Simulação de Impacto em Placas Solares: Como a VirtualCAE avalia a resistência
- VirtualCAE
- 22/06/2026
- Blog
- HyperMesh, HyperWorks, Método dos Elementos Finitos, Radioss
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Como prevemos danos em módulos fotovoltaicos, reduzimos testes físicos e aumentamos a confiabilidade do projeto por meio de simulação explícita de impacto.
Introdução
A expansão da energia solar tem impulsionado o desenvolvimento de módulos fotovoltaicos cada vez mais eficientes e duráveis. No entanto, a exposição constante às condições climáticas faz com que esses sistemas estejam sujeitos a diversos tipos de carregamentos ambientais, entre eles o impacto de granizo e pássaros, considerado uma das principais ameaças à integridade dos painéis solares.
Em regiões suscetíveis a tempestades severas, impactos de granizo podem causar danos significativos ao vidro protetor, gerar microfissuras nas células fotovoltaicas e comprometer o desempenho energético do sistema ao longo do tempo. Diante desse cenário, fabricantes e desenvolvedores buscam métodos mais eficientes para avaliar a resistência dos módulos ainda nas fases iniciais de projeto.
A simulação computacional surge como uma solução estratégica para reproduzir virtualmente esses eventos, permitindo analisar o comportamento estrutural dos painéis sob diferentes condições de impacto sem a necessidade de múltiplos protótipos físicos. Utilizando ferramentas como o Altair HyperWorks, o time de projetos da VirtualCAE consegue prever falhas, reduzir custos de desenvolvimento e aumentar a confiabilidade dos produtos antes de sua fabricação.
Embora os painéis solares sejam projetados para suportar condições ambientais adversas, eventos climáticos extremos podem gerar cargas muito superiores às encontradas em condições normais de operação.
A severidade dos danos provocados pelo granizo depende de diversos fatores, como tamanho da pedra de granizo, velocidade de impacto, espessura do vidro frontal, tipo de célula fotovoltaica utilizada, processo de laminação do módulo, configuração estrutural da moldura, ângulo de instalação do painel.
Cinemática global da pedra de granizo – By Siemens
Mesmo quando não ocorre a quebra visível do vidro, impactos podem provocar microtrincas nas células solares, resultando em perda gradual de eficiência e redução da vida útil do sistema.
A utilização de simulações estruturais permite reproduzir virtualmente cenários de impacto e compreender o comportamento dos componentes do módulo fotovoltaico durante o evento. Entre os principais benefícios estão a redução da necessidade de protótipos físicos, identificação precoce de falhas de projeto, avaliação de diferentes configurações estruturais, redução de custos de desenvolvimento, aceleração do ciclo de validação e maior confiabilidade dos produtos finais.
Além disso, a engenharia assistida por computador permite avaliar dezenas de cenários em um curto período de tempo, algo inviável por meio de testes físicos convencionais.
Fluxo de simulação da VirtualCAE
Essa aplicação demonstra o ecossistema HyperWorks para analisar o impacto de granizo em um painel solar completo. O processo foi dividido em três etapas principais:
Preparação do modelo com HyperMesh
A primeira etapa consiste na preparação da geometria e geração da malha de elementos finitos.
Recursos avançados permitem:
- Reconhecimento automático de componentes semelhantes por meio do ShapeAI;
- Geração automatizada de malhas com o BatchMesher;
- Criação rápida de conexões estruturais utilizando Connectors.
Essas funcionalidades reduzem significativamente o tempo de preparação dos modelos e garantem maior consistência entre diferentes estudos.
Preparação da geometria – By Siemens
Simulação dinâmica com Radioss: Após a preparação do modelo, a análise é executada utilizando o solver explícito Radioss, amplamente empregado em eventos altamente dinâmicos. O Radioss é capaz de representar fenômenos complexos como contato entre corpos grandes deformações, fratura de materiais, absorção de energia durante o impacto, comportamentos não lineares.
Como a VirtualCAE avalia os resultados: Após a execução da análise, os resultados são avaliados no HyperView. A ferramenta permite visualizar: Distribuição de tensões; Campos de deformação; Propagação de danos; Comportamento do vidro; Resposta estrutural da moldura.
Nível de tensão nos componentes do painel solar após impacto – By Siemens
Essa etapa fornece informações fundamentais para a tomada de decisões de engenharia e para a otimização do projeto.
Principais resultados observados
A análise mostrou que o impacto do granizo provocou danos localizados na região atingida do vidro frontal, permitindo visualizar a evolução das trincas e a distribuição de tensões durante todo o evento. Por outro lado, os componentes estruturais do painel apresentaram níveis de tensão inferiores aos limites de escoamento do material, indicando que a estrutura principal permaneceu íntegra mesmo após o impacto. Esse tipo de informação é extremamente valioso para os fabricantes, pois permite identificar quais componentes necessitam de reforço e quais já possuem resistência adequada para suportar condições severas de operação.
CONCLUSÃO
À medida que a energia solar se consolida como uma das principais fontes renováveis do mundo, garantir a durabilidade e a confiabilidade dos módulos fotovoltaicos torna-se um fator estratégico para fabricantes e desenvolvedores.
O trabalho de simulação de impacto em placas solares realizado pela VirtualCAE oferece uma abordagem eficiente para avaliar a resistência dos painéis frente a eventos severos, como tempestades de granizo. Com a integração entre HyperMesh, Radioss e HyperView, é possível prever falhas, compreender mecanismos de dano e otimizar projetos ainda nas fases iniciais de desenvolvimento.
Além de reduzir custos e acelerar o processo de validação, a simulação permite desenvolver produtos mais robustos, confiáveis e preparados para enfrentar os desafios impostos pelas condições climáticas reais, contribuindo para a expansão sustentável e segura da energia solar.
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