que reduz o custo de estrutura, cabos e mão de obra por painel em projetos muito grandes. Essa vantagem só se paga em grande escala. No telhado de uma casa os painéis largos são mais difíceis de manusear, mais difíceis de encaixar em volta de obstáculos, e pesam em média 37,0 kg contra 27,2 kg da família estreita — uma diferença real quando duas pessoas os sobem para um telhado inclinado.

Estas são as molduras mais comuns na nossa base de dados, filtradas às sete que representam a maior parte do mercado. Cada linha é um tamanho de moldura real partilhado por muitas séries de fabricantes diferentes, com os intervalos verdadeiros de peso e potência registados nas respetivas fichas técnicas.

Percorra outra vez a coluna da largura: seis das sete molduras mais comuns de todo o mercado partilham um único número. Se está a desenhar a distribuição num telhado, a largura é na prática uma constante e o comprimento é a sua única variável real.

Costuma supor-se que um painel mais potente é um painel mais pesado. Isso só é verdade porque os painéis mais potentes tendem a ser maiores. O peso em si é quase totalmente uma função da superfície, porque o vidro frontal é de longe o componente mais pesado — mais pesado que as células, a moldura, a película traseira e a caixa de junção juntas.

Em todas as 542 séries a média é de 11,7 kg por metro quadrado, e o grosso do mercado situa-se entre 10 e 13. Isso torna a estimativa realmente útil. Tome a moldura grande mais comum, 2278 × 1134 mm:

Os pesos reais registados para essa moldura vão de 26,3 a 32,5 kg, portanto a estimativa cai perto do meio. A consequência prática é a parte útil: dentro do mesmo tamanho de moldura, um painel de 630 W pesa essencialmente o mesmo que um de 515 W. Mais eficiência é gratuita em termos de peso. Ganha a potência extra sem carga extra no telhado nem dificuldade extra para o transportar.

A maior variável individual no peso de um painel, depois de contabilizada a área, é o material da face traseira. Os painéis monofaciais clássicos usam uma película polimérica fina. Os bifaciais — que geram pelas duas faces — precisam de vidro transparente atrás, e por isso levam duas placas em vez de uma.

Em média sobre todas as nossas séries, os painéis monofaciais ficam em 10,9 kg/m² e os bifaciais vidro-vidro em 12,0 kg/m². Comparar molduras idênticas torna a diferença concreta:

O acréscimo cresce com a área, exatamente como se espera de um efeito por metro quadrado: de 1 a 1,2 kg num painel residencial compacto, mas quase 4 kg num comercial grande. Num telhado pequeno é desprezável. Numa instalação com 30 módulos grandes vidro-vidro acrescenta mais de 100 kg ao telhado, o que vale a pena mencionar a quem verifica a sua estrutura.

A espessura da moldura é a dimensão mais padronizada de todas. Das séries que medimos, 408 — mais de três quartos — têm exatamente 30 mm. Os valores seguintes mais comuns são 35 mm (54 séries) e 33 mm (44 séries), depois 28 mm (18 séries). Todo o mercado principal situa-se numa faixa de 25–35 mm.

A razão não é estrutural, é comercial. Os grampos de montagem agarram a moldura do painel, e cada grampo intermédio e de extremidade do mercado é fabricado para uma abertura específica. Uma moldura fora de 30–35 mm exigiria grampos por medida, pelo que os fabricantes convergiram para a espessura a que o ecossistema de acessórios existente já se ajusta. A moldura é suficientemente profunda para dar rigidez ao vidro contra vento e neve, e não mais, porque o alumínio é caro.

Uma moldura mais espessa compra, ainda assim, algo real: valores de carga mecânica mais altos. Painéis preparados para neve intensa usam muitas vezes molduras de 35 mm, e a ficha técnica indica as cargas frontal e traseira em pascal. Se instalar numa região com neve a sério, esse número conta mais do que a espessura em si.

É tentador ler a espessura como indício do peso. Não é. O exemplo mais marcante de toda a nossa base de dados é um painel vidro-vidro sem moldura com apenas 7,2 mm de espessura — um quarto da espessura de um painel normal — que pesa 32 kg numa área de 1729 × 1140 mm. Com 16,2 kg/m² está entre os painéis mais pesados por metro quadrado que temos registados.

Essa inversão faz sentido quando se sabe onde está a massa. A moldura de alumínio é uma fração pequena do peso do painel; o vidro é a maior parte. Retirar a moldura poupa alguns quilos mas elimina a rigidez que ela dava, pelo que um painel sem moldura precisa de vidro mais espesso nas duas faces para resistir ao vento e à neve. Troca uma moldura leve por vidro pesado e acaba mais pesado no total.

Os painéis sem moldura existem por boas razões — servem fachadas de vidro, alpendres para automóveis, estufas e telheiros, onde o painel é fixado num sistema de envidraçado estrutural em vez de aparafusado a perfis. Mas são uma opção especializada, não uma opção leve, e exigem sistemas de montagem pensados para envidraçado em vez dos grampos fotovoltaicos habituais.

As dimensões deixam de ser um detalhe no momento em que encomenda os painéis. Cinco pontos onde decidem o resultado:

1. Manuseamento: 25 kg é o limite prático para uma pessoa

   As recomendações europeias de movimentação manual de cargas situam cerca de 25 kg como teto para uma única pessoa a levantar junto ao corpo — e um painel solar não se transporta junto ao corpo. Na nossa base de dados 207 séries (38%) pesam 25 kg ou menos, 176 (32%) ficam entre 25 e 32 kg, e 159 (29%) passam dos 32 kg. Tudo acima de 25 kg é trabalho real para duas pessoas; acima de 32 kg num telhado inclinado, use um meio de elevação ou ganchos para painéis.

2. Carga no telhado: pense em kg por metro quadrado

   A sua estrutura não se preocupa com o peso de um painel isolado, preocupa-se com a carga distribuída. Com 11–12 kg/m² dos painéis mais cerca de 3–5 kg/m² de perfis e grampos, uma instalação típica acrescenta cerca de 15–18 kg/m². É modesto face às margens de projeto da maioria dos telhados, mas uma instalação grande vidro-vidro num telhado antigo ou de construção leve merece um parecer estrutural em vez de uma suposição.

3. Distribuição: o que não encaixa é o comprimento

   Como a largura está na prática fixada, os problemas de distribuição no telhado são quase sempre problemas de comprimento. Meça a área útil do telhado, subtraia os acessos para bombeiros e os afastamentos de bordo, e verifique depois se as suas fileiras se dividem de forma limpa pelo comprimento do painel, tanto na vertical como na horizontal. Mudar de um painel de 2382 mm para um de 1762 mm pode permitir uma fileira extra onde um painel mais comprido desperdiça um metro de telhado.

4. Acesso: o painel tem de chegar ao telhado

   Um painel de 2384 mm tem quase dois metros e meio. Não sobe por uma escada apertada, não passa por um alçapão de sótão nem entra num hatchback. Verifique o percurso do veículo de entrega até ao telhado antes de encomendar painéis de grande formato — é uma surpresa frequente e cara em remodelações e instalações de balcão.

5. Substituição: o painel novo tem de encaixar nos perfis antigos

   Se anos mais tarde substituir um painel avariado, conta a correspondência elétrica, mas também a moldura. Uma substituição da mesma família de largura e comprimento semelhante assenta nos perfis existentes; uma família de largura diferente obriga a perfurar de novo e reposicionar perfis por um único painel. Verifique as dimensões da moldura em conjunto com a tensão e a corrente.