1-Energia Solar fotovoltaica -Rev 03-15s (1)

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SISTEMAS DE ENERGIA 
SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Eng. Carlos Alberto Alvarenga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0315s 
 
 
 
 
Solenerg Engenharia 
Fone: (31) 3262 1534 - E-mail: cursos@solenerg.com.br - Web site: www.solenerg.com.br 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
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SUMÁRIO 
 
 APRESENTAÇÃO 
1 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA..................................................................................................... 5 
2 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO MUNDO ........................................................................... 17 
3 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL ............................................................................ 21 
4 O MÓDULO FOTOVOLTAICO ................................................................................................................. 26 
5 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÔNOMOS ...................................................................................... 35 
6 PROJETO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÔNOMOS COM BATERIAS ........................... 49 
7 GERADORES FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE ............................................................... 60 
8 PROJETO DE MICRO GERADOR CONECTADO À REDE ................................................................. 68 
9 PROCEDIMENTOS PARA ACESSO À REDE ......................................................................................... 79 
10 INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ............................................. 84 
 
REFERÊNCIAS E SÍTIOS DE INTERESSE NA WEB 
 
Anexo: Requisitos para a conexão de acessantes ao sistema de distribuição Cemig – 
 Conexão em baixa tensão 
 
 
 
 
 
 
 
 
Textos e Figuras desta publicação poderão ser reproduzidos desde que citada a fonte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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APRESENTAÇÃO 
 
A presente publicação apresenta um conjunto básico de informações sobre a tecnologia 
fotovoltaica com o objetivo de dar ao participante do curso de energia solar fotovoltaica promovido 
pela Solenerg Engenharia uma visão geral dos aspectos relacionados ao aproveitamento dessa 
fonte fantástica de energia que nos foi legada e que seguramente terá um papel crescente no 
desenvolvimento humano. Não houve a intenção de varrer toda a gama de assuntos relacionados, 
devido a sua vastidão. Entretanto, as principais aplicações estão abordadas, algumas delas de 
forma mais aprofundada. Ao final da publicação estão apresentados alguns sites úteis, que 
poderão ser consultados pelos participantes do curso para assuntos específicos de seu interesse e 
também alguns catálogos de equipamentos. 
Considerando a formação do autor, engenheiro eletricista, especialista na área de energia 
solar fotovoltaica, procurou-se enfocar o assunto dentro da ótica da engenharia e tomando como 
base as experiências vividas pelo mesmo na Companhia Energética de Minas Gerais no setor de 
desenvolvimento energético e na empresa Solenerg Engenharia. São apresentadas características 
técnicas de sistemas e equipamentos utilizados no aproveitamento da energia solar para gerar 
eletricidade utilizando a tecnologia fotovoltaica e as principais aplicações. A abordagem da 
publicação é técnica e realista, mostrando as grandes vantagens do uso da energia solar 
fotovoltaica, mas apresentando também as dificuldades e os desafios. 
O texto conta também com a colaboração importante de dezenas de alunos que elaboraram 
trabalhos de fim de curso de especialização lato sensu da Universidade Federal de Lavras sob a 
orientação do autor e que se encontram disponíveis para consultas no site da Solenerg Engenharia 
e também dos alunos dos diversos cursos de extensão realizados em Belo Horizonte e outros 
estados pela Solenerg Engenharia. 
O objetivo maior da publicação será alcançado na medida em que seus leitores usarem as 
informações oferecidas no encaminhamento de iniciativas estimuladas pela realização do Curso de 
Energia Solar Fotovoltaica. 
O autor agradece as sugestões para o aperfeiçoamento do texto, que poderão ser incluídas 
em futuras edições. 
 
 
 
 
 
 
Carlos Alberto Alvarenga 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
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1 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
1.1 APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR 
O Sol é responsável pelo fornecimento da quase totalidade da energia consumida pela 
humanidade desde seus primórdios. A energia armazenada pelas plantas através da fotossíntese 
que garante a vida na Terra, as modernas hidrelétricas cujas represas são abastecidas graças ao 
ciclo das águas provocado pela evaporação, os cata-ventos e geradores eólicos acionados pela 
força dos ventos produzidos pelas diferenças de temperatura da atmosfera, os combustíveis 
fósseis gerados a partir de resíduos orgânicos de tempos primitivos, são exemplos incontestáveis 
de nossa dependência energética do Sol. 
O homem tem feito uso, ao longo dos tempos, desta fonte formidável de energia, que 
abastece seu próprio corpo ao ingerir os alimentos. Com o tempo foi aprendendo a multiplicar a 
própria energia corporal ao usar os animais de carga, ao usar os barcos à vela em vez dos remos, 
ao produzir vapor e acionar suas máquinas, evoluindo sempre até atingir a sofisticação da 
eletricidade e dos modernos motores com seus controles eletrônicos. 
Uma das bases da vida moderna é a utilização maciça e generalizada da energia. Iniciando-
se pelos eletrodomésticos que facilitam nossa vida, passando pelos transportes, pela indústria, 
pela agricultura que produz nosso alimento, pelos meios de comunicação, observa-se que a 
energia está presente em nossa vida diária desde quando levantamos pela manhã até quando 
vamos dormir à noite. Ela é um conforto e uma necessidade que o homem moderno já não pode 
prescindir. 
Entretanto, em todo o mundo, levanta-se um clamor contra a agressão ao meio ambiente 
que a vida moderna tem provocado, principalmente a originada da geração, transmissão e 
distribuição da energia. Aspira-se aos progressos que a tecnologia proporciona, mas rechaçam-se 
seus efeitos maléficos, principalmente aqueles que deterioram o ambiente onde o homem vive. A 
mais nobre das energias, a eletricidade, para ser produzida gera efeitos colaterais. Desde as terras 
inundadas pelas hidrelétricas, o represamento dos rios, a poluição e a emissão de CO2 provocadas 
pelas usinas térmicas, os riscos da geração nuclear e até a poluição visual das linhas e redes de 
distribuição, existe sempre um aspecto indesejado. 
O sonho da energia limpa, entretanto, persiste na mente de muitos. E o avanço da 
tecnologia, nesse inicio de século, está reservando ao homem uma grata surpresa: a geração de 
calor e eletricidade no próprio ponto de consumo, evitando-se tanto os problemas ambientais da 
geração convencional quanto à extensão das onerosas e incômodas linhas elétricas para 
transporte da energia. 
A fonte dessa energia é o Sol. A captação é realizada utilizando-se tanto os coletores 
solares para geração de calor quanto às células fotovoltaicas que transformam diretamente a 
radiação solar em eletricidade, sem produção de nenhum tipo de resíduo. Sem fumaça, sem partes 
móveis, sem barulho. Coletores solares e painéis com células fotovoltaicas, instalados sobre ou 
integrados ao telhado de uma residência podem fornecer todo o calor e toda a energia elétrica que 
é necessária para as necessidades dos moradores. 
No Brasil, país tropical, essa tecnologia encontra um campo propício, muito sol, grandes 
áreas e muita necessidade de energia, tanto para o sistema elétrico integrado quanto para locais 
 
 
6 
isolados e distantes da rede elétrica. 
A casa solar autônoma energeticamente não é um sonho. Existem centenasde milhares 
dessas casas espalhadas pelo mundo, muitas delas aqui no Brasil. São pequenas casas, situadas 
em locais remotos, às vezes de difícil acesso. As redes elétricas estão distantes, mas as famílias 
que lá residem assistem normalmente aos programas de televisão, ouvem música pelo rádio, à 
noite conversam sob a luz brilhante de lâmpadas fluorescentes. Em muitas, uma motobomba 
elétrica bombeia água de uma cisterna para um reservatório elevado disponibilizando água 
encanada em casa e até se ter uma horta irrigada. Mais conforto, mais saúde, mais qualidade de 
vida. 
A utilização da energia solar de uma forma direta, principalmente através de coletores 
solares e células fotovoltaicas, apresenta-se, portanto, como uma nova forma de aproveitamento 
dessa fonte, que tem a grande vantagem de ser inesgotável, se considerarmos os parâmetros de 
tempo terrestres. Além disso, a crescente demanda mundial de energia, o progressivo 
esgotamento das fontes de energia não renováveis e o problema ambiental que se apresenta como 
uma questão cada vez mais importante para o futuro da humanidade colocam a energia solar como 
uma alternativa promissora e que seguramente ocupará um lugar de destaque neste milênio. 
Existem, entretanto, algumas características e limitações desse tipo de aproveitamento 
energético que é preciso levar em conta. A radiação solar não está presente todo o tempo, existe o 
ciclo natural do dia e da noite, existem os períodos chuvosos ou nublados. Por isso, em sistemas 
isolados e autônomos, que dependem somente dessa fonte energética, é necessário armazenar a 
energia em acumuladores térmicos ou em baterias elétricas, armazenando-a durante os períodos 
ensolarados para usá-la nos períodos sem insolação. Além disso, apesar da energia solar ser 
gratuita, seus equipamentos ainda são relativamente caros, o que implica na necessidade de uso 
eficiente da energia gerada, usando-se, por exemplo, lâmpadas fluorescentes de maior eficiência. 
Outro exemplo importante é o aquecimento da água, que se torna muito mais conveniente quando 
feito diretamente com os aquecedores solares, ao invés de gerar eletricidade para alimentar um 
aquecedor elétrico. 
1.2 GERAÇÃO DE ELETRICIDADE COM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
A conversão da energia solar diretamente em eletricidade, em um processo limpo, silencioso 
e realizado no próprio local do consumo vai ao encontro de uma grande aspiração da sociedade 
moderna. Principalmente em uma época em que os principais processos de produção e transporte 
da eletricidade são alvos de críticas, devido aos impactos ambientais que provocam. A produção 
de eletricidade por meio de geradores fotovoltaicos já é, hoje, uma realidade técnica e econômica 
que se espalha pelo mundo e que agora começa a se difundir pelo Brasil. 
O Brasil, considerando a sua extensão territorial, as características de dispersão de sua 
população e o elevado nível de radiação solar, está seguramente destinado a ser um grande 
usuário dessa tecnologia. Observa-se, principalmente nas regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste, 
um significativo número de pessoas residindo em locais isolados e distantes da rede elétrica 
existente. O atendimento de muitos deles por meio da extensão da rede mostra-se inviável a curto, 
médio e, mesmo, longo prazos, tendo em vista o baixo consumo previsto, o alto custo de instalação 
e a ausência de rentabilidade. A alternativa fotovoltaica pode se revelar, em muitos casos, como 
uma alternativa factível e de menor custo que a extensão da rede, podendo viabilizar, em prazos 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
7 
relativamente curtos, o atendimento a essa população. 
Por outro lado, a geração de eletricidade para conexão à rede elétrica a partir da tecnologia 
fotovoltaica se constitui uma forma complementar de geração de baixo impacto ambiental, na qual 
a eletricidade é produzida próximo de onde é consumida e que se apresenta cada vez mais atrativa 
considerando as reduções de custos dos últimos anos. A expectativa é que, com alguns incentivos, 
ela se torne cada vez mais competitiva com as outras fontes representando um importante reforço 
energético para o sistema brasileiro interligado. 
Os geradores fotovoltaicos apresentam nível elevado de confiabilidade operacional, não são 
agressivos ao meio ambiente, permitem a eletrificação de residências remotas, contribuindo para 
fixar as pessoas em seus locais de origem e a melhoria imediata das condições de vida das 
comunidades e também podem se constituir em um importante reforço para a geração de 
eletricidade para o sistema elétrico interligado. Mas, somente agora o governo e as 
concessionárias de eletricidade estão despertando para as potencialidades dessa tecnologia, 
possibilitando o início de significativos programas de disseminação tanto em nível de eletrificação 
rural quanto de micro e mini geração distribuída. 
Os capítulos a seguir fornecem informações básicas sobre esta nova tecnologia e sobre os 
sistemas que foram concebidos para adaptar as características da fonte energética solar às 
necessidades humanas e sobre as principais aplicações atuais no Brasil, tanto as relacionadas 
com uso de geradores autônomos em regiões remotas quanto às relacionadas com a geração de 
energia elétrica interligada à rede elétrica. Dada à extensão do tema são fornecidas referências de 
textos complementares que possibilitarão aos interessados aprofundar nos aspectos específicos de 
seu interesse. 
1.3 CARACTERÍSTICAS DA RADIAÇÃO SOLAR 
O Sol é composto basicamente por hidrogênio e hélio que, sob a ação das altas 
temperaturas de milhões de graus do seu interior, desencadeia um processo de fusão de núcleos 
de hidrogênio produzindo hélio e com liberação de neutrinos e de radiação gama, de alta energia. 
A radiação solar que atinge a Terra provém da região da fotosfera solar, camada com 
aproximadamente 300 km de espessura e temperatura superficial na faixa de 5.800 K. 
Esta radiação sofre a influência das variações das camadas externas do Sol, dos pontos 
quentes e frios, das erupções cromosféricas etc. Entretanto a variação da intensidade da radiação 
proveniente do Sol que atinge nosso planeta é pequena, função, principalmente, da variação da 
distância Terra-Sol ao longo do ano e tem uma intensidade média bem definida. A constante solar 
é definida como a potência da radiação recebida do Sol em uma superfície de 1 m2 perpendicular à 
direção de propagação, medida no limite da atmosfera da Terra. Seu valor médio é 1.367 W/m2 
(Watt por metro quadrado). A variação máxima de aproximadamente +/- 1,7% na distância entre a 
Terra e o Sol, acarreta uma oscilação na constante solar da ordem de +/- 3%. 
Nem toda essa radiação chega à superfície da Terra. Como se pode ver no balanço 
energético da Figura 1-1 a maior parte dela é refletida de volta ao espaço, absorvida pelas 
moléculas (CO2, H20 etc.) presentes no ar, pelas nuvens e pelo espalhamento dos diversos 
agentes suspensos na atmosfera. Também devemos levar em consideração uma parte muito 
pequena que é absorvida pelas plantas. Em um dia claro, sem nuvens, com o Sol a pino, a energia 
solar que atinge uma superfície horizontal de 1 m2 próxima ao solo é de cerca de 1.000 W. À 
 
 
8 
medida que o Sol fica mais baixo no horizonte, a crescente massa de ar que se interpõe no 
caminho dos raios solares reduz a intensidade com que os mesmos alcançam essa superfície 
perpendicular de 1 m2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1-1- Balanço energético da energia solar incidente na Terra. 
 
A radiação global que atinge a superfície é soma de uma componente direta, resultante 
daqueles fótons não desviados, e de uma componente difusa, resultante da dispersão da luz por 
choques e reflexões na atmosfera. A relação entre essas componentes varia com a altura do Sol 
sobre o horizonte e com diversos outros parâmetros sendo diferente de regiãopara região, ao 
longo do dia e ao longo do ano. Os coletores solares concentradores somente aproveitam a 
radiação solar direta, enquanto outros equipamentos, como coletores planos e painéis 
fotovoltaicos, aproveitam a radiação global. 
O Sol emite sua radiação em ampla faixa espectral, de raios cósmicos a ondas de rádio. 
Porém, devido à sua temperatura de emissão, de cerca de 5.800 0K, aproximadamente 97% da 
radiação do espectro solar está compreendido entre os comprimentos de onda de 0,3 µm e 3,0 µm, 
o que o caracteriza como radiação de ondas curtas, com concentração na faixa da luz visível. 
Essas radiações são diferentemente refletidas e absorvidas pela atmosfera. O conhecimento dessa 
distribuição espectral pode ser útil para melhorar a precisão da estimativa da energia que seria 
extraída em um determinado aproveitamento, uma vez que os diferentes tipos de coletores solares 
apresentam melhores respostas para diferentes faixas do espectro. O efeito causado no espectro 
da radiação solar pela presença da atmosfera é ilustrado na Figura 1-2, onde estão indicados os 
comprimentos de onda nos quais ocorre absorção de energia por componentes da atmosfera. 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
9 
 
Figura 1-2 -Distribuição espectral da radiação solar. 
1.4 VARIAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE 
Na otimização de projetos de aproveitamento da energia solar é importante o conhecimento 
das variações ano a ano, sazonais e diárias da radiação solar. As variações sazonais dos níveis de 
radiação solar, em um plano horizontal na superfície da Terra, devem-se principalmente à 
inclinação do seu eixo de rotação em relação ao plano da órbita em torno do Sol (Ver Figura 1-3). 
A declinação solar (ângulo entre a linha Terra-Sol e o plano do equador) varia entre ± 23,45 °, 
provocando as estações e as conhecidas variações na duração dos dias ao longo do ano (Ver 
fig.1.4). A soma desta declinação com a latitude de um local específico determina a trajetória 
aparente do Sol para o observador situado neste local. No hemisfério sul, o coletor solar sempre 
deve apontar para o norte, para maximizar o aproveitamento da energia. 
 
Figura 1-3 - Movimento da Terra em torno do sol. 
 
 
Figura 1-4 - Movimento relativo do sol. 
 
 
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Figura 1-5 – Variação da radiação solar em um plano horizontal durante um dia típico. 
 
A Figura 1-5 mostra a variação do nível da radiação solar em um dia típico. Observa-se a 
influência da hora do dia e dos fatores meteorológicos no nível de radiação disponível em um plano 
horizontal. 
Esta grande variabilidade da energia solar exige, quase sempre, a previsão de um sistema 
de armazenamento de energia para atendimento das necessidades do consumidor. 
Resumindo podemos dizer que a energia solar captada varia com: 
� a radiação incidente; 
� o ângulo de incidência; 
� a área de captação e com 
� a eficiência de captação 
e que são características da energia solar: 
� variabilidade no tempo, em nível diário, sazonal e de ano para ano; 
� distribuição desigual pela superfície terrestre, com áreas mais ou menos favoráveis ao seu 
aproveitamento; 
� altamente dependente de fatores meteorológicos. 
A potência da radiação solar que atinge a atmosfera terrestre é cerca de 1,7x1014 kW, o que 
corresponde a mais de 13 milhões de vezes a potência elétrica instalada da usina hidrelétrica de 
Itaipu, uma das maiores do mundo. É claro que a maior parte dessa energia não pode ser 
aproveitada, nem este potencial está distribuído uniformemente pelo planeta, como está descrito 
neste capítulo, mas isto nos dá uma ideia do enorme potencial energético que temos ao nosso 
dispor. 
Conforme apresentado nos itens anteriores, os sistemas de conversão de energia solar 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
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utilizam uma fonte de energia muito variável, sobre a qual não se tem nenhum controle. Nos 
sistemas convencionais de geração de energia, comumente se pode controlar a quantidade de 
energia na entrada, que pode ser ajustada de acordo com as necessidades de consumo. Num 
gerador solar não é possível, por exemplo, aumentar a quantidade de energia radiante captada 
quando esta é insuficiente para uma determinada aplicação. Esta realidade gera um desafio para o 
projetista no dimensionamento criterioso tanto de um sistema autônomo para suprir uma 
determinada necessidade de consumo quanto em um sistema conectado à rede para avaliação da 
eletricidade gerada. Como definir que níveis de energia estarão disponíveis após a instalação? 
A avaliação criteriosa da potencialidade desse recurso exige a realização de levantamentos 
abrangentes dos níveis da radiação solar incidente no local do projeto, seja através de medições 
com instrumentos solarimétricos ou com utilização de modelos matemáticos para extrapolação dos 
valores disponíveis para áreas desprovidas de dados. O conhecimento, através de uma série 
histórica de dados, das características e da quantidade de energia solar disponível, permitirá a 
escolha e o dimensionamento adequados de sistemas de aproveitamento de energia solar. Para 
determinar a viabilidade técnico-econômica de um aproveitamento específico, bastam estatísticas 
baseadas em alguns anos de observação. Por outro lado, na elaboração de projetos de maior 
responsabilidade e custos, ao especificar um equipamento que garanta um nível determinado de 
produção de energia, é conveniente dispor-se de dados em períodos maiores, compatíveis com a 
variação admissível para a energia de saída do equipamento. 
Os níveis médios de radiação solar variam de região para região devido, principalmente, às 
diferenças de latitude, condições meteorológicas e altitudes. Variam também durante o ano e 
também de ano para ano. Esses níveis podem ser estimados através de extrapolação de dados de 
uma rede de estações meteorológicas terrestres ou com base em observações realizadas por 
satélites. Mas para estudos mais aprofundados do potencial de um determinado sítio, com vistas a 
um projeto específico de maior vulto, é recomendável também a realização de medições locais, no 
sentido de avaliar as influências localizadas de relevo, presença de partículas na atmosfera etc., 
para correlacionar com a série histórica obtida através de estações meteorológicas próximas. 
É preciso sempre se ter em conta que os sistemas de captação de energia solar 
caracterizam-se por produzir uma energia interruptível. No caso de sistemas fotovoltaicos 
autônomos, em períodos prolongados sem insolação ou quando o usuário utilizar a energia além 
do previsto poderá haver falta de energia. Com o tempo o próprio usuário vai passar a conhecer o 
seu sistema e irá disciplinar o uso da energia em função das condições meteorológicas vigentes. 
Por isso é importante que ele interaja com o sistema e conheça suas limitações e potencialidades. 
1.5 UNIDADES DE MEDIÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR 
 
Para se medir a potência da radiação solar incidente sobre uma superfície utiliza-se com 
frequência a unidade de potência elétrica (Watt) por unidade de área desta superfície. Conforme 
descrito no item 1.3, nos limites da atmosfera terrestre, esta potência é de 1.367 W/m2 para uma 
superfície perpendicular a esta radiação, reduzindo-se para cerca de 1.000 W/m2 ao nível do solo 
em um dia claro e sem nuvens e com o Sol a pino. 
Mas para se avaliar o potencial de uma região para aproveitamento da energia solar é 
necessário trabalhar com unidades de energia (e não de potência) que levam em conta as 
variações diárias e sazonais da radiação incidente. Esta unidade deve expressar a quantidade total 
de energia que chega a esta superfície de 1 m2 a cada dia (ou a cada ano). Este valor é 
usualmente dado em kWh/m2/dia (ou kWh/m2/ano). Significa, por exemplo, que se uma radiação de 
1.000 W/m2 pudesse incidir sobre uma superfície de 1 m2 durante as 24 horas de um dia resultaria 
 
 
12 
em uma energia totalincidente de 24 kWh/m2/dia. Mas, em um caso prático de uma superfície fixa 
horizontal de 1m2, é preciso considerar que: 
√ A radiação máxima ocorre apenas próximo ao meio dia e se reduz no inicio da manhã e no final 
da tarde terminando por zerar durante a noite; 
√ A superfície de incidência permanece no plano horizontal todo o tempo enquanto o Sol 
apresenta um movimento aparente modificando o ângulo de incidência da radiação; 
√ As condições meteorológicas podem variar durante o dia; 
Pode-se concluir que o total de energia incidente em 24 horas será muito menor que o 
produto de 1.000 W pelas 24 horas do dia. Um valor típico para o Brasil para um dia claro é 5 
kWh/m2/dia. 
Outra forma muito utilizada, pela sua simplicidade, para expressar o nível da energia solar 
incidente em um local é o numero médio de horas de Sol máximo. Considera-se que a radiação 
solar máxima (1.000 W/m2) atinge a superfície horizontal de 1 m2 por um número equivalente de 
horas que resulte no mesmo valor da integração da radiação solar real incidente durante as 24 
horas do dia. Ou seja, em um dia claro, em que a energia total incidente foi de 5 kWh/m2/dia, pode-
se dizer que houve uma incidência de Sol máximo de 1.000 W/m2 por 5 horas naquela superfície. 
Podemos dizer, por exemplo, que uma determinada região apresenta um nível médio de radiação 
solar incidente de 5 kWh/m2/dia ou 5 horas de Sol máximo por dia. As unidades kWh/m2/dia e 
horas de Sol máximo por dia são, portanto, equivalentes. 
1.6 NÍVEIS SOLARIMÉTRICOS 
O mapa da Figura 1-6 mostra os níveis solarimétricos médios mundiais. Pode-se observar 
que os maiores potenciais se localizam nas regiões de menor latitude e que apresentam clima mais 
seco, com menor nebulosidade. As regiões desérticas tropicais são as de maior potencial. 
 
 
 
Figura 1-6 - Níveis médios anuais de radiação solar no plano horizontal na Terra – kWh/m2/dia fonte: RISE – Research 
Institute for Sustainable Energy 
 
 
O Brasil, e principalmente a região amazônica, não dispõe de uma rede densa de estações 
de medição de radiação solar com séries históricas que permitam realizar extrapolações precisas 
de níveis medidos para locais de projetos específicos. Existem, porém, levantamentos realizados a 
partir de estações terrestres e dados de satélites, com margens de erro aceitáveis para muitas 
aplicações. Apesar dessas limitações e das divergências significativas observáveis entre os mapas 
existentes, os dados disponíveis são considerados suficientes para projetos de menor porte. 
Diversas fontes de dados e mapas podem ser consultadas para se elaborar projetos. O Atlas 
Solarimétrico é uma delas. A Figura 1-7 mostra a distribuição dos potenciais pelo Brasil 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
13
 
Figura 1-7 - Níveis médios anuais de radiação solar no plano horizontal no Brasil 
Fonte: Atlas Solarimétrico do Brasil. Recife: Editora Universitária da UFPE, 2000 (adaptado). 
 
Observa-se que os potenciais mais elevados estão concentrados em uma faixa que cobre o 
Nordeste e o Centro-Oeste brasileiros, reduzindo-se na Amazônia e de forma mais significativa no 
Sul do país. 
Diversos estados têm seus próprios atlas solarimétricos que podem ser consultados nos 
projetos. A Figura 1-8 mostra os níveis médios anuais de radiação solar no plano horizontal 
constantes no Atlas Solarimétrico do Estado de Minas Gerais (www.atlassolarimetricomg.com.br/). 
 
 
Figura 1-8 Radiação solar média diária anual – Fonte: Atlas solarimetrico de Minas Gerais 
 
Outra fonte muito utilizada é a disponibilizada pelo CRESESB na Internet. Através do site 
www.cresesb.cepel.br, pode-se ter acesso às médias mensais de uma série histórica de dados 
para diversos locais no Brasil, bastando-se entrar com as coordenadas geográficas. 
 
 
14 
A Tabela 1-1 mostra os níveis médios mensais de radiação solar global no plano horizontal 
na região de Belo Horizonte - MG (kWh/m2/dia). Observa-se uma variação significativa dos níveis 
médios durante o ano. Os meses de menor insolação vão de maio a julho e os de maior insolação 
de agosto a abril. Isto se deve em parte ao fato desta região ser caracterizada por um clima tropical 
de altitude com verões quentes e chuvosos e invernos secos, com duas estações distintas: a seca 
e a chuvosa. A estação chuvosa vai de outubro a março e a estação seca, de abril a setembro. 
Apesar da cidade de Belo Horizonte estar na zona tropical, apresenta nível de nebulosidade 
relativamente elevado no período chuvoso o que afeta significativamente os níveis de radiação 
solar incidente no solo neste período. A presença frequente de nuvens que refletem e espalham os 
raios solares reduzem os níveis médios de radiação solar incidente, comparativamente a regiões 
do norte do Estado. 
 
Tabela 1-1 – Níveis médios mensais de radiação solar global no plano horizontal na região de Belo Horizonte-MG 
(kWh/m2/dia) 
1.7 POTENCIAL DE GERAÇÃO DE ELETRICIDADE SOLAR 
Se calcularmos a quantidade de energia solar que incide em todo o Estado de Minas Gerais, 
que tem uma área de cerca de 588.000 km2 e um nível médio anual de radiação solar global no 
plano horizontal de aproximadamente 4,8 kWh/m2/dia, chegaremos a um valor de cerca de 
1.000.000 TWh/ano. Se 0,1% de toda a área do Estado (588 km2) fosse coberta com painéis 
fotovoltaicos ou instalações termo-solares de geração de eletricidade e considerando uma 
eficiência média total de transformação da energia solar incidente em eletricidade de 5% (a 
eficiência de um módulo fotovoltaico de silício monocristalino atualmente é cerca de 15%) teríamos 
uma geração de eletricidade de cerca de 50 TWh/ano, que é semelhante ao consumo total de 
eletricidade do Estado em 2007. 
Para comparação a Tabela 1-2 apresenta a área máxima e a produção de energia elétrica 
de algumas usinas hidrelétricas do estado e a energia de fonte solar que produziriam se todo o 
reservatório fosse coberto com painéis fotovoltaicos. 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
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* *Supondo um fator de capacidade de 50% das hidrelétricas e toda a área do reservatório coberta com módulos PV. 
Tabela 1-2 – Comparação de produção de energia solar x hidrelétrica para a mesma área ocupada. 
 
Pode-se extrair da Tabela 1-2 que, se utilizássemos a área dos reservatórios dessas 
hidrelétricas para gerar eletricidade com a energia solar, conseguiríamos uma produção de energia 
maior que aquela que é produzida pela conversão hidrelétrica. Portanto, se fosse economicamente 
viável, seria possível suprir toda a demanda de eletricidade do Estado a partir da energia solar sem 
grandes impactos ambientais. Entretanto, dada a variabilidade dos níveis de radiação solar teriam 
que ser previstos gigantescos sistemas de armazenamento de energia para suprimento de 
eletricidade durante a noite ou nos períodos de baixa insolação, o que torna esta escala de 
instalação inviável em termos práticos. 
1.8 VANTAGENS DA GERAÇÃO DE ELETRICIDADE COM ENERGIA SOLAR 
FOTOVOLTAICA 
Fonte energética gratuita e disponível para todos 
Devido à fonte energética solar ser disponível em todas as partes, fica minimizado o 
problema do suprimento de eletricidade em locais remotos, distantes de cidades e de redes 
elétricas, com estradas ruins e com dificuldades de obtenção de combustíveis fósseis. Com isso, 
pode-se ter disponível a eletricidade sem a limitação de se estar próximo à rede elétrica. Deve-se 
observar que apesar da radiação solar ser gratuita os equipamentos e a instalação têm um custo 
que deve ser confrontado com as demais alternativas para se avaliar a viabilidade do uso desta 
tecnologia. 
Geração distribuída com baixo impacto ambiental 
Em lugar de se gerar a eletricidade em grandes centrais e distribuí-la, gera-se no próprio 
local de uso, reduzindo-se os impactos ambientais das grandes instalações de geração e de 
transmissão. 
Confiabilidade 
Uma característica importante dos sistemas fotovoltaicosé a confiabilidade. Devido ao fato 
de não terem partes móveis, serem de baixo nível de complexidade e não estarem sujeitos 
praticamente aos efeitos dos ventos fortes e das descargas atmosféricas, apresentam alto índice 
de disponibilidade. Além disso, caso ocorra um defeito, este se limita à instalação específica, não 
se estendendo às demais. 
Usina 
hidrelétrica
Área (km2)
Potência 
(MW)
Energia 
Produzida*
(TWh/ano)
Potência central solar*
(MW)
Energia produzida*
(TWh/ano)
UHE NOVA 
PONTE 442 510 2,2 44.200 66
UHE TRÊS 
MARIAS 1.056 356 1,6 105.600 158
UHE 
EMBORCAÇÃO 467 1.192 5,7 46.700 70
UHE SÃO 
SIMÃO 665 1.710 7,5 66.500 100
Total: 2630 3.768 17,0 263.000 394
 
 
16 
Modularidade 
Devido às células fotovoltaicas estarem dispostas em módulos, os sistemas podem ser 
expandidos na medida das necessidades. Isso torna possível que os sistemas sejam projetados 
mais adequadamente para as necessidades atuais, reduzindo-se o investimento inicial. 
Autonomia 
Uma das principais vantagens do uso das células fotovoltaicas para a geração de 
eletricidade é que o consumidor é também o produtor da energia, sendo dono e responsável por 
todo o processo. No caso de sistemas isolados é independente da concessionaria de energia. 
Energia elétrica sem interferências externas 
As redes elétricas convencionais podem trazer para dentro da instalação do consumidor 
distúrbios elétricos que podem ocasionar danos a equipamentos e seres vivos. Equipamentos 
eletrônicos são sensíveis a surtos provocados principalmente por descargas atmosféricas, muito 
comuns em redes de distribuição. Estações de telecomunicações em locais elevados aumentam 
sua confiabilidade com geradores fotovoltaicos autônomos em vez de redes elétricas. 
 
 
 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
17
2 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO MUNDO 
 
A conversão da radiação do Sol diretamente em eletricidade é feita usando-se o efeito 
fotovoltaico, observado já em 1839 por Edmond Becquerel. Ele observou o surgimento de uma 
diferença de potencial nas extremidades de uma estrutura semicondutora, quando fazia incidir uma 
luz sobre ela. Apesar de, em 1876, já ter sido construído um primeiro dispositivo prático, somente 
em 1956 foram construídas as primeiras células fotovoltaicas industriais, impulsionadas pelas 
novas descobertas da microeletrônica. 
Mas, o custo era extremamente elevado, o que inviabilizava sua utilização prática, a não ser 
em aplicações muito específicas. O grande agente impulsionador das pesquisas para o 
aperfeiçoamento da tecnologia foi a necessidade de se desenvolver sistemas autônomos de 
energia para satélites e veículos espaciais. Nesses casos, o custo não era fator limitante e as 
características de confiabilidade e de baixo peso, tornaram as células fotovoltaicas a maneira mais 
conveniente e segura de gerar eletricidade no espaço. Com a comprovação de suas características 
no espaço, elas passaram a ser utilizadas também em aplicações terrestres, principalmente na 
alimentação elétrica de estações remotas de telecomunicação e telemedição. 
A utilização das células fotovoltaicas como gerador de eletricidade para aplicações diversas, 
inclusive para complementação do sistema elétrico existente, começou a ser concebida com o 
advento da crise do petróleo em 1973. Com a possibilidade real do esgotamento das reservas 
petrolíferas, a energia solar passou a atrair o interesse dos governos e de empresas ligadas à área 
energética. As companhias petrolíferas apressaram-se em constituir empresas e investir na área. 
Mas, o custo de produção das células era muito elevado em relação à quantidade de energia 
que produziam. Era preciso reduzi-lo significativamente. Por isso, o desenvolvimento do mercado 
foi muito lento. Mas, mesmo assim, em 1978, a produção já chegava a 1 MWp/ano (O Watt Pico ou 
Wp mede a potência elétrica máxima que a célula desenvolve quando exposta à radiação direta do 
Sol). Com o aumento da escala de produção e o advento de novas tecnologias de fabricação das 
células, os preços começaram a cair rapidamente. Quando ocorreu a redução do preço do petróleo 
e a crise energética deixou de assustar o mercado, muitas das empresas petrolíferas deixaram a 
área. O preço das células começou a cair lentamente, tendendo a certa estabilização. Mas, um 
novo fator continuou impulsionando a indústria: o fortalecimento dos movimentos de defesa do 
meio ambiente e o consequente incentivo de alguns países, principalmente a Alemanha, para a 
instalação de geradores fotovoltaicos conectados à rede elétrica. Em 1996, a produção já 
ultrapassava 80 MWp/ano. A partir de 1997 o crescimento se acelerou muito passando a taxa a 
patamares acima de 30% ao ano. Em 2011 a produção já atingia 29 GWp/ano (Figura 2-1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-1– Produção mundial de células fotovoltaicas - Fonte: International Energy Agency-Relatório 2014 
 
Em 2012 houve uma estabilização por causa de um declínio na Alemanha e na Itália, mas 
em 2013 volta a crescer com perspectivas de atingir 50 GWp em 2014. Apesar da crise na Europa 
e as restrições às importações dos módulos chineses estabelecidas em 2013, tudo indica que um 
ritmo de crescimento acima de 10% ao ano se manterá nos próximos anos principalmente devido 
ao crescimento da instalação fora da Europa. 
Inicialmente as células eram produzidas quase que só na Europa, nos Estados Unidos e no 
Japão, mas a partir de 2000 a China começou a fabricar as células em grande escala alcançando 
6% do total produzido no mundo em 2005, 63% em 2009, 71% em 2010 e 80% em 2011 passando 
a ser preponderante no mercado europeu e mundial. A Figura 2-2 ilustra este crescimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-2 – Aumento da participação da China no mercado europeu no período 2009-2011 
 
Os preços das células também foram acompanhando este movimento e contribuindo para 
este fenomenal acréscimo na produção. Conforme mostrado na Figura 2-3 de um preço inicial das 
células de dezenas de dólares para cada Wp já em 1985 se alcançava um preço de 6 a 7 US$/Wp, 
preço esse que foi paulatinamente sendo reduzido para se chegar em 2014 a menos de 1 US$/Wp. 
As novas tecnologias em desenvolvimento, principalmente a dos filmes finos, poderão provocar 
reduções ainda mais significativas nos preços das células fotovoltaicas. 
 
Avanço dos módulos chineses no mercado europeu
2011 – 29 GWp 
2012 – 29 GWp 
2013 – 37 GWp 
2014 – 50 GWp 
(2014-previsão de vendas) 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
19
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-3 – Tendência de queda de preços no mercado internacional - Fonte: http://thinkprogress.org 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-4 Países que mais instalaram células fotovoltaicas em 2013 
Este grande crescimento do mercado e consequente redução de preços deve-se 
basicamente à disseminação dos geradores fotovoltaicos conectados à rede elétrica (Figura 2-5). 
Esta disseminação começou na Alemanha, se espalhou pela Europa, principalmente na Espanha, 
Itália e Portugal e recentemente se dissemina por vários países do mundo principalmente China, 
Japão e USA. Nos próximos anos se prevê que diversos outros países do mundo passarão a 
incentivar esta tecnologia e estabelecer programas de desenvolvimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-5 - Evolução dos geradores fotovoltaicos conectados a rede no mundo 
A maior parte destes sistemas conectados a rede foi instalada em centrais pequenas ou 
médias na área comercial conforme mostrado na Figura 2-6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2-6 - Aplicação dos geradores fotovoltaicos conectados a rede na Alemanha- Fonte: IMS Research 
O mesmo processo de redução de custos está ocorrendo com os inversores para as centrais 
conectadas à rede conforme mostrado na Figura 2-7.Figura 2-7 - Redução do preço de inversores no mercado internacional 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
21
3 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL 
 
3.1 EVOLUÇÃO DA ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA NO BRASIL 
Em 2013 o Brasil ainda apresentava um nível de fabricação e instalação de geradores 
fotovoltaicos muito baixo, não condizente com o tamanho e população do país e com suas 
potencialidades e necessidades. Comparado com mercados mais desenvolvidos na área o 
mercado brasileiro tem sido insignificante. Até 2012 os geradores fotovoltaicos eram usados 
basicamente na eletrificação rural, em sistemas autônomos em locais distantes da rede elétrica. 
Eram pequenas aplicações com baterias ou em bombas de água com pequeno numero de 
módulos em cada uma. Os geradores eram relativamente caros, utilizando módulos de pequeno 
porte. A fabricação nacional era praticamente nula. 
Apenas uma empresa, a Tecnometal, produzia módulos no Brasil mas em pequena escala. 
Sua capacidade produtiva de 25 MWp/ano era muito pequena comparada com os fabricantes 
internacionais. Mas o mercado brasileiro é ainda muito menor. Estimativas apontavam para um 
consumo inferior a 10 MWp/ano em 2011 com importações da ordem de 6 MWp. 
O governo lançou diversos programas de eletrificação rural, a maioria com resultados 
acanhados mostrando o grande desafio para o Brasil de desenvolver modelos autossustentados de 
eletrificação rural com geradores fotovoltaicos. O baixo nível cultural e econômico da maior parte 
das populações que poderiam ser beneficiadas e os modelos utilizados limitaram o 
desenvolvimento do mercado. Programas oficiais, como o Luz para Todos, estavam em realização 
em 2013 mas com um avanço lento. 
3.2 O SISTEMA DE COMPENSAÇÃO DE ENERGIA 
A diretoria da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) aprovou em 17/04/12, através 
da Resolução Normativa Nº 482, regras destinadas a reduzir barreiras para instalação de geração 
distribuída de pequeno porte com energia solar fotovoltaica, que incluem a microgeração, com até 
100 kW de potência, e a minigeração, de 100 kW a 1 MW. A resolução criou o Sistema de 
Compensação de Energia, que permite ao consumidor instalar pequenos geradores fotovoltaicos 
em sua unidade consumidora e trocar energia com a distribuidora local. 
 Pelo sistema, a unidade geradora instalada em uma residência, por exemplo, produzirá 
energia e o que não for consumido será injetado no sistema da distribuidora, que utilizará o crédito 
para abater o consumo dos meses subsequentes. Os créditos poderão ser utilizados em um prazo 
de 36 meses e as informações estarão na fatura do consumidor, a fim de que ele saiba o saldo de 
energia e tenha o controle sobre a sua fatura. Os órgãos públicos e as empresas com filiais que 
optarem por participar do sistema de compensação também poderão utilizar o excedente produzido 
em uma de suas instalações para reduzir a fatura de outra unidade. 
 O consumidor que instalar micro ou minigeração distribuída será responsável inicialmente 
pelos custos de adequação do sistema de medição necessário para implantar o sistema de 
compensação. Após a adaptação, a própria distribuidora é responsável pela manutenção, incluindo 
os custos de eventual substituição. As distribuidoras elaboraram ou revisaram suas normas 
técnicas para tratar do acesso desses pequenos geradores, tendo como referência a 
 
 
22 
regulamentação vigente, as normas brasileiras e, de forma complementar, as normas 
internacionais. Estas regulamentações passaram a valer a partir do final de 2012, marcando o ano 
de 2013 como um ano de mudança importante da trajetória da energia solar fotovoltaica no Brasil. 
De acordo com a ANEEL, no final de 2013, o Brasil já tinha uma capacidade fotovoltaica conectada 
à rede acumulada de cerca de 6 MW. Em abril de 2014 a capacidade atinge 89 sistemas 
fotovoltaicos instalados totalizando 13,2 MW sendo 9,28 MW já em operação. A energia 
fotovoltaica instalada em 2014 no Brasil representava apenas 0,01% da capacidade de geração 
global do país. No início de 2015 estavam em operação 317 sistemas fotovoltaicos com uma 
potência de 15,2 MW. 
A geração de energia elétrica próxima ao local de consumo ou na própria instalação 
consumidora, chamada de “geração distribuída”, pode trazer uma série de vantagens sobre a 
geração centralizada tradicional, como, por exemplo, economia dos investimentos em transmissão, 
redução das perdas nas redes e melhoria da qualidade do serviço de energia elétrica. Como a 
regra é direcionada a geradores que utilizem fontes renováveis de energia, a agência espera 
oferecer melhores condições para o desenvolvimento sustentável do setor elétrico brasileiro, com 
aproveitamento adequado dos recursos naturais e utilização eficiente das redes elétricas. O 
assunto foi amplamente discutido com a sociedade em uma consulta e uma audiência pública e 
foram recebidas mais 400 contribuições de agentes do setor, universidades, fabricantes, 
associações, consultores, estudantes e políticos. 
Paralelamente ao sistema de compensação de energia, a ANEEL aprovou novas regras para 
descontos na Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição – TUSD e na Tarifa de Uso do Sistema de 
Transmissão – TUST para usinas maiores (de até 30 MW) que utilizarem fonte solar. Para os 
empreendimentos que entrarem em operação comercial até 31/12/17, o desconto de 80% será 
aplicável nos 10 primeiros anos de operação da usina. O desconto será reduzido para 50% após o 
décimo ano de operação da usina. Para os empreendimentos que entrarem em operação 
comercial após 31/12/17, mantém-se o desconto de 50% nas tarifas. 
Esta regulamentação da ANEEL corre paralela com o sistema de certificação de qualidade 
estabelecido pelo INMETRO que garante uma maior confiabilidade para esta tecnologia. 
3.3 O SISTEMA DE TARIFA PRÊMIO 
O sistema que possibilitou o grande avanço da energia solar fotovoltaica conectada a rede 
no mundo foi o sistema de Tarifa Prêmio. Mais difundido principalmente na Europa, este sistema 
oferece um incentivo muito grande para instalação de geradores fotovoltaicos para conexão à rede. 
Neste sistema o autoprodutor/consumidor compra toda a energia que consome ao preço normal da 
distribuidora e vende toda a energia que produz a um preço maior recebendo a chamada tarifa 
prêmio. O sistema apresenta muitas vantagens ao investidor pois garante o acesso ao grid, permite 
contratos de longo prazo com redução de preços gradativa, estabelece preços de acordo com a 
fonte e o custo de produção. Foi o que permitiu o avanço imenso da energia fotovoltaica na 
Alemanha, Espanha, Itália e outros. 
Mas o governo resiste a implantar este modelo no Brasil considerando que ele embute um 
subsidio que deverá ser pago por todos os consumidores. 
 
 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
23
3.4 O SISTEMA DE LEILÕES DE VENDA DE ENERGIA 
Uma linha promissora para o desenvolvimento da energia solar fotovoltaica no Brasil é o 
sistema de venda de energia em grandes blocos com contratos de longo prazo em leilões como os 
que são realizados para energias de outras fontes como hidráulica e eólica. Neste sistema a 
distribuidora ou o consumidor compra a energia produzida com contratos de longo prazo. O 
governo brasileiro incluiu a fonte solar nos leilões que foram realizados no final de 2013 mas sem 
sucesso considerando ainda a pouca competitividade da fonte solar com as demais devido a não 
existência de incentivos específicos. Estimulado pela crise energética devido a um verão 
2013/2014 excepcionalmente seco foi realizado pela primeira vez em outubro de 2014 um leilão de 
energia de reserva com preço teto exclusivo para a energia solar que foi bem sucedido e levou ao 
fechamento de contratos de venda de energia com 31 projetos totalizando 1.048 MWp ou 889,6 
MW de inversores ou 202,1 MW médios de energia injetada na rede. Foi contratadaaproximadamente 20 vezes toda a capacidade instalada do país e 70 vezes toda a capacidade de 
energia solar fotovoltaica que está conectada a rede. Este investimento representa 15 vezes tudo o 
que o Brasil já investiu ao longo da sua história em energia solar fotovoltaica. Os preços médios 
foram: 
• R$ 142,34/MWh para eólica; 
• R$ 215,12/MWh para a solar (valor teto era de R$ 262/MWh) 
• R$ 169/MWh para biomassa –preço teto – não houve contratos 
3.5 PROGRAMA DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO 
Em 2011 foi lançado o programa de P&D Estratégico da ANEEL - Chamada 013/2011 - 
“Arranjos Técnicos e Comerciais para Inserção da Geração Solar Fotovoltaica na Matriz Energética 
Brasileira”. Este programa de desenvolvimento tem como objetivos: 
� Facilitar a inserção da geração solar fotovoltaica na matriz energética brasileira; 
� Viabilizar economicamente a produção, instalação e monitoramento da geração solar 
fotovoltaica para injeção de energia elétrica nos sistemas de distribuição e/ou transmissão; 
� Incentivar o desenvolvimento no país de toda a cadeia produtiva da indústria solar fotovoltaica 
com a nacionalização da tecnologia empregada; 
� Fomentar o treinamento e a capacitação de técnicos especializados neste tema em 
universidades, escolas técnicas e empresas; 
� Estimular a redução de custos da geração solar fotovoltaica com vistas a promover a sua 
competição com as demais fontes de energia; e 
� Propor e justificar aperfeiçoamentos regulatórios e/ou desonerações tributárias que favoreçam 
a viabilidade econômica da geração solar fotovoltaica, assim como o aumento da segurança e 
da confiabilidade do suprimento de energia. 
A chamada recebeu 18 propostas totalizando 24.5 MWp tendo sido aprovadas 9 e 8 
dependentes de readequação, sendo 1 recusada. Os investimentos previstos chegam a R$ 395, 9 
milhões, mostrando ser um programa de grande repercussão para o mercado. 
O governo brasileiro lançou em 2013 o Inova Energia - novo projeto de fomento à inovação 
tecnológica com recursos de R$ 2,4 bilhões. É uma iniciativa conjunta de Finep, Banco Nacional de 
Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) e 
 
 
24 
pretende fomentar projetos em smart grids, transmissão de energia em ultra-alta tensão, fonte solar 
e heliotérmica e veículos híbridos e eficiência energética veicular. 
3.6 O INTERESSE DAS EMPRESAS NACIONAIS PARA O DESENVOLVIMENTO 
Estas ações do governo se uniram ao interesse dos empresários em desenvolver o negócio 
fotovoltaico no Brasil considerando o potencial existente. A ABINEE – Associação Brasileira da 
Indústria Elétrica e Eletrônica – apresentou suas Propostas para Inserção da Energia Solar 
Fotovoltaica na Matriz Elétrica Brasileira, um Estudo do Grupo Setorial de Sistemas Fotovoltaicos 
da Abinee, elaborado pela equipe da LCA Consultores e PSR Soluções e Consultoria em Energia. 
Este estudo pode ser obtido em http://www.abinee.org.br/informac/arquivos/profotov.pdf e foi fruto 
de uma discussão ampla da classe empresarial apresentando um panorama da geração 
fotovoltaica no mundo e a potencialidade de implantação efetiva no Brasil, por meio de políticas 
específicas para o segmento. A expectativa é que o trabalho contribua para que o país amplie e 
diversifique sua matriz elétrica, levando em conta o desenvolvimento de uma cadeia produtiva 
local. 
O estudo mostra a importância da atuação governamental no sentido de se dar um pontapé 
inicial para deslanchar uma escala de produção que desenvolva o mercado. E ressalta que o 
instrumento mais eficiente para isso é a institucionalização de um leilão específico para a fonte 
solar fotovoltaica, com um volume de contratação relevante para efetivar e antecipar o elevado 
potencial de mercado para esta fonte no Brasil. E conclui que para uma indústria na qual a escala 
produtiva é fator decisivo, não é possível esperar que as forças do mercado o façam sem colocar 
em risco a oportunidade de inserção desta indústria no Brasil. 
Um incentivo importante para desenvolvimento da indústria nacional de energia solar 
fotovoltaica é a disponibilidade de financiamento com juros baixos. O BNDES aprovou em 2014 
linhas de financiamento para cobertura dos investimentos nas usinas fotovoltaicas vencedoras dos 
leilões usando recursos do Fundo Clima e do Finem mas condiciona sua participação de acordo 
com o nível de nacionalização dos equipamentos e sistemas fotovoltaicos. Este financiamento 
pode chegar até 80% do valor do investimento com juros baixos. 
3.7 AS PRIMEIRAS CENTRAIS BRASILEIRAS 
Todo este movimento já trouxe os primeiros projetos de centrais solares fotovoltaicas de 
maior porte para conexão à rede. 
O projeto pioneiro foi a Usina Tauá, no Ceará, de 1 MWp. Empreendimento do 
megaempresário Eike Batista, contou com incentivos do governo do Ceará e vende a energia 
produzida para a distribuidora local. Construída em 2011, com um custo em torno de R$10 
milhões, em região de alto nível de insolação, conseguiu gerar mais de 1,5 GWh no primeiro ano 
de operação. 
A realização da copa do mundo de futebol no Brasil em 2014 também estimulou a 
construção de centrais fotovoltaicas em estádios. Diversas arenas contam com projetos para 
inclusão destas centrais. O estádio Pituaçu, na Bahia, inaugurou em 2012 sua central de 400 kWp. 
O estádio do Mineirão inaugurou sua central de 1,42 MWp em maio de 2013. A Arena Pernambuco 
começa a gerar no segundo semestre de 2013 com sua planta de 1 MWp. O Maracanã e outros 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
25
estádios também realizaram seus projetos dando uma maior visibilidade desta tecnologia para um 
amplo público. 
A chamada 13 da ANEEL, descrita no item 3.5 está possibilitando a construção de diversas 
centrais que começam a ser inauguradas gerando projetos de pesquisa e demonstração que 
estimulam as empresas a formularem projetos de aproveitamento dessa fonte. 
A CEMIG está construindo em 2015 a Usina Solar de Sete Lagoas de 3 MW em Minas 
Gerais. A Eletrosul inaugurou em 2014 sua central de 1 MW. A CPFL investiu mais de R$13 
milhões na Usina solar de Tanquinho. A CELPE construiu uma usina na Arena Pernambuco e outra 
na ilha de Fernando Noronha. A Tracbel construiu a UFV Nova Aurora de 3 MW em Santa 
Catarina. A Petrobrás também realiza investimentos na UFV de Alto de Rodrigues. 
3.8 PERSPECTIVAS PARA OS PRÓXIMOS ANOS 
As perspectivas para os próximos anos são promissoras para o desenvolvimento da energia 
solar fotovoltaica no Brasil. Com a implantação do sistema de compensação de energia, instalação 
dos sistemas em estádios de futebol e nas instalações para as Olimpíadas do Rio e efetiva 
implantação das centrais solares da chamada 13 da ANEEL somados à crise energética, a 
abertura de financiamento do BNDES e aos empreendimentos a serem construídos vencedores do 
leilão de reserva de outubro de 2014 seguramente haverá uma grande expansão desta tecnologia 
no Brasil. Com este ambiente propício podem surgir novas fabricas de equipamentos fotovoltaicos, 
A redução significativa dos preços da energia elétrica vendida no Brasil em 2013 resultante 
do processo de renovação das concessões das grandes hidrelétricas foi parcialmente compensada 
pela elevação do preço em 2014 devido ao aumento da geração térmica mais cara e pela 
expressiva redução dos preços dos módulos e inversores no Brasil. Complementada pela visível 
valorização da geração solar pelas empresas, à decisão do governo de realização dos leilões 
exclusivos e a crise hidroenenergética de 2015 prevê-se um grande aumento de mercado nos 
próximos anos. Algumas empresas já mostram interesse de contar com o selo de empresa que tem 
eletricidade solar, sinal de consciência ambiental. 
 
 
 
26 
 
4 O MÓDULO FOTOVOLTAICO 
4.1 A CÉLULA FOTOVOLTAICA 
A célula fotovoltaica é o elemento básico do módulo fotovoltaico. É na célula que se dá a 
conversãoda energia radiante do Sol em energia elétrica. Usualmente, tem a forma de pequenos 
discos ou retângulos e são fabricadas em grande escala. Conforme os materiais utilizados e de 
acordo com a área apresentam características elétricas específicas. São extremamente frágeis e 
geram, individualmente, uma quantidade de energia muito pequena, geralmente em tensões muito 
baixas da ordem de 0,5 V. A Figura 4-1 mostra uma célula fotovoltaica típica medindo 152 x 152 
mm, corrente: 6,5 A, potência: 3,2 Wp e eficiência: 14%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4-1: Conversão da energia solar em eletricidade na célula fotovoltaica. 
 
A célula fotovoltaica utiliza o “efeito fotovoltaico” para gerar eletricidade. Baseia-se na 
propriedade de certos materiais existentes na natureza, denominados semicondutores, de 
possuírem uma banda de valência totalmente preenchida com elétrons e uma banda de condução 
totalmente vazia a temperaturas muito baixas. Quando os fótons da luz solar na faixa do espectro 
de radiação visível incidem sobre este material, excitam elétrons da banda de valência enviando-os 
à banda de condução. A energia presente nos fótons é transferida para os átomos, liberando estes 
elétrons com alta energia. Uma barreira consegue impedir que estes elétrons retornem a sua 
posição anterior, podendo-se direcioná-los para um circuito elétrico, gerando uma tensão e uma 
corrente elétrica. 
O elemento semicondutor mais utilizado atualmente é o silício. Quando se adicionam 
impurezas, como o fósforo ou o boro, criam-se elementos de silício com excesso (tipo n) ou com 
falta de elétrons (tipo p). Esses elementos podem ser combinados em uma junção pn. Quando os 
elétrons do lado n são excitados por fótons solares, atravessam a linha demarcatória formada na 
junção pn e são impedidos de retornar por uma barreira que se forma na junção. Com isso, os 
elétrons se acumulam do lado p, tornando-o um polo negativo enquanto que o lado n torna-se um 
polo positivo. Quando se interligam externamente os dois polos, por meio de um fio condutor, há 
passagem de uma corrente elétrica que tende a equilibrar os dois polos novamente. Se a 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
27
incidência dos fótons solares sobre a superfície da célula é contínua, a corrente elétrica se 
manterá, transformando a célula em um gerador de eletricidade. A Figura 4-2 ilustra este processo. 
 
 
Figura 4-2: Junção pn de uma célula fotovoltaica. 
 
Não é objetivo desta publicação a descrição detalhada dos processos físicos que ocorrem 
numa célula fotovoltaica, considerando-se ainda os vários materiais diferentes utilizados. 
Existem diversos tipos de células fotovoltaicas no mercado e outras estão em 
desenvolvimento. O objetivo maior das pesquisas é conseguir células que apresentem custos mais 
baixos de fabricação, com alta durabilidade e com boa eficiência na conversão da radiação solar 
em energia elétrica. A seguir são apresentados alguns tipos de células mais importantes. 
 
Células de silício monocristalino - São células muito utilizadas atualmente, respondendo 
por mais de 40% do mercado (Figura 4-3), devido à sua alta confiabilidade, alta eficiência e 
tecnologia de fabricação consolidada. Esta tecnologia permite uma eficiência teórica de conversão 
de energia de 27%, mas as unidades comercializadas têm eficiências em torno de 16%. Isso 
significa que 16% da energia solar que incide sobre a célula é transformada em energia elétrica. O 
restante é refletido ou transformado em calor. 
O silício utilizado na fabricação da célula é, basicamente, o mesmo empregado em 
componentes da microeletrônica. O silício purificado é transformado em um bloco formado por um 
único cristal e fatiado em lâminas extremamente finas. Essas lâminas convenientemente tratadas 
para a formação das junções são submetidas a diversos processos, transformando-se nas células 
fotovoltaicas. 
A grande limitação dessa tecnologia está relacionada com os custos de fabricação, que são 
muito elevados. A matéria-prima é cara, os processos são complexos e de alto consumo de 
energia e a perda de material durante a fabricação é muito grande. Entretanto o ganho de escala 
vem paulatinamente reduzindo o custo das células que usam essa tecnologia. 
Células de silício policristalino - Estas células, também muito utilizadas e com 
participação no mercado acima de 40% (Figura 4-3), são fabricadas com o mesmo material das 
células de silício monocristalino. A diferença básica é que o bloco cilíndrico não é composto de um 
único cristal. Esse fato acarreta uma pequena redução da eficiência das células, mas o custo de 
fabricação reduz-se em função da menor quantidade de energia despendida. São células muito 
confiáveis, com tecnologia consolidada e participação significativa no mercado. 
 
 
 
28 
As pesquisas para desenvolvimento das células de silício cristalino (mono e poli) tem se 
concentrado atualmente na fabricação de lâminas (wafers) mais finas (de 450µm para 180µm) e 
com maior eficiência (de 12%-14% para 17%-22%). Estima-se que espessuras abaixo de 100µm e 
eficiências entre 19%-24% poderão ser alcançadas nos próximos anos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4-3: Tipos de células - participação no mercado mundial – 2009-2010 – Fonte: Paula Mints-Navigant Consulting 
 
Células de filmes finos - Os filmes finos constituem um grande campo de pesquisas para 
desenvolvimento de células de menor custo, boa eficiência e durabilidade e principalmente boa 
adequação para integração nas edificações. O grande objetivo é desenvolver técnicas alternativas 
ao silício mono e policristalino, que tenham custos menores e, ao mesmo tempo, a confiabilidade e 
a durabilidade daqueles. A estratégia é usar pouco material, diminuir o consumo de energia e 
reduzir a complexidade dos processos, permitindo a produção em larga escala. Este tipo de célula 
pode ser integrado com mais facilidade na arquitetura das edificações. 
Os principais tipos de células de filmes finos atualmente em pesquisa são as de silício 
amorfo, as de disseleneto de cobre e índio, as de telureto de cádmio e as de arseneto de gálio. 
Algumas dessas tecnologias já estão em estágio comercial com produtos disponíveis e já 
instalados. Os filmes finos respondiam em 2010 por cerca de 15% do mercado (Figura 4-3), mas 
prevê-se que possam alcançar cerca de 1/3 do mercado nos próximos anos. À medida que este 
tipo de célula vai se difundindo o mercado vai alcançando uma maior confiança no nível de 
manutenção da eficiência da mesma ao longo de sua vida útil. Há uma grande esperança de que 
dessas pesquisas surja uma tecnologia confiável e de baixo custo que permitirá uma grande 
expansão no uso da energia solar para geração de eletricidade. 
 
Células com concentração - Uma forma interessante que tem sido experimentada para 
aumentar a produção de energia de uma célula é acrescentar dispositivos que concentram a 
radiação solar na superfície da mesma (Figura 4-4). Com isso, se tem uma maior intensidade 
luminosa na célula e, portanto, mais eletricidade produzida. O objetivo é usar menor área de 
células, que são materiais relativamente caros, colocando-se lentes e espelhos de menor custo. 
Entretanto, quando se concentram elevadas intensidades luminosas sobre as células, ocorre 
uma redução da eficiência intrínseca das mesmas, já que as temperaturas e as correntes elétricas 
produzidas são muito mais elevadas que nas disposições normais. Por isso, em muitos casos, tem-
se que usar células especiais com maior capacidade de dissipação de calor capazes de trabalhar 
com maior eficiência nessas condições. 
Para aumentar a eficiência do sistema, se pode prever dispositivos que permitam à célula 
rastrear o sol, mantendo-a sempre no foco. Esses dispositivos são usualmente muito precisos, mas 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
29
nem sempre muito econômicos. Ressalte-se queapenas a radiação solar direta pode ser 
concentrada tornando esses dispositivos mais adequados para regiões com 
níveis elevados de radiação solar direta e com pequena incidência de nuvens. 
O uso de concentradores em células fotovoltaicas tem que ser 
analisado sob o ponto de vista econômico. Há que se verificar se a redução 
de custos obtida ao diminuir-se a área das células compensa o acréscimo de 
custos dos sistemas de rastreamento, concentração, refrigeração, uso de 
células especiais, operação e manutenção mais complexas etc. Atualmente 
este tipo de tecnologia ainda está em estagio experimental. 
 
Figura 4-4: Concentração da radiação solar na célula 
4.2 O MÓDULO FOTOVOLTAICO 
O módulo fotovoltaico é a unidade básica do subsistema de geração de eletricidade. Ele 
consiste de uma estrutura montada em quadro, geralmente de alumínio e é composto de um 
conjunto de células fotovoltaicas ligadas eletricamente entre si em paralelo e em série, cobertas 
por um encapsulamento que protege as mesmas e suas conexões da ação do tempo e dos 
eventuais impactos. As células são cobertas, do lado exposto ao sol, por uma cobertura 
transparente, normalmente vidro, plástico ou resina de silicone mais um encapsulante normalmente 
EVA. Na parte traseira são revestidas por uma cobertura posterior normalmente Tedlar conforme 
mostrado na Figura 4.5. Todos esses revestimentos, em conjunto com o quadro de alumínio, 
resultam em uma estrutura rígida e resistente ao manuseio e às intempéries. É importante que as 
células fiquem protegidas da umidade do ar para que possam manter suas características ao longo 
de sua vida útil. Cuidados especiais devem ser tomados na limpeza e no manuseio para não 
quebrar o vidro e não furar os módulos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4-5: Estrutura do módulo fotovoltaico 
 
Nos terminais positivo e negativo na saída de cada módulo tem-se a soma da energia 
produzida por cada célula, resultando em um montante energético mais significativo e já adaptado 
às características elétricas que se quer trabalhar. O número de células em série determina as 
características da tensão elétrica de saída do módulo. Um módulo típico utilizado para carregar 
uma bateria de 12 V é composto por 36 células em série enquanto um módulo utilizado para 
conexão à rede elétrica é composto por 48 a 72 células. Na Figura 4-6 é mostrado um módulo 
fotovoltaico típico de 36 células. 
 
 
30 
 
 
Figura 4-6: Módulo fotovoltaico composto de 36 células em série. 
 
Para muitas aplicações de pequeno porte com bateria, basta um módulo fotovoltaico, mas 
aplicações maiores ou para conexão à rede exigem o uso de muitos módulos. Vários módulos 
podem ser conectados fisicamente e eletricamente em uma mesma estrutura, formando um painel. 
Este painel pode ser considerado como uma unidade básica de uma instalação de grande porte. 
Cada painel é conectado de forma a fornecer as tensões em corrente continua adequadas ao 
sistema. Para sistemas com baterias as tensões típicas de trabalho são 12 V, 24 V e 48 V 
enquanto para sistemas conectados à rede com inversor central variam entre 200 V e 600 V. 
Um conjunto de painéis de uma mesma instalação forma um arranjo. Um arranjo pode ser 
composto por apenas um painel ou por milhares de painéis fotovoltaicos, dependendo do porte da 
instalação de geração de eletricidade. 
4.3 CURVA CARACTERÍSTICA DO MÓDULO FOTOVOLTAICO 
Na saída de um módulo utilizado para carregar uma bateria de 12 V, composto por 36 
células ligadas em série, cada uma gerando aproximadamente 0,5 V, pode ser obtida uma tensão 
de aproximadamente 18 V. Entretanto esta tensão não é fixa. Depende da corrente elétrica que 
está sendo solicitada ao módulo. Quando o módulo está fornecendo a corrente para uma bateria 
ou para uma carga qualquer, as tensões e as correntes variam segundo curvas específicas 
denominadas curvas características IxV. Uma curva característica típica é mostrada na Figura 4-7. 
 
 
Figura 4-7: Curva característica I x V de um módulo fotovoltaico. 
 
O entendimento desta curva é básico para se avaliar como o módulo se comporta em 
diferentes condições de insolação e de carga. Essa curva é característica de cada tipo de módulo e 
é fornecida pelo fabricante. Cada condição de insolação e temperatura gera uma curva específica. 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
31
Um eixo corresponde à corrente elétrica que o módulo fornece em Ampère e o outro eixo 
corresponde à tensão elétrica que desenvolve em seus terminais. Quando não há carga, ou seja, 
os dois terminais do módulo estão em aberto, a corrente que o módulo produz é zero, mas a 
tensão é máxima. Quando se coloca uma carga crescente a corrente vai aumentando, mas a 
tensão vai reduzindo conforme mostrado na curva. A seguir são definidos alguns pontos notáveis 
dessa curva. 
Corrente de curto-circuito – Isc – É a máxima corrente que o módulo pode produzir sob 
determinadas condições de insolação e temperatura, quando seus terminais são curto-circuitados. 
Como não há tensão, a potência elétrica é zero. 
Tensão de circuito aberto – Voc – É a máxima tensão que o módulo pode produzir sob 
determinadas condições de insolação e temperatura e acontece quando seus terminais estão 
abertos. Como não há corrente elétrica, a potência elétrica fornecida pelo módulo é zero. 
Corrente de potência máxima – Imp – É a corrente elétrica que o módulo fornece no ponto 
de potência máxima sob determinadas condições de insolação e temperatura. É considerada a 
corrente nominal do módulo fotovoltaico. 
Tensão de potência máxima – Vmp – É a tensão elétrica que o módulo fornece no ponto de 
potência máxima, sob determinadas condições de insolação e temperatura. 
Potência máxima – Pmax – É a potência elétrica máxima que o módulo pode fornecer sob 
determinadas condições de insolação e temperatura. Corresponde ao produto da corrente de 
potência máxima, pela tensão de potência máxima. Este ponto ocorre no joelho da curva 
característica. 
 
 
 
 
 
Analisando-se a curva característica da Figura 4-7, pode-se observar que, sob determinada 
condição de insolação e temperatura, quando a corrente elétrica produzida pelo módulo aumenta, 
a tensão diminui. No extremo, quando ocorre um curto circuito, a tensão cai para zero. Isso faz 
com que o módulo seja autoprotegido contra curtos-circuitos. 
Por outro lado, quando a corrente diminui, a tensão aumenta. Isso pode ser perigoso quando 
se está carregando uma bateria e esta atinge plena carga, não necessitando de mais corrente 
elétrica do módulo. A tensão sobre a bateria se eleva, podendo danificá-la por sobretensão. O 
controlador de carga, neste caso, é essencial para proteger a bateria. 
Pode-se observar também que, na maior parte da curva, a corrente fornecida pelo módulo 
diminui muito lentamente com o aumento da tensão sendo praticamente constante nesta faixa, mas 
diminui rapidamente quando a tensão ultrapassa determinado limiar. 
O ponto da curva em que o sistema funciona depende da carga. O ideal é que o sistema 
funcione o mais próximo possível do ponto de potência máxima para que haja um maior 
aproveitamento da energia solar. 
 
 Pmax = Imp x Vmp 
 
 
32 
4.4 EFICIÊNCIA DO MÓDULO FOTOVOLTAICO 
 
A eficiência é uma das maneiras de se avaliar a qualidade de um módulo fotovoltaico. Mas, é 
preciso analisá-la dentro de um contexto global, considerando as outras variáveis envolvidas. Ela é 
definida pela relação entre a quantidade de energia elétrica que é produzida no ponto de máxima 
potência (W) e a quantidade de energia solar que chega ao módulo (W/m2 x m2). 
 
 
 
Para se avaliar a eficiência do módulo, é importante que seja considerada toda a área do 
mesmo, incluindo os pontos inertes, que não geram energia, tais como o espaço entre as células e 
o quadro. A eficiência calculada, dessa forma, é inferior à que se obteria se fosse utilizada apenas 
a árearealmente útil das células. 
 
Outra maneira de avaliar a qualidade das células é verificar o fator de forma do módulo 
fotovoltaico. Quanto mais a curva característica se aproxima da forma retangular, melhor é a 
qualidade da célula. Pode-se definir o Fator de Forma pela expressão a seguir que relaciona a área 
entre os dois retângulos mostrados na Figura 4-7: 
 
 
 
 
 
A curva característica mostrada na Figura 4-7 é válida para condições ambientais 
específicas. Essa curva varia quando estas condições são alteradas. Quando o nível de radiação 
solar que incide sobre o módulo decresce, o desempenho do módulo também decresce, conforme 
mostrado na Figura 4-8, que apresenta curvas características de um módulo típico. A corrente 
produzida varia, praticamente, linearmente com o nível de insolação que incide perpendicularmente 
no módulo. Em períodos nublados, a geração de corrente elétrica pelo módulo decresce muito. 
Por isso, é muito importante que o sistema fotovoltaico seja adequadamente dimensionado 
de acordo com as condições de insolação do local de instalação e que os módulos sejam 
instalados nos ângulos mais adequados, de acordo com a latitude local e com as características da 
carga. 
Eficiência = Pmax/ (Radiação x área) 
Fator de forma = Imp x Vmp 
 Isc x Voc 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
33
 
Figura 4-8: Influência do nível de radiação solar instantâneo no desempenho do módulo. 
 
Quando a temperatura das células aumenta, a potência máxima que os módulos podem 
fornecer decresce. O principal efeito do aumento de temperatura é o decréscimo da tensão 
produzida, conforme mostrado na Figura 4.7. Essa queda de tensão é de cerca 0,37% para cada 
grau centígrado de aumento de temperatura. Isso resulta numa redução da potência máxima que o 
módulo pode fornecer de aproximadamente 0,45% para cada grau centígrado de aumento da 
temperatura. 
- 
Figura 4-9: Influência da temperatura nas características elétricas do módulo. 
 
Considerando que a curva característica varia com o nível de insolação e com a 
temperatura, foram definidas condições padrões para as quais todos os módulos são referidos. 
Dessa forma, é possível se comparar as curvas características de módulos diferentes porque estas 
curvas estão nas mesmas bases. 
Como condição padrão de insolação, foi definida a intensidade de 1.000 W/m2, 
correspondente a um dia ensolarado, ao meio dia, com o Sol a pino, com a radiação solar incidindo 
ortogonalmente à superfície dos módulos. Essa radiação é chamada de radiação máxima ou de 
pico, apesar de que, em algumas circunstâncias, ser possível obter intensidade de radiação solar 
superior a este valor. Como condição padrão de temperatura da célula é aceita internacionalmente 
a temperatura de 250C. 
 
 
Radiação solar padrão = 1.000 W/m2 
 
Temperatura padrão da célula = 250C 
 
 
34 
 
As características nominais dos módulos informadas pelos fabricantes estão referenciadas a 
esta condição padrão. Por exemplo, se o módulo tem uma potência máxima nominal de 50 Wpico ou 
50 Wp significa que, com um nível de radiação incidente de 1.000 W/m
2 e uma temperatura de 
célula de 250C, ele desenvolve uma potência elétrica máxima de saída de 50 W (no ponto de 
máxima potência). 
4.5 AVALIAÇÃO DE CONFORMIDADE DO MÓDULO FOTOVOLTAICO 
O Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia - INMETRO através das 
Portarias n.º 396/2008 e 004/2011 regulamentou a avaliação da conformidade de equipamentos 
para energia fotovoltaica e determinou que após 01 de julho de 2012, os sistemas e equipamentos 
para energia fotovoltaica deverão ser comercializados, no mercado nacional, somente em 
conformidade com os requisitos aprovados. Mesmo que o módulo fotovoltaico já tenha certificação 
IEC, TUV, UL ou qualquer outra, é necessário realizar os testes com cada modelo. Para isso 
credenciou diversos laboratórios no Brasil entre eles o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – 
CEPEL, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento – CPqD/ASE - Área de Sistemas de Energia, o 
Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo - IEE/USP, o Laboratório de 
Energia Solar/Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS, a Pontifícia Universidade 
Católica de Minas Gerais - GREEN / PUC-MG, a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro 
- PUC-RJ e a Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - LABELO / PUC-RS. 
A condição para aceitação: passar nos testes de isolamento elétrico e a potência medida 
estar entre -5% e +10% da potência nominal do módulo. Com o valor da potência e com a medida 
da área externa dos módulos calcula-se a eficiência e emite-se a etiqueta INMETRO com a letra 
(A, B, C, D, E). O módulo fotovoltaico para receber a etiqueta A de maior eficiência deve ter uma 
eficiência acima de 14%. Para receber a etiqueta B deve estar entre 13 e 14%, C entre 12 e 13%, 
D entre 11 e 12% e E quando estiver abaixo de 11% ( 
Figura 4-10). 
 
 
 
Figura 4-10: 
Tabelas de eficiência 
energética e etiqueta do 
INMETRO para módulos 
fotovoltaicos. 
 Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 
 
35
5 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÔNOMOS 
5.1 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
Os sistemas fotovoltaicos compreendem o conjunto dos equipamentos necessários para 
transformar a energia radiante do Sol em eletricidade adequada para o uso do consumidor. Para 
fins dessa exposição, eles foram divididos em quatro classes básicas: autônomos com baterias, 
híbridos, de bombeamento de água e conectados ao sistema elétrico. A seleção do sistema mais 
adequado depende das finalidades que se pretende dar à eletricidade produzida, da análise 
econômica, do nível de confiabilidade de fornecimento de eletricidade que se deseja e de outras 
condições específicas de cada projeto. 
A eletricidade produzida pelas células fotovoltaicas tem características específicas, exigindo 
equipamentos adicionais para adaptá-la aos equipamentos consumidores. Os módulos 
fotovoltaicos geram corrente elétrica contínua, com tensão e corrente variáveis em função do nível 
de insolação e dos requisitos da carga. Portanto, são necessários inversores quando se necessita 
de corrente alternada (usada na maioria dos eletrodomésticos disponíveis no mercado), 
acumuladores elétricos (baterias) no caso dos geradores autônomos, para acumular a energia 
gerada nos momentos de insolação para uso durante as 24 horas do dia e controladores de carga 
para proteção das baterias contra cargas e descargas excessivas. 
5.2 SISTEMAS DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA 
5.2.1 Tipos de sistemas de bombeamento 
São sistemas projetados especificamente para bombeamento de água de poços, lagos e 
rios. Uma característica deste tipo de sistema é que ele dispensa o armazenamento da energia 
elétrica produzida pelos módulos fotovoltaicos já que se pode armazenar a água bombeada em 
reservatórios. Nos períodos noturnos ou quando não há insolação, pode-se utilizar a água 
armazenada em um reservatório elevado. O sistema de bombeamento solar dispensa a rede 
elétrica e o motor Diesel, produzindo sua própria eletricidade. É eficiente, confiável, necessita de 
pouca manutenção e resolve o problema de bombeamento de água com um custo relativamente 
baixo. Uma característica favorável ao uso dessa tecnologia refere-se ao casamento perfeito entre 
a fonte energética solar e a necessidade de água. Geralmente as regiões mais secas e carentes de 
água são as mais abundantes de insolação. E em épocas de maior nebulosidade a necessidade de 
água normalmente é menor. 
Outro aspecto muito favorável dessa aplicação refere-se à possibilidade de armazenamento 
da água bombeada em vez do armazenamento da eletricidade produzida pelos módulos 
fotovoltaicos. Isso diminui a importância de um grande fator limitante do uso da energia solar que é 
sua variabilidade no tempo e a necessidade de sistemas de armazenamento para tê-la de