Progresso gradual no enfrentamento de três desafios principais da indústria de coletores solares planos

Os coletores solares de placa plana, um tipo essencial de aquecedor solar de água, estão a ganhar cada vez mais atenção em todo o mundo graças ao seu funcionamento fiável, adaptabilidade arquitetónica e apelo estético. Embora os sistemas de tubos de vácuo tenham historicamente dominado o mercado chinês — com vendas de 38 milhões de metros quadrados em 2015 (87,36% de quota de mercado) — os sistemas de placas planas representaram apenas 5,5 milhões de metros quadrados (12,64%). Em contraste, na Europa e na América do Norte, os coletores de placa plana detêm cerca de 90% do mercado e são, sem dúvida, o produto principal.

Este contraste sublinha tanto os desafios como as oportunidades para a tecnologia de placas planas na China. Com eficiências de utilização de energia acima dos 76%, padrões de segurança mais elevados, maior durabilidade e uma vida útil mais longa, os sistemas solares de placas planas estão posicionados para conquistar uma fatia crescente do mercado doméstico. No entanto, apesar destas vantagens, o setor chinês de coletores de placas planas continua a enfrentar problemas de longa data: desenvolvimento tecnológico lento, capacidade de inovação insuficiente e concorrência persistente, baseada na baixa qualidade e preço.

As discussões do setor e os insights de especialistas sugerem que houve progressos significativos no tratamento destas questões, particularmente em três áreas inter-relacionadas: design de produtos, gestão de água nebulizada e tecnologia de vedação.

1. Design de produto: ir além da imitação em direção à inovação

O design do produto representa a base do desempenho do coletor. Tal como sublinham os especialistas da indústria, o design dos colectores é há muito um elo fraco no sector das placas planas da China. Demasiadas empresas dependem fortemente da imitação, o que conduz a um lento progresso tecnológico e a uma homogeneidade generalizada dos produtos.

Para quebrar este ciclo, as empresas precisam de melhorar as suas capacidades de I&D e inovação. Fundamental para a melhoria do desempenho é o desenvolvimento de revestimentos seletivos avançados, que influenciam diretamente a eficiência térmica. Os revestimentos devem satisfazer a procura do mercado, equilibrando parâmetros-chave como a absortância solar e a emitância térmica.

A BTE Solar, um dos dois maiores fabricantes mundiais de materiais e energia solar térmica, é atualmente a única empresa chinesa com capacidade de produção de revestimentos de dupla camada. A empresa fornece revestimentos seletivos para a cor azul e preta para coletores planos. Embora os revestimentos pretos custem mais de 20% menos do que os revestimentos azuis tradicionais, oferecem quase a mesma eficiência, oferecendo aos clientes uma solução económica e de alto desempenho. Este duplo portfólio permite flexibilidade para atender às diferentes necessidades do mercado, seja dando prioridade à durabilidade, estética ou acessibilidade.

Por exemplo, os revestimentos azuis enfrentam tradicionalmente desafios com a resistência à névoa salina. No entanto, graças ao design de cavidade hermética com respirabilidade controlável, as membranas da BTE Solar conseguem estabilidade e desempenho a longo prazo em ambientes exigentes.

As principais preocupações incluem:

1. Materiais de suporte: A fibra de poliéster, frequentemente utilizada em folhas traseiras, perde o desempenho de isolamento acima dos 120 °C, mas mesmo os coletores de qualidade inferior podem ultrapassar esta temperatura durante a estagnação.

2. Vedantes e juntas: os materiais comuns de borracha EPDM degradam-se acima dos 150°C, ficando aquém dos rigorosos padrões de fiabilidade.

3. Integridade estrutural: temperaturas excessivas em marcha lenta podem causar deformação, fugas e delaminação das folhas traseiras.

A solução está no desenvolvimento de projetos que mantenham a selagem hermética da cavidade combinada com a respirabilidade controlável, garantindo que os materiais conseguem suportar a exposição ociosa e, ao mesmo tempo, evitando danos estruturais irreversíveis.

2. Névoa de água: alcançar a “respirabilidade” controlada

Em mercados avançados, os sistemas de placas planas dominam os projetos de aquecimento solar, especialmente em aplicações urbanas de grande altura. No entanto, a formação de água nebulizada continua a ser um problema universal que prejudica a eficiência e a vida útil. A acumulação de humidade reduz a absorção de calor, corrói os absorvedores e degrada o isolamento ao longo do tempo.

Uma análise de modos de falha e efeitos (FMEA) identificou as causas profundas da água nebulizada:

1. Absorção excessiva de humidade em materiais isolantes.

2. Vedação hermética insuficiente.

3.º Vias de ventilação inadequadas.

4. A humidade dentro do coletor tem origem em três fontes principais:

5. Humidade residual deixada durante a produção.

6.º Infiltração por infiltração externa.

7. Absorção de humidade da humidade ambiente.

Os designs tradicionais "não herméticos" deixam lacunas que funcionam como canais de respiração. Embora estas lacunas possam permitir a saída da humidade vaporizada sob o calor, o tamanho da lacuna é inconsistente e incontrolável — por vezes, demasiado pequeno para libertar vapor de água, por vezes, demasiado grande, criando vias de fuga permanentes.

Para resolver isto, a indústria está a adotar cada vez mais o princípio de “primeiro a vedação, depois a ventilação controlada”.

As saídas de ar unidirecionais permitem que a humidade evapore naturalmente à medida que a temperatura interior aumenta.

Os materiais de isolamento de baixa absorção minimizam as fontes de água dentro do coletor.

As membranas de PTFE (politetrafluoroetileno expandido) combinadas com materiais de fibra de bambu criam um sistema à prova de pó, água e respirável. Estas estruturas eliminam a humidade interior, mantendo o equilíbrio da pressão, evitando infiltrações e condensação.

Esta abordagem permite que os coletores mantenham um ambiente interior seco e estável, reduzindo eficazmente o risco de corrosão, degradação do isolamento e perdas de desempenho. Ao evitar a acumulação de humidade interna e condensação, a vida útil global do produto é significativamente prolongada, enquanto o desempenho térmico permanece estável e fiável mesmo sob condições de funcionamento desafiantes. Muitas empresas do setor consideram agora as cavidades herméticas com respirabilidade controlável não apenas uma atualização técnica, mas a direção inevitável para o desenvolvimento futuro de coletores de placa plana.

Com base nesta tendência de inovação, a BTE Solar tornou-se uma das principais fábricas especializadas em coletores solares térmicos de alta qualidade. Através de uma tecnologia avançada de membranas e de um design estrutural otimizado, a empresa consegue fabricar coletores efetivamente isentos de problemas relacionados com a humidade, garantindo durabilidade a longo prazo e um desempenho consistente em diferentes climas. Isto permite que os produtos da BTE Solar sejam amplamente aplicados em diversos mercados, desde edifícios residenciais a projetos comerciais e programas governamentais de grande dimensão.

Paralelamente, a BTE Solar conquistou diversas certificações internacionais, incluindo a ISO de gestão da qualidade, a conformidade com a CE e a prestigiada certificação Solar Keymark. Estas credenciais não só demonstram o forte compromisso da empresa com a segurança dos produtos, a fiabilidade e as normas ambientais, como também acrescentam valor aos clientes. Em muitas regiões, os governos e as concessionárias de serviços públicos oferecem incentivos financeiros ou subsídios para coletores solares de alta eficiência certificados. Ao escolher os sistemas da BTE, os desenvolvedores e distribuidores de projetos podem qualificar-se para estes programas mais facilmente, obtendo, em última análise, maiores retornos sobre o investimento e, ao mesmo tempo, apoiando a transição para a energia limpa.

Em resumo, com coletores solares de placa plana certificados de alta eficiência que combinam tecnologia de vedação avançada, excelente saída térmica e fiabilidade duradoura, a BTE Solar ajuda os seus parceiros a maximizar o desempenho do aquecimento e o acesso a benefícios baseados em políticas, fortalecendo a competitividade no atual mercado global de energia renovável.

3. Tecnologia de vedação: reforço das estruturas para maior fiabilidade 

A vedação continua a ser um dos fatores mais decisivos para garantir o desempenho e a segurança a longo prazo dos sistemas solares térmicos. Mesmo com absorvedores altamente eficientes e revestimentos seletivos avançados, a fiabilidade global de um coletor solar pode ser comprometida se a vedação for inadequada. As juntas de estrutura mal executadas ou a fraca colagem entre a camada inferior e o invólucro resultam frequentemente na penetração de vapor de água, corrosão das peças metálicas, degradação do isolamento térmico e, eventualmente, redução da vida útil de todo o sistema. Para os clientes e fabricantes, dominar a tecnologia de vedação já não é opcional — é um requisito essencial para a competitividade. 

Tradicionalmente, a maioria das estruturas de armação contava com uma combinação de revestimentos adesivos, fitas de vedação de dupla face ou bandas de pressão com alavanca. Neste design amplamente utilizado, a chapa traseira é inserida no que é conhecido como uma estrutura de "boca de jacaré", onde é pressionada firmemente por uma máquina especializada em chapa traseira e posteriormente fixada no lugar com suportes de ângulo internos ou conectores de canto. Em comparação com as armações rebitadas anteriores, esta abordagem representa um progresso significativo: oferece um ajuste mais uniforme, melhora a resistência básica às intempéries e ajuda a agilizar a produção em massa. No entanto, apesar destas melhorias, estas estruturas não cumprem frequentemente os requisitos herméticos cada vez mais exigentes dos sistemas solares térmicos atuais. 

As limitações tornam-se especialmente visíveis em dois pontos críticos: as juntas de canto de 45° e as zonas de engate linear da boca de jacaré. Nestes locais, as lacunas microscópicas são difíceis de eliminar completamente. Com o tempo, a dilatação térmica, a vibração e o stress externo podem agravar estas lacunas, comprometendo a planura geral e permitindo que o ar ou o vapor de água se infiltrem no interior do coletor. Este risco é particularmente evidente em painéis de placa plana de grande área, onde até mesmo pequenas deformações são amplificadas. Além disso, o design mecânico da boca de jacaré exige a utilização de materiais mais espessos e pesados ​​para manter a resistência estrutural. Embora isto melhore a rigidez, aumenta inevitavelmente o consumo de matéria-prima e os custos de fabrico, colocando pressão adicional sobre os produtores que procuram equilibrar o desempenho e o preço.

Para enfrentar estes desafios persistentes, as empresas e equipas de I&D com visão de futuro têm explorado ativamente estratégias de vedação mais fiáveis. Diversas abordagens promissoras estão a moldar o setor: 

1. Projetos de suportes de ângulo externo: Ao mover o ponto de vedação para fora da interface absorvedor primário-folha traseira, estes projetos simplificam os requisitos geométricos de vedação hermética e reduzem significativamente a probabilidade de micro-lacunas ocultas nas juntas de canto. 

2. Aplicação contínua de adesivo: Em vez de montar quadros segmentados com pontos de colagem discretos, novas linhas de produção estão a começar a aplicar adesivos num processo contínuo num quadro integrado. Isto não só melhora a uniformidade e a planura da vedação, como também garante um alinhamento mais forte e elimina as junções fracas. A contrapartida, no entanto, é a necessidade de grandes investimentos em equipamentos de precisão e automação. 

3.º Adesivos de silicone avançados: Com uma elasticidade e resiliência excecionais, os adesivos à base de silicone mantêm a eficácia da vedação numa gama de temperaturas de funcionamento excecionalmente ampla — de -55 °C a 210 °C. Isto garante um desempenho fiável mesmo em climas adversos com fortes oscilações de temperatura, tempestades de areia ou humidade elevada. 

4.º Nervuras de reforço e suportes de placas absorventes: Ao aumentar a resistência da estrutura e evitar empenamentos ou deformações, estas melhorias mecânicas contribuem diretamente para a integridade da vedação a longo prazo. Uma placa absorvedora bem apoiada distribui a tensão de forma mais uniforme, reduzindo a possibilidade de fadiga e fugas da vedação. 

Em conjunto, estas inovações destacam o progresso contínuo da indústria solar térmica em direção a um equilíbrio delicado entre a capacidade de fabrico, o controlo de custos e a fiabilidade hermética. Para os utilizadores finais, uma melhor vedação traduz-se numa maior confiança na durabilidade do sistema, em menores custos de manutenção e numa maior vida útil. Para os fabricantes, dominar técnicas avançadas de vedação é uma forma de diferenciar os seus produtos, reduzir os riscos de garantia e construir uma relação de confiança mais forte com os clientes internacionais.

Olhando para o futuro: rumo a uma indústria de pratos planos mais competitiva

A evolução da indústria de coletores solares planos da China está a ocorrer por fases. O setor já ultrapassou a fase de imitação generalizada, registando progressos tangíveis na inovação de design, mitigação de água nebulizada e tecnologias de vedação.

Como líder global em energia solar térmica, a BTE Solar combina uma tecnologia avançada de revestimento seletivo com uma vasta experiência em projetos internacionais. Com as suas linhas de produção exclusivas de revestimento de camada dupla e opções de membrana flexível, a empresa está a ajudar parceiros em todo o mundo a melhorar a estabilidade térmica, a fiabilidade e a relação custo-benefício nas suas soluções de aquecimento solar de água.

Para as empresas que exploram sistemas de recolha de placas planas de alta qualidade ou procuram oportunidades de colaboração a longo prazo, a BTE Solar aceita consultas e parcerias para expandir em conjunto o mercado de energia limpa.