No âmbito das instalações solares fotovoltaicas, e à semelhança de outras, o mais importante, depois do próprio motor gerador de energia – ou seja, painéis solares e inversores fotovoltaicos –, é o sistema de fixação que irá proporcionar um suporte seguro a toda a instalação fotovoltaica. À estrutura cabe dar um óptimo rendimento aos painéis solares, com a sua inclinação ideal, e dar também um suporte que permita aos módulos FV resistir às inclemências meteorológicas; e, acrescentando elementos de segurança, pode ainda suportar outros tipos de inclemência – a dos amigos do alheio.

Actualmente todos conhecemos os dois tipos de instalações fotovoltaicas que existem, tendo em conta o lugar onde se situam: solos rústicos e coberturas.

As estruturas em solos rústicos, aquelas que, consoante a experiência e de acordo com o novo decreto, entraram em período de extinção, pelo menos no que diz respeito à ligação à rede, são as mais completas, como também o é o seu sistema de ancoragem. Há que ter em conta que não existem elementos onde possam ser fixadas, como nas coberturas, vigas, pórticos… E também não há elementos que possam ser aproveitados para se reduzir a estrutura, visando dar aos painéis solares a elevação prevista. Pode-se dizer que, neste caso do solo rústico, é necessário criar uma estrutura de suporte no seu sentido mais amplo.

A concepção das estruturas de solo rústico carece de especial cuidado, dado que os fenómenos meteorológicos, tais como a neve e, sobretudo, o vento, as afectam mais por estarem mais expostas, em campo aberto. É conveniente avaliar bem os valores de carga da neve, a zona de vento, a altitude do terreno e, em certos casos que depois veremos, será necessário, também, fazer um estudo geológico do terreno.

Existem inúmeros sistemas de montagem que oferecem soluções para este tipo de estruturas – podem ser de aço galvanizado ou de alumínio, mas o seu denominador comum é a utilização de perfis com grande resistência às cargas, que permitem a colocação dos painéis fotovoltaicos com pórticos ou pontos de apoio mais distanciados entre si. Conseguem-se, assim, por outro lado, montagens mais rápidas e com menos fixações.

A forma clássica de fixar estas estruturas ao solo é as sapatas de betão, que se colocam ao longo de uma fileira de módulos solares, sendo os pórticos ancorados às mesmas.

Por outro lado, temos a fixação através de hastes de ancoragem, que consiste em alguns elementos cilíndricos de aço galvanizado, de cerca de 1.500 mm, terminados em ponta e com uma rosca que ajuda a efectuar a sua ancoragem. É para este tipo de fixação que se torna necessário o estudo geológico do terreno, o que é óbvio, pois vamos cravar escoras de metro e meio de comprimento ao longo de toda a instalação fotovoltaica. Este tipo de fixações tem proliferado nos últimos anos, graças à consciência ecológica que leva a não vazar betão em áreas não urbanizadas e, diga-se de passagem, também para cumprimento de normativas ambientais do tipo ISO 14001, etc.

Prós e contras dos dois tipos de ancoragem: No caso do betão, poupa-se material de estrutura, mas a despesa em obra civil aumenta consideravelmente. Por outro lado, as hastes de ancoragem exigem a utilização de maquinaria especial para a sua cravação e um estudo geológico do terreno. E um ponto a considerar na colocação das hastes de ancoragem, é que estas são de aço galvanizado e, especialmente quando o resto da estrutura é de alumínio, torna-se necessário isolar ambos os materiais com fita adesiva de neoprene, por exemplo, para evitar o temível par galvânico.

Abordamos agora as estruturas e ancoragens em coberturas. Aqui as soluções são inumeráveis, como também o são os tipos de telhado que é possível encontrar. À semelhança do solo rústico, as estruturas podem ser construídas em aço galvanizado ou em alumínio. O alumínio é 300% mais leve do que o aço, facto que deve ser bastante considerado para não se sobrecarregar a cobertura. Sem prejuízo de todas estas possibilidades que temos ao nosso alcance, distinguem-se dois grandes grupos, atendendo à tipologia do telhado: plano ou inclinado.

No caso dos telhados planos, normalmente terraços transitáveis pavimentados com tela asfáltica, betão, cobertura do tipo deck, etc., o que se privilegia é a estanquidade das fixações, já que são áreas onde a água da chuva não escoa com a mesma facilidade que nos telhados inclinados, podendo ficar estagnada momentaneamente e, desse modo, infiltrar-se pelas pequenas fendas que se encontrem no ponto de ancoragem. Nestes casos, é evidente que a estrutura deverá dar toda a inclinação necessária ao módulo solar, já que não é possível aproveitar a inclinação da cobertura.

Nestas situações, pode-se fixar a estrutura ao telhado através de perfurações, elemento de sujeição e uma posterior selagem, o que é pouco recomendável, pois unicamente profissionais muito qualificados podem fazer aqui um bom trabalho; também é muito complicado garantir a estanquidade das fixações durante 25 anos.

Por outro lado, existem as soluções das estruturas contrapesadas, às quais se acrescenta um complemento em forma de calha ou receptáculo na parte inferior da estrutura, onde é possível colocar ladrilhos, pedras, sacos de areia, etc., que funcionem como lastro para todo o sistema FV. Nestes casos, há que prestar atenção ao estudo das cargas de vento e de neve que a estrutura irá suportar, devendo-se conhecer o peso necessário destes elementos, assim como a sobrecarga máxima da cobertura, a fim de não surgirem surpresas desagradáveis para os prováveis habitantes da parte inferior do telhado.

Uma outra forma, também efectiva, mas menos limpa do que a colocação de contrapesos, é a “fabricação” no local de blocos de betão de obra. Atendendo às necessidades, é calculado o tamanho dos blocos, assim como a localização dos mesmos, ancorando-se a estrutura a eles por meio dos habituais parafusos expansivos, por exemplo. Esta pequena construção de betão ajuda também a compensar os desníveis do terraço. O único inconveniente é o custo da mão-de-obra que este processo comporta.

Há um tipo de coberturas planas que têm um recobrimento de gravilha, que serve para proteger a tela asfáltica que está por baixo. Este elemento, longe de ser um estorvo aquando da instalação dos painéis solares, é uma possível solução para a fixação da estrutura. Pode-se utilizar a própria gravilha como lastro da instalação fotovoltaica, de maneira a não acrescentar carga à cobertura. Para isso existem uns painéis de polietileno (PET) de, mais ou menos, 1.000×1.000mm, de forma ondulada, que se colocam debaixo da gravilha: afasta-se a mesma, coloca-se o painel de PET, faz-se a ancoragem da estrutura a este painel e, de seguida, cobre-se novamente com a gravilha. Esta é uma das opções mais limpas. Há que ter em conta a espessura da camada de gravilha da cobertura e o diâmetro médio da pedra para estabelecer o peso que iremos colocar, e que cumprir os requisitos estáticos da instalação de energia solar.

Ultimamente, têm-se multiplicado as estruturas sem lastro e sem fixação à cobertura. São estruturas que elevam o módulo muito pouco – 10º – e que estão resguardadas pelos lados com chapas metálicas que servem de protecção para evitar que o vento entre e levante o painel FV. Nesta montagem, encontram-se também perfis colocados entre as filas de painéis fotovoltaicos, perpendicularmente e ao longo de toda a montagem, fazendo com que toda a instalação solar completa seja só uma e evitando deslocações laterais. Para impedir este tipo de deslocações, também se utiliza a ancoragem com cabos de aço aos muretes que rodeiam a cobertura.

Este tipo de montagens trouxe a solução para os telhados em que, por um lado, é impossível fazer furos na cobertura e, por outro, não podem suportar cargas excessivas.

Nos telhados inclinados não há tantos problemas com os furos feitos nos mesmos, mas, ainda assim, há que proceder com muito cuidado.

Entre os telhados inclinados, existem os típicos telhados de telha, muito comuns em toda a Europa e um pouco menos nestas latitudes ibéricas. Para a fixação, nestes casos, existe a peça universal que é a salvatelha, em forma de gancho, que já conhecemos, um grampo com várias curvaturas e uma base robusta; assim, levanta-se a telha, fixa-se a peça, e torna-se a colocar a telha, ficando apenas visível uma parte muito pequena, onde serão fixados os perfis que irão segurar os geradores solares. É uma fixação muito simples e limpa e os módulos ficam coplanares ao telhado. É a opção mais recomendável, já que costumam ser telhados com inclinação bastante, devendo apenas haver o cuidado de que fique espaço suficiente por baixo para a refrigeração dos módulos e, assim, não haver perda de rendimento devido a temperaturas extremas.

Por último, restam os telhados inclinados de coberturas industriais, onde mais têm surgido as instalações solares no nosso país.

Neste caso, dever-se-á procurar os elementos estruturais da nave, de forma a fazer-se as ancoragens nos mesmos – vigas, pórticos, etc. Devemos ter em conta que a chapa é apenas um invólucro da própria estrutura, pelo que não oferece garantias de fixação. Outro aspecto importante é fixar os parafusos  auto-perfuradores, sempre que possível, pela zona das cristas da chapa trapezoidal. Caso seja deste tipo, evitar-se-á a probabilidade de surgirem goteiras. Aproveitando a pequena inclinação que têm estes telhados, pode-se reduzir bastante a inclinação efectiva da própria estrutura sem os afectar – mais ou menos, 30º de inclinação ideal do módulo.

Para concluir, podemos ainda referir os casos de estruturas de integração sobre telhados inclinados ou fachadas. Estas consistem na substituição de elementos de construção, tais como telhas ou ladrilhos cerâmicos, pelos próprios painéis solares.

As estruturas sobre mastros são casos muito especiais que não costumam verificar-se em instalações fotovoltaicas de ligação à rede; é uma estrutura mais comum nas instalações isoladas para bombas de rega, dispositivos meteorológicos, etc.