Método de Cálculo de Painel Fotovoltaico

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Energias Renováveis – Energia Fotovoltaica 
 
 
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Numa instalação Fotovoltaica Isolada (não conectada à rede), o painel fotovoltaico deve gerar 
o potencial elétrico necessário para um dia médio de uso, levando em consideração a 
disponibilidade energética da localidade, mas também as característica do modelo de módulo 
fotovoltaico escolhido para formar o painel (ou arranjo). 
Apresento aqui um método de cálculo para determinar a quantidade total de módulos de um 
painel (ou arranjo), a quantidade de módulos em série, e também em paralelo. 
Para melhor aplicação desse método é recomendável já ter dominado o “Método de Cálculo 
de Banco de Baterias”. 
Termos usados neste método: 
Nm = mS * mP 
 
mS = 
 
 
 
 
mP = 
 
 
 
 
 
 
 
 = 
 
 
 
 
HSP = 
 
Nm = Número total de módulos fotovoltaicos. 
mS = Módulos em série (para aumento de tensão). 
mP = Módulos em paralelo (para aumento de corrente). 
Vi = Tensão de operação da instalação (em Volts). 
𝑉𝑚 = Tensão nominal do módulo (em Volts). 
𝐸𝑝 = Energia que o Painel deverá gerar diariamente (em Wh/dia) 
𝐼𝑚𝑝 = Corrente de Máxima Potência do Módulo escolhido (em A) 
𝐻𝑆𝑃 = Potencial energético do local da instalação, no plano do 
painel (Horas de Sol Pico em kWh/dia em média mensal) 
ER = Energia Real diária (já computadas as perdas). 
HC = Energia solar incidente no local da instalação (em MJ/m²) 
R = Coeficiente de relação da energia incidente num plano inclinado 
orientado ao equador, e o plano horizontal (chão). 
 
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Vejamos um exemplo, usando esse método de cálculo: 
 
Vamos construir o painel fotovoltaico para o sistema fotovoltaico que alimentará uma 
pequena residência. O cálculo da Energia Diária (ED) e da Energia Real (ER) — já considerando 
um rendimento médio (R) de 79% (0,79) — e o banco de baterias (com autonomia (N) de 3 
dias) foi feito no “Método de Cálculo de Banco de Baterias”. No projeto foram considerados os 
seguintes pontos de consumo: 
 
Qt Descrição Potência 
(Wh) 
Tempo de 
uso (h) 
Consumo Diário 
(Wh/Dia) 
2 Lâmpadas na sala (fluorescente) 9 W 4 h 72 Wh/dia 
1 Lâmpada na cozinha (fluorescente) 9 W 6 h 54 Wh/dia 
3 Lâmpadas do quartos (fluorescente) 9 W 3 h 81 Wh/dia 
1 Tv + Antena parabólica 120 W 5 h 600 Wh/dia 
 TOTAL 807 Wh/dia 
 
 
ED = 807 Wh/dia 
 
Se levarmos em consideração que os componentes usados na instalação, e o modo de uso nos 
permite um Rendimento Global de 79%, teremos então: 
 
R = 0,79 
Com esse rendimento teremos a Energia Real (R) de 1.021,52 Wh/dia que deverá ser gerada e 
armazenada no banco de baterias: 
ER = 1.021,52 Wh/dia 
Vamos ensaiar esta instalação com as seguintes características e componentes: 
A tensão da instalação (de acordo às tensões de trabalho dos componentes, como inversores, 
controladores, lâmpadas, etc.) será de 24 V. 
Vi = 24 V 
A instalação será em São Paulo, cujo mês com menor potencial solar é Junho, com uma media 
de 10,58 MJ/m² (segundo material didático Master.D – Anexo B, Tabela 5, pág. 19). Usamos 
 
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como fator de correção por dispersão de raios solares (c) os valores de 0,95 para localidades 
com atmosfera poluída (ex.: centros muito urbanizados com altos valores de poluição), e 1,05 
pra localidades com atmosfera limpa (ex.: zona rural, cidades com baixos nível de 
industrialização que não tem a atmosfera poluída). Na cidade de São Paulo, o coeficiente de 
correção será de c = 0,95 e o potencial energético corrigido (Hc) será de 10,58*0,95, ou seja: 
Hc = 10,58*0,95 = 10,05 MJ/m² 
Geralmente a melhor inclinação para um painel fotovoltaico é a latitude do local de instalação 
adicionado a 10°. Como a cidade de São Paulo está situada na latitude de 23,6° a melhor 
inclinação para um painel fotovoltaico seria de 23,6 + 10 = 33,6°. O conjunto de tabelas 8 do 
Anexo B: “Fator de Correção k para superfícies inclinadas” mostra a diferença entre a energia 
captada por uma superfície orientada para o equador e inclinada em determinado ângulo, e a 
energia captada por uma superfície semelhante sem inclinação ao plano horizontal. Na página 
46 temos os fatores k para a latitude de 24° (23,6° se aproxima mais de 24° do que de 23°). Se 
tomarmos como base a inclinação de 35° (arredondamos para cima a inclinação ideal de 33,6° 
em São Paulo) teremos no mês de Junho o fator k de 1,24. De acordo à inclinação, teremos 
uma diferença anual (mês a mês) entre a energia no plano horizontal (tabela 5 — pág. 19) e a 
superfície inclinada. Enquanto temos um incremento (posicionando e inclinando corretamente 
o painel) nos meses de menor Irradiância, teremos uma diminuição, nos meses de maior 
irradiância (ex.: veja o fator k para o mês de novembro e multiplique H desse mês. O 
Resultado é: 0,92*18,00 = 16,56.) Devemos escolher a inclinação que dê o máximo incremento 
no meses com pouca irradiação solar, mas que não provoque uma grande diminuição nos 
meses com muita irradiação solar. 
K = 1,24 (no mês com menor irradiação). 
Com esses valores teremos como resultado as Horas de Sol Pico, que são o equivalente a 
quantos Quilowatts/hora incidem sobre um metro quadrado na região: 
HSP = 0,2778*10,05*1,24 = 3,46 kWh/dia (no mês de Junho em São Paulo, em um painel 
inclinado a 35° e orientado para o Norte geográfico) 
As Horas de Sol Pico de qualquer região do Brasil podem ser facilmente conseguidas no site do 
CRESESB através do banco de dados SunData. Visite o site, através do seguinte link: 
http://www.cresesb.cepel.br/sundata/index.php 
... e veja como usar esse recurso, que facilitará o seu trabalho como projetista. 
 
Para construir o painel fotovoltaico dessa instalação/exemplo utilizaremos os módulos 
fotovoltaicos KC50T da Kyocera. Esses módulos tem as seguintes características: 
 
 
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Tensão Nominal (Vm): 12 v 
Tensão em Máxima Potencia (Vmp): 17,4 V 
Corrente em Máxima Potência (Imp): 3,11 A 
Tensão em Circuito Aberto (Voc): 21,7 V 
Corrente de Curto Circuito (Isc): 3,31 A 
 
Aplicando o método de cálculo, poderemos saber quantos módulos, e qual a configuração 
serão adequados ao painel solar da nossa instalação: 
Para alcançar a tensão de trabalho da nossa instalação, associaremos módulos em série. 
Módulos em série recebem o nome de Fileiras. Cada fileira terá a seguinte quantidade de 
módulos em série: 
 
mS = 
 
 
  mS = 
 
 
 Cada fileira sera formada por 2 módulos em série. 
 
Calcularemos a quantidade de fileiras em paralelo para suprir a corrente necessária à carga das 
baterias que provém energia elétrica à nossa instalação: 
 
mP = mP = 
 
 
 
 
 
  
 
 
 ≈ 5 
 
... portanto nosso painel terá 4 fileiras em paralelo. 
O número total de módulos Nm será: 
Nm = mS*mP  2 * 5 = 10 módulos Kyocera KC50T inclinados em 35° e orientado para o 
Norte geográfico, em São Paulo. 
 
Esse painel será diferente, de acordo ao local da instalação, pela variação do nível de 
irradiação, e também pela variação na inclinação e orientação.
 
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