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1 
UNIVERSIDADE PAULISTA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
CAMPUS BRASÍLIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRUNO PIRES 
CRISTIANO LINO DOS SANTOS 
 
 
ELETRIFICAÇÃO RURAL UTILIZANDO 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRASÍLIA 
2017 
2 
BRUNO PIRES & CRISTIANO LINO DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ELETRIFICAÇÃO RURAL UTILIZANDO 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE 
CURSO apresentado como requisito 
parcial, para a obtenção do grau de 
Bacharel em Engenharia Elétrica do 
Instituto de Ciências Exatas e 
Tecnologia, da Universidade Paulista, 
Campus Brasília. 
 
 
 
Orientador: Michel Moreale 
Co-Orientador: (se houver) nome 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRASÍLIA 
2017 
 
FICHA CATALOGRÁFICA 
3 
GUIA de normalização para apresentação de trabalhos acadêmicos da Universidade 
Paulista / Biblioteca Universidade Paulista, UNIP. / revisada e atualizada pelas 
bibliotecárias Alice Horiuch e Bruna OrglerSchiavi – 2014. 
 
55 p. : il. color. 
 
1. NORMALIZAÇÃO. 2. TRABALHOS ACADÊMICOS. 3. ABNT. I. Biblioteca 
Universidade Paulista 
 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 
Bruno Pires e Cristiano Lino dos Santos (2017), “ELETRIFICAÇÃO 
RURAL UTILIZANDO ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA”, Trabalho de 
Conclusão de Curso. Publicação do Instituto de Ciências 
Exatas e Tecnologia ICET da Universidade Paulista – UNIP, 
Campus Brasília , Brasília DF. 35 p. 
CESSÃO DE DIREITO 
AUTORES: Bruno Pires e Cristiano Lino dos Santos 
TÍTULO: Eletrificação Rural Utilizando Energia Solar Fotovoltaica 
GRAU: Bacharel ANO: 2017 
 
É concedida à Universidade Paulista, permissão para reproduzir cópias deste 
trabalho de conclusão de Curso, para emprestar, ou vender tais cópias, somente 
para propósitos acadêmicos e científicos. O autor/autores reserva outros direitos de 
publicação e nenhuma parte desse Trabalho de conclusão de Curso, pode ser 
reproduzido sem autorização por escrito do autor. 
4 
Autoria de Bruno Pires e Cristiano Lino dos Santos, intitulado “Eletrificação Rural 
Utilizando Energia Solar Fotovoltaica”, TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em 
Engenharia Elétrica do Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia, da Universidade 
Paulista, Campus Brasília, em (Data da aprovação), defendido e aprovado pela 
banca examinadora abaixo assinada: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
NOME do Orientador: (titulação). UNIP-DF 
(Orientador) 
 
 
_________________________________________________ 
 NOME do Co-Orientador: (se houver) (titulação). UNIP-DF 
( Co-Orientador) 
 
 
__________________________________________________ 
(Nome do membro da banca) (titulação). UNIP-DF 
(Examinador) 
 
 
__________________________________________________ 
(Nome do membro da banca) (titulação). UNIP-DF 
(Examinador) 
5 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Primeiramente а Deus qυе permitiu qυе tudo isso acontecesse, ао longo dе 
minha vida, е nãо somente nestes anos como universitária, mаs que еm todos оs 
momentos é o maior mestre qυе alguém pode conhecer. 
Agradeço а todos оs professores pоr mе proporcionar о conhecimento nãо 
apenas racional, mаs а manifestação dо caráter е afetividade dа educação nо 
processo dе formação profissional, pоr tanto qυе sе dedicaram а mim, nãо somente 
pоr terem mе ensinado, mаs por terem mе feito aprender. А palavra mestre, nunca 
fará justiça аоs professores dedicados аоs quais sеm nominar terão оs meus 
eternos agradecimentos. 
Ao mеυ pai qυе apesar dе todas аs dificuldades mе fortaleceu е qυе pаrа 
mіm foi muito importante. 
A todos qυе direta оυ indiretamente fizeram parte dа minha formação, о mеυ 
muito obrigado. 
 
 
6 
PIRES, Bruno e SANTOS, Cristiano Lino dos. Eletrificação Rural Utilizando 
Energia Solar Fotovoltaica. TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO. Curso de 
Bacharelado em Engenharia Elétrica do Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia, 
da Universidade Paulista, Campus Brasília, 2017. 
 
RESUMO 
 
O Sol é a fonte de energia mais abundante e intensa ao alcance da Terra. 
Carência de se fazer energia acompanhou o aumento da qualidade humana 
e teve uma alta no momento em que, na Revolução Industrial, começou-se a 
queimar combustíveis fósseis para gerar energia. 
Por causa disso, nos dias de hoje, investe-se bastante em formas de 
geração de energia renováveis, isto é, que agridem pouco o meio ambiente, 
conseguindo, dessa maneira, agradar as necessidades do povo. 
As células fotovoltaicas são responsáveis por essa transformação e estão 
recebendo cada vez mais investimentos, uma vez que é um meio de geração de 
energia inteiramente limpo, no qual se utiliza uma fonte de energia abundante, se 
considerada a escala de período terrestre. 
Analisando o desempenho, consegue-se notar que, se tornada mais aberto, 
essa tecnologia, as células fotovoltaicas, poderão fazer grande parte da base 
energética do Mundo de uma forma completamente sustentável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Palavras-chave: Energia solar, célula fotovoltaica, geração de energia elétrica. 
Cristiano
Highlight
7 
Pires, Bruno e SANTOS, Cristiano Lino dos. Eletrificação Rural Utilizando Energia 
Solar Fotovoltaica e em inglês. Monograph of the Bachelor of Electrical 
Engineering. Paulista University, 2017. 
 
 
ABSTRACT 
 
The Sun, the star king, is the most abundant and intense source of energy 
within reach of the Earth. 
lack of energy has accompanied the increase in human quality and was 
discharged at a time when the Industrial Revolution began to burn fossil fuels to 
generate energy. 
Because of this, these days, you invest heavily in forms of renewable energy 
generation, that is, that do little harm to the environment, thereby managing to satisfy 
the needs of the people. 
Photovoltaic cells are responsible for this transformation and are receiving 
more and more investments, since it is an entirely clean energy generation medium, 
in which an abundant energy source is used, considering the terrestrial period scale. 
Analyzing performance, we note that, if made more open, this technology, 
photovoltaic cells, can make much of the energy base of the World in a completely 
sustainable way. 
Keywords: Solar energy, photovoltaic cell, electric power generation. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Keywords: Solar energy, photovoltaic cell, electric power generation. 
8 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1: Índices percentuais de não atendimento rural, por Estado Fonte: 
Eletronorte, 2006 12 
Figura 2: - Distribuição dos domicílios rurais não atendidos pelas regiões do Brasil.
 12 
Figura 3: Sistema solar fotovoltaico isolado 14 
Figura 4: Residências rurais eletrificadas com sistema fotovoltaico 15 
Figura 5: Corte de um Módulo Fotovoltaico 16 
Figura 6: Controlador de Carga paralelo (shunt) 20 
Figura 7: Controlador de carga série (shunt) 21 
Figura 8: Inversor CC para CA 21 
Figura 9: Configuração Básica de um Sistema Fotovoltaico Isolado 23 
Figura 10: Sistema Fotovoltaico Híbrido para CargasndenCorrente Alternada e 
Contínua 24 
Figura 11: Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica 25 
Figura 12: Modalidades Tecnológicas mais utilizadas nos Sistemas de 
Bombeamento Fotovoltaico 26 
Figura 13: Exemplos de Configuração de Sistemas de Bombeamento Fotovoltaico
 27 
Figura 14: Radiação Solar Global Diária – Média Anual Típica (Wh/m.dia) 31 
Figura 15: Evolução da Produção Mundial de Módulos Fotovoltaicos 32 
9 
 LISTA DE TABELAS 
Tabela 1: Tipos de Baterias 17 
Tabela 2: Custo Domiciliar da Eletrificação Rural 29 
Tabela 3: Custos Relativos ao Investimento Inicial Sistema Fotovoltaico 30 
Tabela 4: Custo Direitos de Fabricação de Módulos Fotovoltaicos 31 
 
10 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................11 
1.1 APRESENTAÇÃO ............................................................................................111.2 A EXCLUSÃO ELÉTRICA NO BRASIL ..................................................................11 
1.3 OBJETIVO .....................................................................................................12 
1.3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS................................................................13 
2 DESENVOLVIMENTO ..........................................................................................14 
2.1 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA ................................................................14 
2.2 SISTEMA FOTOVOLTAICO......................................................................................14 
2.3 GERADOR FOTOVOLTAICO ..........................................................................15 
2.3.1 BATERIAS ................................................................................................16 
2.3.1.1 TIPOS DE BATERIAS .......................................................................................................................................16 
2.3.1.2 CARACTERISTICA DAS BATERIAS....................................................................................................................17 
2.3.2 CONTROLADORES DE CARGA..............................................................19 
2.3.3 INVERSOR CC PARA CA.........................................................................21 
2.3.4 CONVERSOR DE CC PARA CC ..............................................................21 
2.4 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ......................................................22 
2.4.1 SISTEMAS ISOLADOS.............................................................................22 
2.4.3 SISTEMAS CONECTADOS À REDE........................................................24 
2.4.4 SISTEMS DE BOMBEAMENTO D’AGUA.................................................26 
2.5 SUSTENTABILIDADE......................................................................................27 
2.6 ASPECTOS ECONOMICOS............................................................................28 
2.7 PERSPECTIVAS .............................................................................................31 
2.7.1 PROGRAMA DE INCENTIVO...................................................................32 
2.7.1.1 PRODEEM ......................................................................................................................................................33 
2.7.1.2 PROGRAMA “LUZ PARA TODOS” ..................................................................................................................33 
3 CONCLUSÃO ........................................................................................................34 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................35 
 
11 
1 INTRODUÇÃO 
 
1.1 APRESENTAÇÃO 
 
Os preços elevados do petróleo, a imediata necessidade de proteção do 
meio ambiente, as dificuldades de geração de energia elétrica em diversas regiões 
remotas do país apontam para o adiantamento de fontes de energias eficientes, 
limpas e não poluentes, acarretando vantagens sociais, econômicas e ambientais. 
A atuação mundial por fontes de energias alternativas é abundância em 
função do potencial de benefícios econômicos, sociais e ambientais que são 
gerados. Restrições ambientais estão fazendo com que a indústria utilize os 
resíduos dos processos agrícolas e industriais para geração de energia por meio da 
biomassa. 
É uma saída eficaz para eletrificação de comunidades rurais isoladas, postos 
de saúde, bombeamento de água, aguagem e luminosidade pública. O sol 
abundante no decorrer de todo o ano estimula o uso da energia solar para a 
fabricação de energia elétrica e térmica por meio de painéis solares e células 
fotovoltaicas. 
 
1.2 A EXCLUSÃO ELÉTRICA NO BRASIL 
 
“O desafio do atendimento em energia elétrica no Brasil é proporcional ao 
enfrentamento do alto nível de desigualdade social e regional do País” 
(ELETRONORTE, 2006). 
Cerca de 2 milhões de domicílios rurais não são atendidos por energia 
elétrica (10 milhões de pessoas), correspondendo a 80% do total nacional e cerca 
de 90% dessas famílias possuem renda inferior a 3 salários mínimos 
(ELETRONORTE, 2006). 
A Figura 01 mostra o índice percentual de exclusão de eletrificação rural por 
Estados e a figura 02 ilustra a distribuição dos domicílios rurais não atendidos pelas 
regiões do Brasil. 
12 
 
Figura 1: Índices percentuais de não atendimento rural, por Estado Fonte: Eletronorte, 2006 
 
 
Figura 2: - Distribuição dos domicílios rurais não atendidos pelas regiões do Brasil. 
Fonte: Eletronorte, 2006 
 
As regiões Norte e Nordeste contem os maiores índices de afastamento 
elétrica. As famílias sem acesso a energia são de baixa renda e, na maior parte, 
localizadas nas localidades de menor Índice de Desenvolvimento Humano (IDH). 
 A implantação de energia nas áreas rurais contribui para o progresso 
econômico, financeiro e social dos municípios, reduzindo o emigração rural e os 
impactos financeiros e sociais dele consecutivos, melhorando a qualidade de vida 
como o acesso a serviços de saúde, educação, abastecimento de água, 
comunicação e saneamento. 
O alto nível de debandada das residências no povoado, as grandes 
distâncias até a série de abastecimento, o alto esforço de setor de linhas de 
abastecimento viabilizam a implantação da energia fotovoltaica. 
 
1.3 OBJETIVO 
 
Esse trabalho visa abordar os aspectos da eletrificação Rural em regiões 
isoladas e locais de complicado acesso, bem como analisar os vantagens e 
Cristiano
Highlight
13 
potencialidades do uso de sistemas fotovoltaicos adotados como alternativa de pré-
eletrificação rural pelas concessionárias em atendimento à legislação da Aneel que 
disciplina esse programa 
 
1.3.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS 
 Mostrar a viabilidade do sistema fotovoltaico na geração de eletricidade em 
regiões isoladas; 
Cristiano
Highlight
14 
2 DESENVOLVIMENTO 
2.1 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
A energia solar fotovoltaica é a energia obtida por intermédio da comutação 
direta da luz em eletricidade (efeito fotovoltaico). 
O efeito fotovoltaico, relatado por Edmond Becquerel, em 1839, é o 
aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de 
material semicondutor, criada pela absorvimento da luz. A célula fotovoltaica é a 
unidade essencial do processamento de comutação. 
 
2.2 SISTEMA FOTOVOLTAICO 
 
Um dos principais fatores para a bem sucedida utilização de um sistema 
fotovoltaico é a confiabilidade dos componentes que o integram. Torna-se 
fundamental uma avaliação técnica criteriosa destes componentes, bem como o 
conhecimento dos parâmetros que os caracterizam e qualificam, observando ainda 
suas aplicações e limitações. 
 
A figura 03 mostra um sistema solar fotovoltaico isolado. 
 
Figura 3: Sistema solar fotovoltaico isolado 
Fonte: Panorama energético. Curso de energia solar fotovoltaica, a eletricidade que vem do sol. 
A figura 04 mostra residências rurais alimentadas por sistema fotovoltaico 
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Sticky Note
Temos uma situação de d uma estação fotovoltaico numa residencial, isolada do norte do Brasil. 
Cristiano
Sticky Note
Nessa estalação temo os componente de uma estalação, como painel, bateria, inversor de corrente, regulador de bateria , mostrando como funciona uma estalação fotovoltaica.
15 
 
Figura 4: Residências rurais eletrificadas com sistema fotovoltaico 
Fonte: Workshop Rio06 - Fotovoltaica na eletrificação rural. Apresentação da Coelba. Rio de Janeiro/2006 
 
2.3 GERADOR FOTOVOLTAICO 
 
Esse equipamento permite converter de modo direto em energia elétrica a 
energia derivado do sol que incide na sua superfície. 
Cada módulo fotovoltaico, composto por células de materiais 
semicondutores, similarmente chamadas de células solares, é o causador da 
comutação daradiação solar em eletricidade, por intermédio do acontecimento físico 
conhecido por “resultado fotovoltaico”. 
As células solares comerciais, frequentemente elaboradas a base de silício 
com alto nível de pureza são encapsuladas de forma a proporcionar proteção contra 
intempéries, permitindo ao mesmo tempo um caminho óptico para a luz. Cada 
célula é capaz de oferecer uma tensão de poucos Volts (V), mais ou menos 0,5 V e 
uma corrente entre 13 1,5 e 4,5 Ampéres (A), sendo essencial a acoplamento em 
série de um certo número de células para criar tensões adequadas às aplicações 
elétricas. 
Cristiano
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Cristiano
Highlight
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Sticky Note
Os material que são usado numa placa são; Pefil de borracha, vidro, encapsulante (EVA), Célula fotovoltaica (tedlar) e marco de aluminio 
Cristiano
Highlight
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Sticky Note
Temos tecnologia mais avançada para aconha a direção do sol, ja nas maioria das pessoas de baixa renda fazem isso manual mente virando a placa pra onde o sol a ponta.
Cristiano
Highlight
16 
 
Figura 5: Corte de um Módulo Fotovoltaico 
FONTE: (PRIEB, 2002) 
A eficiência de conversão do processamento fotovoltaico está de modo 
direto relacionada com a parcela do espectro solar absorvida pelas células, uma vez 
que somente os fótons que efetivamente forem absorvidos pelo material 
semicondutor é que contribuirão para a geração da corrente elétrica. 
Ao iluminar uma célula solar, cria-se uma diferença de potencial em seus 
pólos que pode ser usada para criar um trabalho. 
 
2.3.1 BATERIAS 
Devido às características de variabilidade da radiação solar, a eletricidade 
produzida pelos módulos fotovoltaicos apresenta níveis variáveis dependendo das 
condições de insolação. 
Durante a noite, não há nenhuma geração e, no início da manhã ou no final 
da tarde, os níveis de energia elétrica gerados são baixos. 
Entretanto, na maioria das aplicações de sistemas isolados, necessita-se 
que a energia elétrica esteja disponível durante as 24 horas do dia e, principalmente, 
à noite para iluminação. 
O armazenamento da energia elétrica contínua gerada pelos módulos é 
normalmente realizado através de acumuladores elétricos ou baterias. 
 
2.3.1.1 TIPOS DE BATERIAS 
 
A tabela 1 apresenta algumas características de diversos tipos de baterias 
disponíveis comercialmente e em desenvolvimento. Existem as baterias 
Cristiano
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17 
automotivas, especificamente projetadas para veículos onde se desejam correntes 
elevadas e onde ocorrem poucas descargas profundas. Existem as baterias próprias 
para tração, como as utilizadas em veículos elétricos, adequadas às descargas 
profundas, características dessa aplicação. 
As baterias estacionárias, usadas como backup em condições de 
emergência, trabalham mais em flutuação, fornecendo energia para a carga com 
esporádicos ciclos mais profundos de descarga e carga. Já as baterias fotovoltaicas 
trabalham com ciclos diários de carga e descarga com esporádicos ciclos mais 
profundos em épocas de chuva. 
Tipos de baterías 
Densidade de 
energia Wh/kg 
(. 'usto IJSS/kWh Vida útil (1) ciclos 
Convencionais 
Chumbo - ácida 10-30 80-160 500 2000 
Níquel - cadmio 10 - 4? 100-700 >1000 
Níquel - ferro 22 - 45 500 >2000 
Níquel zinco 60 - 90 250 550 
 
Em desenvolvimento 
Células de combustível >2000 
Lítio-sulfeto metálico 100 - 225 20-30 1000 
Níquel hidrogênio 44 - 60 >2000 >3000 
Sódio - enxofre 120-250 400- 1200 900-2000 
Zinco - bromo 65- 75 500 - 1500 600 1800 
Zinco — cloro 60-90 500-800 
 
1 - Para profundidade de descargas de 60 a 80% 
Tabela 1: Tipos de Baterias 
As baterias mais utilizadas em sistemas fotovoltaicos são as de chumbo-
ácido. Existem baterias especificamente projetadas para sistemas fotovoltaicos que 
levam em conta as características próprias desse tipo de aplicação. Deve ser evitado 
o uso de baterias automotivas comuns utilizadas em veículos. 
 
2.3.1.2 CARACTERISTICA DAS BATERIAS 
As características das baterias para sistemas fotovoltaicos são assim 
definidas: 
Tensão - As baterias mais utilizadas em sistemas fotovoltaicos são de 12 V 
de tensão nominal, sendo também usadas baterias de 6 V. Esta é a tensão nominal 
já que a tensão realmente presente nos terminais da bateria depende de sua 
condição de carga e do fornecimento ou solicitação externa de energia. 
Normalmente a bateria está a plena carga com 14,3 V, não devendo receber mais 
corrente e, quando atinge 11,3 V, as cargas devem ser desligadas. Essas 
providências aumentam a vida útil da bateria. 
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18 
Capacidade de armazenamento de energia - Quanto maior é a capacidade 
da bateria em armazenar energia, maior autonomia de funcionamento na ausência 
de radiação solar tem o sistema. A capacidade das baterias determina o número de 
dias que um dado pode fornecer energia para os equipamentos consumidores sem a 
presença do sol. Esta capacidade pode ser expressa em Wh ou kWh, mas a forma 
mais comum é expressá-la em Ah (Ampère-hora). Esta unidade quantifica a corrente 
elétrica que se pode tirar em determinado tempo da bateria considerando-se 
condições específicas de descarga, temperatura e tensão mínima. Uma bateria 
típica utilizada em sistemas fotovoltaicos tem uma capacidade nominal de descarga 
de 110 Ah em 20 horas - referência a 25°C. Isto significa que se pode tirar 5,5 A 
durante 20 h quando a temperatura é de 25°C ou 55A durante 2 horas . Entretanto, à 
medida que a descarga for mais rápida do que o especificado, a capacidade da 
bateria será ligeiramente diminuída. É preciso considerar que não se deve usar 
normalmente toda a capacidade da bateria, pois, quando a profundidade da 
descarga ultrapassa 50% da capacidade total, ocorre uma descarga profunda. Este 
tipo de descarga reduz a vida útil da bateria e deve ser evitada. 
Autodescarga - As baterias, devido a seus processos internos, estão 
permanentemente se descarregando, mesmo quando não conectadas a um circuito 
externo. Considerando que a energia solar fotovoltaica é normalmente gerada em 
pequena escala, deve-se reduzir ao mínimo essa energia perdida internamente. O 
ideal é que essa autodescarga não ultrapasse 4% ao mês. 
Eficiência - Mostra a relação entre a energia retirada de uma bateria e a 
quantidade de energia que se tem de colocar para que ela volte ao mesmo estado 
de carga anterior. Considerando o ciclo diário de carga e descarga das baterias em 
sistemas fotovoltaicos, é importante que estas apresentem nível de eficiência 
elevado. 
Vida útil - A vida útil de uma bateria termina quando ela não consegue mais 
armazenar 80% da energia que armazenava quando nova. Isso significa que ela 
precisa ser substituída. 
E é um problema quando se considera que os sistemas fotovoltaicos estão 
situados em locais remotos, distantes de centros de manutenção. Além disso, os 
custos das baterias são relativamente altos para muitos usuários. Portanto, é 
importante que as baterias para sistemas fotovoltaicos tenham vida longa, de 
preferência acima de 3 ou 4 anos. 
Cristiano
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19 
Manutenção - Podem ser usadas em sistemas fotovoltaicos tanto as 
baterias abertas, que necessitam de inspeção periódica do eletrólito e eventual 
adição de água, quanto as baterias seladas, do tipo "livre de manutenção”, sem 
necessidade de reposição de água. Em aplicações pequenas em locais remotos, 
sem estrutura de manutenção, é recomendável que se use a bateria selada. Na 
compra de baterias, deve-se procurar examinar a documentação técnica do 
fabricante, principalmente: ciclo de vida para operação em sistemas fotovoltaicos 
com descarga de 20%; eficiência média por ciclo carga-descarga, tensão máxima de 
recarga; se há exigência de equalizaçõesperiódicas das baterias, qual é a 
periodicidade e os parâmetros a serem utilizados; corrente de carga; capacidade útil 
em Ah a uma corrente determinada; gráficos de números de ciclos versus 
profundidade de descarga, capacidade versus temperatura; tensão versus peso 
específico do eletrólito (mostrando região de formação de gás); tempo de vida 
projetado e taxa de autodescarga. 
 
2.3.2 CONTROLADORES DE CARGA 
 
Os controladores de carga são componentes indispensáveis para o sistema 
fotovoltaico, pois permitem o controle do limite de carga que os módulos de baterias 
podem receber evitando desta forma a sua queima por sobrecarga e conseqüente 
aumento do ciclo de vida destes módulos. 
São especificados pela tensão de trabalho dos módulos e da corrente. Sua 
capacidade deve superar a corrente total dos painéis a serem conectados. Caso a 
corrente supere o valor do controlador, deve ser considerada a possibilidade de 
divisão de instalação. 
São compostos por um circuito de controle e outro de comutação. O circuito 
de controle monitora as grandezas do sistema, como tensão, corrente e temperatura 
na bateria, processando essas informações e gerando sinais de controle que são 
utilizados para comandar o circuito de comutação. O circuito de comutação é 
formado por chaves semicondutoras que controlam a tensão e/ou a corrente de 
carga ou de descarga das baterias. 
As principais funções atribuídas aos controladores de carga das baterias 
são: 
 providenciar o carregamento da bateria 
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20 
 evitar sobrecarga na bateria 
 bloquear corrente reversa entre a bateria e o painel 
 prevenir descargas profundas (no caso de baterias chumbo-ácido) 
Existem basicamente dois tipos de controladores, os que são conectados em 
paralelo e os que são conectados em série. Os controladores conectados em 
paralelo são constituídos de transistores que dissipam a potência gerada em 
excesso, quando a tensão nos pólos da bateria atingir um determinado valor. A 
tensão de corte recomendada é de 2,35 V / elemento 20 quando a temperatura for 
de 25ºC. Neste caso, é conveniente instalar um diodo de bloqueio entre a bateria e o 
transistor para evitar dissipação da energia das baterias através dos transistores. 
Os controladores conectados em série desconectam os painéis das baterias 
quando a tensão atinge um determinado valor pré-fixado. O interruptor utilizado pode 
ser um dispositivo eletromecânico, como um relé, ou estático, por exemplo, um 
transistor. Para a proteção de sobrecarga, desconecta-se o gerador fotovoltaico da 
bateria quando a tensão em seus pólos atinge cerca de 2,45 V / elemento, voltando 
a conectá-la quando a tensão cair para 2,2 V / elemento. 
Para a proteção de sobredescarga, desconecta-se a carga da bateria 
quando a tensão em seus pólos atingir um valor determinado pela profundidade de 
descarga máxima estipulada para o subsistema de acumulação em questão. O 
controlador de carga volta a conectar a carga na bateria quando a tensão nos pólos 
desta atingir cerca de 2,1 V / elemento. Estes valores de tensão podem variar 
segundo o tipo e o regime de trabalho dos acumuladores. 
 
Figura 6: Controlador de Carga paralelo (shunt) 
 
 
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Figura 7: Controlador de carga série (shunt) 
Fonte: Alvarenga. Energia Solar, UFLA/FAEPE 2001 
 
2.3.3 INVERSOR CC PARA CA 
Muitos equipamentos consumidores existentes no mercado, principalmente 
eletrodomésticos, estão disponíveis apenas em corrente alternada, usualmente na 
faixa de 127 V e 220 V. Alvarenga (2001) descreve que o mercado ainda não 
disponibiliza, em corrente contínua, toda a gama de equipamentos que podem ser 
usados em sistemas fotovoltaicos, destacando-se principalmente televisores, 
videocassetes e antenas parabólicas. A função do inversor é transformar a energia 
elétrica contínua das baterias em energia elétrica alternada adequada para os 
consumidores. 
Trabalham com tensões de entrada de 12, 24, 48 ou 120 Vcc e convertem 
para 120 ou 240 Vac na freqüência de 50 ou 60 Hz. Os inversores permitem usar 
equipamentos disponíveis no mercado. Como se eleva o nível de tensão de 
trabalho, reduz o diâmetro dos cabos elétricos e as perdas ôhmicas já que se 
trabalha com correntes menores. A especificação técnica de cada tipo de inversor 
dependerá da necessidade de acordo com a capacidade de geração das placas 
fotovoltaicas e dos tipos de consumidores (Figura 08). 
 
Figura 8: Inversor CC para CA 
Fonte: Solar Brasil Outubro/2004 
 
2.3.4 CONVERSOR DE CC PARA CC 
22 
De acordo com Alvarenga (2001), muitas instalações isoladas não utilizam 
inversores, o que reduz o custo e a complexidade e aumenta a eficiência do sistema. 
Nesses casos, todos os equipamentos consumidores devem ser adequados 
para trabalharem com corrente contínua. A tensão usual em pequenos sistemas é de 
12 Vcc, variando normalmente de acordo com o estado das baterias entre 11,5 e 
14,5Vcc. 
Entretanto, existem aparelhos eletrodomésticos que operam com pilhas, que 
trabalham com tensões menores, múltiplas de 1,5 Vcc que é a tensão de uma pilha. 
Enquadram-se nesse caso os rádios transistorizados, gravadores, aparelhos de CD 
e pequenos televisores, muito comuns principalmente em residências rurais. Os 
conversares CC/CC são utilizados para tornar disponíveis essas tensões, permitindo 
aos usuários economizarem os recursos que seriam gastos com pilhas. Tais 
aparelhos ainda não são comuns no mercado, mas tendem a ser mais facilmente 
encontrados à medida que os sistemas a baterias forem sendo disseminados. 
 
2.4 TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
Os sistemas fotovoltaicos podem ser classificados em quatro categorias 
distintas: isolados, híbridos, conectados à rede e de bombeamento de água. O 
emprego de cada um dos sistemas depende diretamente da finalidade do uso final, 
da avaliação econômica, do nível de confiabilidade e de características específicas 
do projeto. 
 
2.4.1 SISTEMAS ISOLADOS 
Também conhecidos como autônomos, isto é, independentes da rede 
elétrica convencional, estes sistemas utilizam alguma forma de armazenamento de 
energia. Este armazenamento é obtido através de baterias, as quais são associadas 
a um dispositivo de controle de carga e de descarga. 
A figura 09 representa a configuração básica de um sistema fotovoltaico 
isolado. 
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Figura 9: Configuração Básica de um Sistema Fotovoltaico Isolado 
FONTE:(FILHO, 2003) 
 
O painel solar, através dos módulos fotovoltaicos, carrega as baterias 
durante os períodos de insolação. Estas baterias fornecem energia elétrica ao 
sistema. As cargas cc podem ser alimentadas diretamente pela bateria. O inversor 
será necessário para a alimentação das cargas de corrente alternada (ca). O 
controlador de carga é responsável pela vida útil da bateria, impedindo-a de carregar 
ou descarregar demasiadamente (ALVARENGA, 2001).
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2.4.2 SISTEMAS HÍBRIDOS 
Consistem na combinação de outros sistemas fotovoltaicos com outras 
fontes de energia que assegurem a carga das baterias na ausência de sol. As fontes 
de energia auxiliares podem ser, geradores eólicos, diesel, gás, gasolina e outros 
combustíveis (figura 10). 
 
Figura 10: Sistema Fotovoltaico Híbrido para CargasndenCorrente Alternada e 
Contínua 
FONTE:(ALVARENGA, 2001) 
 
Devem possuir sistemas de controle mais eficientes que os sistemas 
isolados de pequeno porte, pois são mais complexos devido à integração de várias 
formas de geração de energia elétrica. 
São utilizados em sistemas de maior porte, com potência gerada na faixa de 
dezenas e centenas de quilowatt-hora-pico (kWp). 
Devido a grande complexidade de arranjos e multiplicidade de opções, a 
forma de otimização do sistema torna-se um estudo particular para cada caso, 
exigindoainda uma criteriosa análise econômica. 
 
2.4.3 SISTEMAS CONECTADOS À REDE 
Representam uma fonte complementar ao sistema elétrico de grande porte 
ao qual estão conectados. Normalmente não utilizam armazenamento de energia, 
pois toda a gerada é entregue diretamente à rede. Para a injeção de energia na rede 
são utilizados inversores especiais que devem satisfazer a severas exigências de 
qualidade e de segurança. 
25 
A potência fotovoltaica instalada neste tipo de sistema é muito variável, 
podendo atingir centenas de kWp em centrais fotovoltaicas e dezenas de kWp para 
alimentação de cargas residenciais. 
 
 
Figura 11: Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica 
FONTE:(CRESESB, 2006) 
A figura 07 representa um sistema fotovoltaico residencial conectado à rede 
elétrica de distribuição, onde normalmente a energia é injetada na rede de baixa 
tensão e o medidor do usuário é bidirecional, efetuando um balanço entre a energia 
gerada e a consumida. 
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2.4.4 SISTEMS DE BOMBEAMENTO D’AGUA 
Este sistema representa uma variação de um sistema isolado com uma 
característica específica, dispensando o armazenamento de energia, pois a água é 
armazenada em reservatórios, através de bombeamento. 
Um sistema de bombeamento fotovoltaico típico consiste basicamente de 
gerador fotovoltaico, sistema de acondicionamento de potência, conjunto moto 
bomba e equipamentos complementares. A figura 12 representa as modalidades 
tecnológicas mais utilizadas nos sistemas de bombeamento fotovoltaico. 
 
Figura 12: Modalidades Tecnológicas mais utilizadas nos Sistemas de 
Bombeamento Fotovoltaico 
FONTE:(FEDRIZZI, 1997) 
 
A figura 13 ilustra algumas das possíveis configurações utilizadas neste tipo 
de sistema, sendo: 
 Configuração A : grupo motobomba submersa 
 Configuração B: bomba submersa e motor em superfície 
 Configuração C: grupo motobomba flutuante 
 Configuração D: grupo motobomba em superfície 
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Figura 13: Exemplos de Configuração de Sistemas de Bombeamento Fotovoltaico 
FONTE:(FEDRIZZI, 1997) 
 
2.5 SUSTENTABILIDADE 
Para garantir a sustentabilidade destes projetos, é necessária a realização 
de ações como, diagnóstico e o levantamento do perfil sócio-econômico-energético 
da comunidade; a capacitação e formação dos usuários; o correto dimensionamento 
do sistema; a instalação dentro de requisitos e normas técnicas e o monitoramento. 
Para que um programa de eletrificação rural, utilizando a energia solar 
fotovoltaica, tenha sucesso, não basta apenas instalar os equipamentos, é 
necessário um trabalho de capacitação, manutenção, assistência técnica e 
gerenciamento do novo recurso energético, que as comunidades passarão a utilizar. 
A capacitação e informação são uma exigência quando se trata de implantar 
eletrificação rural fotovoltaica. O usuário é um dos objetivos maiores da capacitação. 
Na maioria dos casos, a eletricidade é um fator completamente novo na vida destas 
28 
pessoas, o que requer uma extensa campanha de informação e educação, 
motivando o uso racional da eletricidade proporcionada pelos sistemas fotovoltaicos. 
O usuário deve participar diretamente na manutenção preventiva, requerida pelos 
equipamentos utilizados. A capacitação técnica dos usuários pode ser feita através 
de cursos sobre o uso e a gestão dos sistemas com energia solar e a formação da 
modalidade, eletricista solar . O treinamento e capacitação fornecidos aos usuários 
devem permitir que o gerenciamento técnico, administrativo e financeiro, seja 
realizado pelos próprios beneficiários da eletricidade solar. 
A manutenção seja ela, preventiva ou corretiva é de fundamental 
importância para garantir que o sistema de geração de energia elétrica local com 
energia solar possa funcionar por toda a vida útil do sistema. 
Devido à ausência de assistência técnica por um longo período, o estado de 
abandono das instalações de energia fotovoltaica, pode gerar na população um 
descrédito quanto à tecnologia solar, prejudicando imensamente a trajetória de uma 
das alternativas mais promissoras para a eletrificação de comunidades rurais. A 
reposição de peças e serviços deve se valer de esquemas que garantam a 
disponibilidade local de peças de reposição (ex.: lâmpadas, inversores eletrônicos, 
baterias, etc.,) e serviços de manutenção são fundamentais para a eficácia do 
programa em longo prazo. Um sistema fotovoltaico deve durar ao menos vinte anos 
fornecendo serviço útil, se as condições acima mencionadas forem levadas em 
conta. 
 
2.6 ASPECTOS ECONOMICOS 
A viabilidade econômica da instalação de um sistema fotovoltaico depende 
do custo de produção de eletricidade cobrir os custos suplementares em relação ao 
sistema de atendimento convencional. No caso de instalações em propriedades 
rurais isoladas os custos de produção de eletricidade, utilizando um sistema 
fotovoltaico, geralmente são comparados com os custos relacionados à expansão da 
rede elétrica convencional. 
A avaliação do custo de eletricidade para o sistema fotovoltaico leva em 
consideração os investimentos necessários na aquisição, instalação e os gastos na 
manutenção do sistema. 
As linhas de distribuição no meio rural podem ser trifásicas ou monofásicas 
(NAPER, 2006) dependendo da carga a ser alimentada e das perspectivas de 
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expansão do sistema, mas como as necessidades energéticas do consumidor rural 
de baixa renda são pequenas e, por haver pouca ou nenhuma perspectiva de 
aumento da demanda de energia elétrica devido aos fatores sócio-econômicos, o 
modelo mais utilizado para as linhas de distribuição é a linha Monofásica com 
Retorno por Terra (MRT- Alumínio). 
 
TABELA 02 
 CUSTO DOMICILIAR DA ELETRIFICAÇÃO RURAL CONVENCIONAL EM 
FUNÇÃO DO NÚMERO DE RESIDÊNCIAS A SEREM ATENDIDAS E DA 
DISTÂNCIA À REDE ELÉTRICA. 
 
Tabela 2: Custo Domiciliar da Eletrificação Rural 
Valores em dólar 
FONTE: (NAPER, 2006) 
 
Analisando o sistema de eletrificação rural convencional, verifica-se que os 
custos crescem com a distância da linha de distribuição e diminui com o aumento do 
número de residências beneficiadas (tabela 01). 
No sistema fotovoltaico, os custos permanecerão constantes pois o sistema 
é dimensionado para uso específico, não possuindo variáveis. 
A tabela 02 mostra a composição de custos de um sistema fotovoltaico 
autônomo para uma residência rural. 
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TABELA 03 
CUSTOS RELATIVOS AO INVESTIMENTO INICIAL SISTEMA FOTOVOLTAICO 
RESIDENCIAL (EQUIPAMENTOS E MÃO DE OBRA). 
 
Tabela 3: Custos Relativos ao Investimento Inicial Sistema Fotovoltaico 
Valores em dólar 
FONTE:(NAPER, 2006) 
 
A viabilidade econômica deve ser analisada caso a caso, observando os 
critérios técnicos a serem adotados, tais como, a distância do consumidor em 
relação à linha de distribuição mais próxima e do número de domicílios a serem 
atendidos. 
Para uma edificação rural isolada, ou seja, distante da rede elétrica 
convencional, torna-se clara que a opção pelo sistema fotovoltaico torna-se bem 
mais vantajosa economicamente. 
De acordo com ALVARENGA (2000), os custos de sistemas fotovoltaicos 
vêm reduzindo com o aperfeiçoamento dos processos de fabricação, com o aumento 
de escala de produção e com o aumento da concorrência. A tabela 03 indica os 
custos com a fabricação de módulos fotovoltaicos e as projeções de declínio de 
preços. 
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TABELA 04 - CUSTOS DIRETOS DE FABRICAÇÃO DE MÓDULOS 
FOTOVOLTAICOS – US$/Wp 
 
Tabela 4: Custo Direitos de Fabricação de Módulos Fotovoltaicos 
 
2.7 PERSPECTIVAS 
O Brasil apresenta uma das melhores condições para o uso da energia 
solar, com uma das maiores médias de radiação, principalmente na região Nordeste,conforme observado figura 14. 
 
 
Figura 14: Radiação Solar Global Diária – Média Anual Típica (Wh/m.dia) 
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FONTE: (ANEEL, 2006) 
Embora a tecnologia fotovoltaica venha sendo usada no Brasil nas últimas 
duas décadas, somente recentemente vem sendo reconhecida como uma opção 
potencial para localidades e domicílios situados longe da rede de distribuição de 
energia elétrica. 
O avanço da tecnologia, principalmente na área de energia solar, vem 
criando opções para a geração alternativa de eletricidade, com a vantagem de ser 
não poluente. 
Altas taxas de eficiência na conversão luz-eletricidade , obtidas através de 
novas tecnologias, significam que mais energia poderá ser gerada por célula, 
reduzindo o custo de cada unidade de eletricidade (watt) gerada e aumentando o 
fator de escala de utilização de sistemas fotovoltaicos no futuro. 
A utilização da energia solar fotovoltaica teve nos últimos anos um acelerado 
crescimento, como observado na figura 15. 
 
Figura 15: Evolução da Produção Mundial de Módulos Fotovoltaicos 
 (FONTE: GREENPEACE, 2006) 
O incremento no crescimento observado na figura 12 se deve aos 
programas de incentivo para ampliar a geração de eletricidade com fontes 
renováveis visando reduzir a emissão de gases de efeito estufa. 
 
2.7.1 PROGRAMA DE INCENTIVO 
 
No Brasil foram formulados e implementados alguns programas de difusão 
dessa tecnologia consolidando grupos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico. 
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2.7.1.1 PRODEEM 
Desde 1995 está em vigência no Brasil um programa de grande porte de 
caráter publico, PRODEEM (Programa de Desenvolvimento de Estados e 
Municípios, MME1 ). O Programa, baseado principalmente nos sistemas 
fotovoltaicos, destina-se a melhorar as condições de vida da população rural 1 
instalando de equipamentos de eletrificação rural, incluindo sistemas de 
bombeamento. 
Três tipos de sistemas fotovoltaicos autônomos têm sido empregados no 
PRODEEM: sistemas fotovoltaicos de geração de energia elétrica, sistemas 
fotovoltaicos de bombeamento d’água e sistemas fotovoltaicos de iluminação 
pública. 
Pela importância social que possui é fundamental a continuidade do 
PRODEEM. Entretanto, diante de grandes dificuldades, especialmente na falta de 
recursos para assistência técnica e manutenção dos equipamentos, o PRODEEM 
está parcialmente paralisado. 
 
2.7.1.2 PROGRAMA “LUZ PARA TODOS” 
O Programa “Luz para Todos”, instituído através do Decreto n. º 4.873 de 11 
de novembro de 2003, é uma iniciativa do governo federal que conta com a parceria 
dos governos estaduais e das distribuidoras de energia elétrica. O objetivo é levar 
eletricidade a mais de doze milhões de pessoas, em todo o território nacional, até 
2008, com investimentos estimados em sete bilhões.de reais 
O mercado-alvo do programa são os pequenos produtores rurais, que 
utilizarão a energia como bem de consumo e, quando aplicável, como fator de 
produção em processos agropecuários. 
É também um programa de caráter social, o que pode ser expresso pelo fato 
de que todas as ligações efetuadas não terão participação financeira dos 
beneficiados. 
O programa contempla o atendimento das demandas do meio rural mediante 
de uma das três possibilidades: extensões de redes de distribuição, sistemas de 
geração descentralizada com redes isoladas ou sistemas individuais. Para a escolha 
de cada possibilidade são analisados os critérios técnicos, econômicos, ambientais e 
sociais. 
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Os sistemas de geração individuais compreendem as seguintes opções 
tecnológicas: 
 Hidroeletricidade 
 Solar fotovoltaica 
 Energia eólica 
 Biomassa 
 Gerador diesel 
 Sistemas híbridos 
Para atendimentos domiciliares, utilizando o sistema de geração individual, o 
programa prevê além da implantação do sistema, a distribuição interna completa, 
isto é, fiação, eletrodutos, disjuntores de proteção, tomadas, lâmpadas e demais 
materiais de instalações. 
Nos locais onde a rede convencional não se mostrar viável, ou seja, em 
áreas remotas e isoladas com difícil acesso à rede elétrica, serão instalados 
sistemas com painéis fotovoltaicos. 
 
3 CONCLUSÃO 
A indústria solar é um elemento-chave para diminuir a emissão de gases 
geradores do efeito- estufa. 
uso de painéis solares fotovoltaicos criará milhões de empregos e levará 
eletricidade a bilhões de indivíduos que hoje não abrange acesso à rede elétrica. 
adiantamento da energia solar, tanto como fonte térmica quanto elétrica, é uma das 
opção energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio. 
A energia solar, abastado, limpa e permanente, renovável a cada dia, que 
não polui nem sequer prejudica o ecossistema é a saída ideal para áreas afastadas 
e também não eletrificadas, especificamente num país como o Brasil no qual se 
encontram bons índices de insolação em qualquer parte do país. 
Os nichos de mercado são capazes de e precisam ser atendidos por 
sistemas fotovoltaicos autônomos, reduzindo o custo total da eletrificação rural de 
áreas ainda não servidas, permitindo que um número maior de consumidores seja 
atendido. No Brasil, a falta de uma política nacional que incentive o emprego de 
energia fotovoltaica nas residências das grandes metrópoles está associada ao 
imposto de importação bastante elevado com relação às células fotovoltaicas. 
35 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
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Universalização do Acesso e Uso da Energia Elétrica do Ministério de Minas 
e Energia. Disponíveis em http://www.mme.gov.br e 
http://www.prodeem.mme.gov.br. Acesso em set. 2007. 
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http://www.eletronorte.gov.br. Acesso em jun. 2007. 
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eletricidade que vem do sol. Disponível em 
http://www.panoramaenergetico.com. Acesso em set. 2007. 
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http://www.greenpeace.org.br. Acesso em jun. 2007. 
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http://www.mundolusiada.com.br/ECONOMIA/econ163 mar07.htm. Acesso 
em jun. 2007. 
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Acesso em out. 2007. Disponível em http://www.solenerg.com.br 
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Disponível em www.eco21.com.br 
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Porto Alegre, 2007. Disponível em www.ideaas.org.com.br. Acesso em 27 de 
out. 2007. 
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vivendas rurales. Remoçión de barreras para la electrificación rural com 
energias renovables. Disponível em www.renovables-rural.cl. Acesso em out. 
2007. 
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Fotovoltaica. Workshop Rio de Janeiro, novembro de 2006. 
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Rural. Junho de 2003. 
12. CEMIG. Luz para Todos. Manual de Projetos. Abril de 2004. 
13. CEMIG. Especificação Técnica Sistemas Fotovoltaicos para Eletrificação 
Rural. Julho de 2006. 
14. Alvarenga, Carlos Alberto. Energia Solar. Lavras: UFLA / FAEPE, 2001.