Os módulos fotovoltaicos (PV) precisam operar ao longo de sua vida útil não apenas sob cargas elétricas nominais, mas também sob tensões mecânicas ambientais provenientes de diferentes direções e com intensidades variadas. Entre essas tensões, o impacto de granizo é considerado um dos fatores externos mais críticos para a confiabilidade, pois envolve a transferência de alta energia cinética para a estrutura do módulo em um intervalo de tempo muito curto.

O impacto de granizo gera uma tensão mecânica súbita e localizada sobre o vidro do módulo, as células, as juntas de solda entre células e as interfaces entre vidro, encapsulante e célula. Essa tensão pode causar não apenas danos visíveis, como a quebra do vidro, mas também problemas menos imediatamente detectáveis, incluindo microfissuras, fraturas nas células e enfraquecimento das conexões elétricas.

Mesmo que esses danos latentes não provoquem uma perda imediata de potência após um evento de granizo, eles podem evoluir para uma degradação de desempenho ao longo do tempo, quando combinados com ciclos térmicos, estresse por calor e umidade e envelhecimento em campo. Por essa razão, a resistência ao impacto de granizo não deve ser considerada apenas como um teste mecânico pontual, mas sim sob a perspectiva da continuidade de desempenho no longo prazo.

O papel do teste de impacto de granizo nas normas IEC

Uma das principais referências internacionais para a confiabilidade de módulos fotovoltaicos, a IEC 61215, define diversos procedimentos de ensaio destinados a verificar a durabilidade mecânica e ambiental de longo prazo. Dentro desse conjunto, o teste de impacto de granizo tem como objetivo confirmar o limite mínimo de resistência mecânica do módulo.

Pela abordagem IEC, o teste de impacto de granizo baseia-se no lançamento de esferas de gelo com diâmetro e massa especificados, em velocidades definidas, contra o vidro do módulo. O objetivo principal do teste é que o módulo o conclua sem quebra do vidro, sem fissuras visíveis, sem perda de isolamento elétrico e sem risco à segurança. Após o ensaio, são realizadas inspeções como exame visual, medições de resistência de isolamento e verificações limitadas de perda de potência.

No entanto, por sua própria natureza, esse teste representa um cenário único e controlado de estresse. Em condições reais de campo, o impacto de granizo frequentemente ocorre em combinação com, ou após, outros mecanismos de envelhecimento, como ciclagem térmica, exposição ao calor úmido e radiação UV. Portanto, embora os ensaios IEC forneçam uma base necessária, eles possuem limitações inerentes para representar integralmente, por si só, o comportamento em campo.

Teste “Hail Stress Sequence” da Kiwa PVEL

O Product Qualification Program (PQP), desenvolvido pela Kiwa PVEL, utiliza os testes IEC como base e aplica cenários combinados de estresse para avaliar módulos fotovoltaicos em condições mais próximas da realidade de campo. O documento Hail Stress Sequence for Photovoltaic Modules, da PVEL, demonstra claramente que o impacto de granizo não deve ser analisado como um evento isolado, mas em interação com os mecanismos de envelhecimento do módulo.

Fundamentos da sequência de estresse por granizo

A premissa central da abordagem da PVEL é a seguinte:
quando um módulo fotovoltaico é exposto a determinadas tensões ambientais antes ou depois de um impacto de granizo, os mecanismos potenciais de dano tornam-se muito mais evidentes e mensuráveis em comparação com testes isolados.

Dessa forma, a Hail Stress Sequence é estruturada da seguinte maneira:

• o módulo é primeiro submetido a tensões de envelhecimento, como Ciclagem Térmica e Calor Úmido;

• em seguida, aplica-se o teste de impacto de granizo;

• após o ensaio, o módulo passa por avaliações elétricas e estruturais detalhadas, incluindo medições de curva IV, análise de perda  de potência e imagens por eletroluminescência (EL).

Essa sequência revela se regiões que podem enfraquecer com o tempo — como as interfaces entre vidro, encapsulante e célula ou as estruturas internas das células — são ativadas ou agravadas pelo impacto de granizo.

Importância técnica das conclusões da PVEL

Observações laboratoriais e de campo publicadas pela PVEL indicam que microfissuras formadas após o impacto de granizo podem evoluir para perdas mensuráveis de potência nos anos seguintes, quando combinadas com tensões térmicas e relacionadas à umidade.

Isso demonstra claramente que a resistência ao impacto de granizo não deve ser avaliada apenas com base em “vidro quebrou / não quebrou”, mas também em termos de estabilidade de desempenho e comportamento de degradação no longo prazo.

Comparação entre o teste de impacto de granizo da IEC e programas independentes estendidos

A tabela abaixo apresenta uma comparação técnica entre a metodologia de ensaio de impacto de granizo definida na IEC 61215 e as abordagens utilizadas por programas independentes avançados de confiabilidade, como Kiwa PVEL PQP e DEKRA.

Essa comparação mostra que, enquanto o teste de impacto de granizo da IEC 61215 verifica a integridade mecânica mínima, programas independentes como Kiwa PVEL e DEKRA avaliam o impacto de granizo em combinação com fragilidades induzidas pelo envelhecimento, oferecendo uma simulação muito mais realista das condições de campo.

Em especial, níveis mais altos de energia de impacto e etapas de pré-envelhecimento permitem identificar mecanismos de dano — como formação de microfissuras, enfraquecimento das interconexões das células e perda de potência tardia — que nem sempre são capturados pelos ensaios IEC isoladamente.

Desempenho dos módulos da Astronergy em programas da DEKRA, PVEL e RETC

A Astronergy adota uma abordagem de engenharia no design e na fabricação de módulos que vai além do simples atendimento aos requisitos IEC, buscando maior durabilidade mecânica e elétrica.

Como evidência concreta dessa abordagem, a Astronergy recebeu o prêmio Top Performer nove vezes no Product Qualification Program da Kiwa PVEL, incluindo testes multiestrés relacionados ao impacto de granizo. Esse reconhecimento não é concedido com base no desempenho em um único teste, mas sim a módulos que mantêm desempenho de longo prazo sob sequências combinadas de estresse.

Além dos testes da PVEL, a resistência ao impacto de granizo dos módulos da Astronergy também foi verificada pela DEKRA, uma organização internacional independente e acreditada de testes. Nos ensaios da DEKRA, esferas de gelo com diâmetro de 35 mm são aplicadas à superfície do módulo em velocidades de aproximadamente 28 m/s, representando um perfil de estresse mais condizente com as condições reais de campo. Esses testes oferecem uma avaliação detalhada do comportamento pós-impacto do vidro, das células e da integridade da laminação, demonstrando que os módulos da Astronergy não apenas superam os limites padrão, mas também mantêm estabilidade estrutural e elétrica sob impactos mecânicos de alta energia.

Além disso, a Astronergy recebeu o título de Overall Highest Achiever em avaliações abrangentes de confiabilidade conduzidas pela RETC, centro de testes em energia renovável afiliado ao grupo alemão VDE. A metodologia da RETC vai além dos limites da IEC e coloca o desempenho em campo no centro de sua estrutura de avaliação.

Implicações financeiras da resistência ao granizo sob a perspectiva do investidor

Do ponto de vista do investidor, a resistência ao impacto de granizo representa muito mais do que a prevenção da quebra do vidro. A questão crítica está nos efeitos de longo prazo dos danos latentes causados pelo granizo sobre a geração de energia, o performance ratio (PR) e o fluxo de caixa.

Microfissuras e interconexões enfraquecidas resultantes de eventos de granizo podem ampliar a diferença entre as estimativas de geração P50 e P90, aumentar as faixas de incerteza e, consequentemente, elevar os custos de financiamento. Módulos que comprovam seu desempenho além dos padrões IEC por meio de programas como DEKRA, PVEL e RETC reduzem essa incerteza e oferecem aos investidores um perfil de retorno mais previsível e seguro.

Conclusão: resistência ao impacto de granizo é mais do que um teste

O teste de impacto de granizo não é apenas uma verificação mecânica da confiabilidade dos módulos fotovoltaicos, mas um pilar fundamental para assegurar a geração de energia no longo prazo. A abordagem de design da Astronergy — validada pela certificação da DEKRA, confirmada por nove reconhecimentos como Top Performer da Kiwa PVEL e reforçada pelo título de Overall Highest Achiever da RETC — reflete uma estratégia de verificação em múltiplas camadas.

Para os investidores, isso se traduz em menor incerteza de desempenho, maior bancabilidade e uma estrutura financeira mais segura no longo prazo. Os módulos fotovoltaicos da Astronergy incorporam uma abordagem de engenharia apoiada por testes independentes, com o objetivo de minimizar os impactos de longo prazo no desempenho em campo causados por tensões ambientais súbitas, como o impacto de granizo.