Energias-renováveis---solar

Prévia do material em texto

IS
BN
 9
78
-8
5-
60
85
6-
06
-4
Série
Energias Renováveis
Série
Energias Renováveis
SOLAR
Carlos Adriano Rosa
Geraldo Lúcio Tiago Filho
Série
Energias Renováveis
Série
Energias Renováveis
SOLAR
Itajubá, 2007.
1º Edição
Organizado por Geraldo Lúcio Tiago Filho
Edição
Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas
Presidente: Ivonice Aires Campos
Secretário Executivo: Geraldo Lúcio Tiago Filho
Projeto Gráfico
Orange Design
Editoração e Arte-Final
Adriano Silva Bastos
CERPCH - Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas
Avenida BPS, 1303 - Bairro Pinheirinho CEP: 37500-903 - Itajubá - MG - Brasil
Tel: (+55 35) 3629-1443 Fax: (+55 35) 3629 1265
Obra publicada com o apoio do Ministério de Minas e Energia e da Fundação de Apoio 
ao Ensino Pesquisa e Extensão de Itajubá
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Mauá -
Bibliotecária Margareth Ribeiro - CRB_6/1700
R710s Rosa, Carlos Adriano
 Solar / Carlos Adriano Rosa e Geraldo Lúcio Tiago Filho ;
organizado por Geraldo Lúcio Tiago Filho ; revisão de Ângelo
Stano Júnior e Adriana Barbosa ; colaboração Camila Rocha
Galhardo ; editoração e arte-final Adriano Silva Bastos. --
Itajubá, MG : FAPEPE, 2007.
 44p. : il. -- (Série Energias Renováveis)
1. Energias renováveis. 2. Energia solar. I. Título.
ISBN: 978 - 85 - 60858 - 01 - 9
ISBN: 978 - 85 - 60858 - 06 - 4
CDU 620.91
Sumário
1.0 – Introdução
2.0 – Sol, origem de toda a energia
2.1 – Energia hidráulica
2.2 – Energia de biomassa
2.3 – Energia eólica
2.4 – Energia de origem fóssil
3.0 – Aplicações para a energia solar
3.1 – Transmissão de calor
3.1.1 – Condução
3.1.2 – Convecção
3.1.3 – irradiação
3.2 – Uso direto da energia solar
3.3 – Energia termosolar
3.3.1 – Potencial de energia solar
3.3.2 – Sistema termosolar para aquecimento de água
3.4 – Energia solar fotovoltaica
3.4.1 – Princípio de funcionamento
3.4.2 – Componentes do sistema
3.4.3 – Tipos de instalação
3.4.4 – Exemplo de dimensionamento
3.4.5 – Recomendações de manutenção
4.0 – Exemplos de utilização
5.0 – Bibliografia
04
07
07
08
09
09
10
10
10
11
11
13
18
18
18
27
27
31
35
41
37
32
44
Revisão
Ângelo Stano Júnior
Organização
Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho
Colaboração
Camila Rocha Galhardo
Adriana Barbosa
Os cientistas acreditam que o sol deve estar ativo a cerca 
de 4.6 bilhões de anos, e que ainda deve continuar ativo por 
mais 5 bilhões de anos. Após este período ele começará a in-
char, crescendo tanto que engolirá a Terra e os demais pla-
netas do sistema, se transformando em uma gigante verme-
lha. Após um bilhão de anos como gigante vermelha, irá su-
bitamente entrar em colapso e se transformará em um tipo 
de estrela chamada de anã branca. Depois disto poderá levar 
ainda um trilhão de anos até arrefecer completamente. 
Enquanto não desaparece, levando todos os planetas do 
sistema solar consigo, o sol fornece para a terra uma quanti-
dade inesgotável de energia. Em uma hora ele fornece mais 
energia do que se consome aqui em um ano inteiro. O me-
lhor em tudo isto é que esta energia é gratuita, renovável e 
não poluente.
Para se medir toda esta energia são utilizados aparelhos 
chamados de solarímetros, piranômetros ou radiômetros, 
como exibido nas figuras 1.2 e 1.3.
Para medir a potência solar instantânea que incide em 
um determinado ponto utilizamos à unidade de medida 
2W/m (medida de potência / medida de área). Caso seja ne-
cessário medir a energia neste ponto ao longo de um dia uti-
04
Capítulo 1Capítulo 1
Introdução
05
Durante toda a sua vida, o homem consome energia em tudo o que faz. Seja durante as suas 
atividades diárias ou mesmo dormindo.
Desde o início dos tempos, quando aprendeu a viver em comunidade, o homem tem utiliza-
do os mais diversos tipos de energia para facilitar seu trabalho, tornando-o mais fácil ou mais 
rápido. Para isto ele se valeu das mais diversas fontes de energia: fogo, água, tração animal, va-
por, petróleo, etc.
Com o passar do tempo, adquiriu-se conhecimento e técnica e criou-se os mais variados ti-
pos de tecnologia para realizar o trabalho que antes era puramente braçal. Assim, novos inven-
tos e criações surgiram, mas sempre dependentes de algum tipo de energia para o seu funcio-
namento.
Hoje, preocupamo-nos cada vez mais em estudar e descobrir novas fontes de energia, que 
possam ser utilizadas degradando o mínimo possível o ambiente ao seu redor. Com este tipo de 
consciência, estudou-se e desenvolveu-se a utilização de energias alternativas dos mais varia-
dos tipos, e falar sobre energia sem falar no Sol é o mesmo que falar sobre a Terra sem mencionar 
nada sobre água. Tudo o que existe no planeta Terra é formado direta ou indiretamente pela 
energia vinda do Sol. Assim vamos começar nossa conversa falando sobre o astro principal des-
ta história, a estrela do nosso sistema, o astro Sol.
Falar sobre o Sol é falar sobre seu lugar no sistema solar. O conjunto de planetas que formam 
o sistema planetário onde vivemos possui uma estrela, o Sol, e nove planetas que giram, em ór-
bitas diferenciadas entre si, ao seu redor, como mostra a figura 1.1 a seguir. Os nomes dos oito 
planetas, de acordo com sua proximidade com o Sol, são: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpi-
ter, Saturno, Urano e Netuno.
Entre todos os elementos que compõe o sistema solar, o que mais chama a atenção é o Sol, ori-
gem de toda a energia existente na Terra. Ele é o ponto central de nosso sistema planetário, e res-
ponde por 98% da massa de todo o sistema.
Sua camada externa tem uma temperatura de 6.000°C, e seu aspecto é manchado devido às 
diversas erupções de energia em sua superfície. Em seu núcleo a temperatura é de 15.000.000° C 
e a pressão é de 340 bilhões de vezes a do ar na Terra ao nível do mar. É neste núcleo que ocorrem 
as reações de fusão nuclear que dão origem à energia solar.
Parte da energia produzida pelo Sol aparece na forma de luz visível. Em função da distância 
entre o Sol e a Terra, a luz solar demora 8 minutos para alcançar a terra, que fica a cerca de 
150.000.000 km do sol.
Figura 1.1 – sistema solar
Figura 1.2 – Piranômetro
Figura 1.3 - Radiômetro
Capítulo 2Capítulo 2
Sol, Origem de Toda a Energia
06 07
2lizamos a unidade de medida kWh/m dia (energia/área x dia). A partir destas unidades ou-
2 2tras podem ser utilizadas para este tipo de medida, como por exemplo, J/ m , cal/cm . 
2 2No caso do Brasil, em média, a energia incidente varia entre 4kWh/m dia e 5kWh/ m dia. Se 
for necessária uma quantidade maior ou mais detalhada de dados, estes podem ser encontrados 
na internet em páginas sobre o assunto. Um exemplo de onde encontrar estes dados é a página 
do Centro de Referência Para a Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito-CRESESB ( www. 
cresesb.cepel.br), onde é possível encontrar o programa para computadores chamado Sundata 
que pode ser utilizado para calcular a radiação solar no Brasil. Já a Universidade Federal de San-
ta Catarina possui a página http://www.labsolar.ufsc.br, que disponibiliza um Atlas solaríme-
tro, com dados baseados em leituras de satélites. Um Atlas solarímetro do Brasil também pode 
ser encontrado na página da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, (www.aneel.-
gov.br).
Aqui na terra nós aproveitamos a energia solar de diferentes modos. Todas as fontes de ener-
gia renováveis que utilizamos dependem direta ou indiretamente da energia solar. São elas:
· Energia solar para aquecimento,
· Energia solar para geração de energia elétrica
· Energia hidráulica (depende das chuvas, que dependem do calor do Sol).
· Energia de biomassa (originada das plantas que precisam da luz do Sol)
· Energia eólica (originada dos ventos que são formados pelo calor do Sol.
Além disso, as principais fontes de energia atuais, que são o petróleo e o carvão, são uma fon-
te energética que indiretamente depende do sol, pois são formados por restos deplantas e ani-
mais que morreram há milhões de anos atrás, mas que, quando viveram, absorveram sua ener-
gia da luz do Sol.
2.1 Energia hidráulica
A figura 2.1 mostra de forma esquemática o fenômeno mais importante quando falamos de 
energia hidráulica: o ciclo da água. A formação de rios e lagos se dá através das chuvas, neves e 
granizos que tem sua origem no vapor de água resultante da evaporação da água por incidência 
dos raios solares. A transferência de água da superfície do Globo para a atmosfera, sob a forma 
de vapor, acontece por evaporação direta, por transpiração das plantas e dos animais e por su-
blimação (passagem direta da água da fase sólida para a de vapor). A quantidade de água mobi-
lizada pela sublimação no ciclo hidrológico é insignificante perante a que é envolvida na evapo-
ração e na transpiração, cujo processo conjunto chamamos de evapotranspiração. 
A energia solar é a fonte da energia térmica necessária para a passagem da água das fases lí-
quida e sólida para a fase do vapor, e é também a origem das circulações atmosféricas que trans-
portam vapor de água e deslocam as nuvens. As chuvas resultantes desse processo é que man-
têm a água circulando nos rios. Esse movimento da água possui energia, que é a chamada ener-
gia hidráulica.
Nas centrais hidrelétricas a energia hidráulica é convertida em energia elétrica, através dos 
chamados hidrogeradores. No Brasil mais de 80% do total de energia elétrica gerada provém 
das centrais hidrelétricas.
Anotações:
2.3 Energia eólica
A energia eólica é útil de muitos modos. Sua utilização vai alem de seu uso para navegação, 
como mostrado na figura 2.3 a seguir. A energia eólica é proveniente dos ventos, e como o sol é 
diretamente responsável pela produção dos ventos, a energia eólica pode ser considerada como 
uma das formas de manifestação da energia do Sol.
Uma estimativa da energia total disponível nos 
ventos ao redor do planeta pode ser feita a partir da hi-
pótese de que aproximadamente 2% da energia solar 
absorvida pela Terra é convertida em energia cinética 
dos ventos. Este percentual, embora pareça pequeno, 
representa centena de vezes a potência atual instalada 
nas centrais elétricas do mundo.
2.4 Energia de origem fóssil
A figura 2.4 ao lado caracteriza bem algumas variedades 
da biomassa utilizada na formação dos combustíveis fósseis. 
Existem três grandes tipos de combustíveis fósseis: o carvão, o 
petróleo e o gás natural. Os três foram formados há milhões 
de anos atrás, motivo pelo qual recebem esse nome, uma alu-
são aos fósseis de dinossauros, mortos há milhões de anos. Os 
combustíveis fósseis são resultado de um processo de decom-
posição das plantas e dos animais.
As plantas armazenam a energia recebida do sol transfor-
mando-a no seu próprio alimento. A este processo chama-se 
fotossíntese. Por sua vez, os animais comem as plantas e a ou-
tros animais para adquirirem energia. Quando as plantas, di-
nossauros e outras criaturas morreram, a terra decompôs os 
seus corpos enterrados, camada por camada, debaixo da ter-
ra. São necessários cerca de dois milhões de anos para que es-
tas camadas de matéria orgânica se transformem em uma pe-
dra preta e dura a que chamamos carvão, num líquido negro, 
o petróleo, ou ainda no gás natural. A figura 2.4 mostra a for-
ma que o petróleo é normalmente encontrado na natureza.
2.2 Energia de biomassa
A energia de biomassa vem de tudo o que é de origem 
orgânica. Como mostrado na figura 2.2 ao lado, o sol for-
nece energia para que as plantas possam realizar a fotos-
síntese e a evapotranspiração, que nada mais é do que a 
“transpiração” das plantas. É por meio da fotossíntese 
que as plantas transformam a energia do sol em energia 
química. 
A energia acumulada nas plantas pode ser absorvida 
por animais e insetos herbívoros, que por sua vez são a 
fonte de alimento para outros animais e insetos. Esta esca-
la de absorção de energia recebe o nome de cadeia ali-
mentar. Todas as fontes orgânicas que são usadas para 
produzir energia, e que passam por este processo, são 
chamadas de biomassa. 
Figura 2.1 - Ciclo da água
vento
Figura 2.3 – Energia eólica na navegação 
Figura 2.2 – Ciclo simplificado
da biomassa
vento
evaporação
preciptação
respiração e
transpiração
infiltração
transpiração
CICLO DA ÁGUA
Figura 2.4 – Biomassa de energia
fóssil e a localização do petróleo
no subsolo
subsolo
rocha impermeável
rocha impermeável
gás
petróleo
água
CO2 O + C2
C + O2
energia solar
(fotossíntese)
08 09
3.1.2 - Convecção
A convecção acontece quando as massas de um fluido se movimentam, trocando de posição 
entre si. Um bom exemplo é o de uma sala com um aquecedor ligado. O ar em torno do aquece-
dor se aquece, tornando-se menos denso (mais leve) 
que o restante, o que faz com que ele suba. Já o ar loca-
lizado em regiões mais afastadas do aquecedor está 
mais frio, mais denso e pesado, sendo assim ele des-
ce, havendo uma troca de posição entre o ar quente 
que sobe e o ar frio que desce. A esse movimento de 
massas de fluido chamamos convecção, e às corren-
tes de ar formadas neste tipo de movimento chama-
mos de correntes de convecção.
Pelo exposto pode-se perceber que não se pode fa-
lar em convecção no vácuo ou em um sólido, já que 
este tipo de transmissão de calor só ocorre em flui-
dos (líquidos e gases). A figura 3.2 ao lado ilustra o 
exemplo dado.
3.1.3 – Irradiação
Irradiação é o processo de transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas (chama-
das de ondas de calor). A energia emitida por um corpo (energia radiante) se propaga até o ou-
tro, por meio do espaço que os separa. 
Sendo que esse tipo de transmissão 
de calor ocorre por meio de ondas eletro-
magnéticas, não há mais a necessidade, 
como no caso da convecção, da presença 
de um meio material para que ela ocorra. 
Essa forma de transmissão de calor pode 
portanto ocorrer tanto no vácuo como 
em meios materiais. 
Toda energia radiante, transportada 
por onda de rádio, infravermelha, ultra-
violeta, luz visível, raios-X, raios gama, 
3.1 Transmissão de calor
Antes de estudarmos as aplicações da energia solar, é interessante conhecermos como se 
processa a transferência da energia do Sol para a Terra e tudo o que ela possui.
Transmissão de calor é como chamamos a passagem da energia térmica (que durante a 
transferência recebe o nome de calor) de um corpo para outro ou de uma parte para outra de 
um mesmo corpo. Essa transferência pode ocorrer de três modos diferentes: condução, con-
vecção e irradiação. 
3.1.1 - Condução
Condução é o processo que ocorre quando a energia térmica passa de um local para outro 
por meio das partículas do meio que os separa. Na condução a passagem da energia de uma re-
gião para outra acontece porque, na região mais quente, as partículas têm mais energia térmi-
ca, o que significa que elas estão vibrando com mais intensidade. Com esta vibração, cada par-
tícula transmite energia para a partícula vizinha, que passa a vibrar mais intensamente e com 
isso transmite energia para a partícula seguinte e assim sucessivamente. Uma ilustração que 
mostra o processo descrito acima se encontra na figura 3.1 a seguir.
Ao encostarmos o bastão de ferro no fogo, este começa a receber energia vinda do fogo e 
vai transferindo esta energia ao longo do bastão de ferro até alcançar o outro extremo onde es-
tá a mão que segura o bastão. Quem estiver segurando o bastão gradativamente irá sentir seus 
dedos esquentarem, até que não conseguirá mais segurar o bastão por ele estar quente demais 
ou ser obrigado a retirá-lo do fogo para que esfrie sem queimar suas mãos.
Um fato muito interessante sobre este tipo de transmissão de calor é que a condução de ca-
lor é um processo que exige a presença de um meio material e, portanto, não ocorre no vácuo, 
que é caracterizado pela ausência de qualquer partícula.
Capítulo 3Capítulo 3
Aplicações para aEnergia Solar
Figura 3.1 – Transmissão de calor por condução
Figura 3.2 - Transmissão de calor
por convecção
Figura 3.3 – Transmissão de calor por irradiação
10 11
ar fr
io
fluxo de ar
ar quente
etc, pode converter-se em energia térmica por absorção. Só as radiações infravermelhas, no en-
tanto, são chamadas de ondas de calor, como por exemplo aquelas que o sol emite em direção a 
terra e que a aquecem, conforme mostra a figura 3.3 apresentada.
Outro bom exemplo é o calor liberado pelo fogo de uma fogueira, como mostrado na figura 
3.4 a seguir.
Figura 3.4 - Irradiação de calor
OBSERVAÇÃO:
Um corpo de cor escura é bom absor-
vente de calor e é um mau refletor. Um 
corpo de cor clara é bom refletor de ca-
lor e é um mau absorvente.
Todo bom absorvente é bom emis-
sor de calor. Todo bom refletor é mau 
emissor.
Exemplo:
Corpos negros são bons absorventes 
e corpos claros são bons refletores de ca-
lor. Observando a figura 3.5 abaixo se 
pode ter uma noção mais significativa 
do tópico descrito acima
Figura 3.5– Transmissão de calor por irradiação
Figura 3.6 – Painel fotovoltáico para acionamento de bomba d'água
Figura 3.7 – Conjunto para bombeamento
de água em rios, lagos, etc., acionado 
por painel fotovoltaico.
12 13
3.2 – USO DIRETO DA ENERGIA SOLAR
Com tudo o que já foi descrito, fica evidente que a energia solar é realmente muito útil a to-
dos nós. Quase todas as fontes energéticas disponíveis ao homem vêm da energia irradiada pelo 
sol. A utilização direta desta energia irradiada ocorre por meio de diversos mecanismos, varian-
do de região para região e de acordo com a estrutura econômica de cada local.
Entre as aplicações possíveis para a energia solar direta, está a utilização da energia solar pa-
ra geração de energia elétrica destinada ao acionamento de bombas hidráulicas, como mostram 
as figuras 3.6 e 3.7 a seguir.
Outra utilização bastante comum é a secagem 
e/ou desidratação de alimentos como frutas, car-
nes e peixes. Este processo ocorre com a utilização 
de estufas de secagem como mostra a figura 3.8. 
Outra possibilidade, a de secagem ao ar livre, ain-
da é um dos processos mais utilizados, além de se 
mostrar bastante útil em culturas como café, chás e 
tabaco. A figura 3.9 mostra um exemplo deste tipo 
de secagem. O Brasil é um dos países que mais de-
senvolveu a tecnologia de secadores solares.
Estes mecanismos são utilizados quando a tem-
peratura necessária é relativamente baixa, cerca de 
150 ºC. Quando se necessita de exposição direta, os 
Wesley
Realce
Wesley
Realce
ção. As figuras 3.10 e 3.11 mostram exemplos de fogões solares para cocção.
O fogão solar parabólico, mostrado na figura 
3.11, ao lado, funciona a partir da concentração dire-
ta da luz do sol em uma panela que é colocada com o 
seu fundo no foco do refletor que forma o fogão. Os 
raios solares incidem na superfície refletora do refle-
tor e convergem para um foco central. Neste ponto, a 
temperatura alcançará valores altos o suficiente para 
cozinhar o alimento dentro da panela. A figura 3.12 a 
seguir explica melhor o funcionamento do fogão so-
lar parabólico.
Outra possibilidade é utilizar caixas revestidas in-
ternamente com um isolante térmico e recobertas 
com espelhos ou uma superfície reflexiva. Os raios 
solares refletidos para o interior da caixa aquecem o 
ar e o utensílio utilizado para cocção dos alimentos. 
A figura 3.13 a seguir mostra um esquema simplifi-
cado de um fogão solar feito em uma caixa.
Um dos usos diretos da energia solar mais difun-
didos no Brasil é para aquecimento de água. Muitas 
residências utilizam esse processo para aquecimen-
to de toda a água necessária para banheiros e cozi-
nhas. Além disso são também utilizados para o aque-
cimento de grandes quantidades de água para abas-
tecimento de piscinas em residências, hotéis e clu-
bes. A figura 3.14 a seguir mostra um esquema sim-
alimentos são acondicionados 
em caixas com fundo preto e re-
cobertos por plástico transpa-
rente, formando um efeito estu-
fa em seu interior. Caso os ali-
mentos não possam ser expos-
tos diretamente ao sol, é utili-
zado um mecanismo de circu-
lação forçada do ar. Neste tipo 
de equipamento, coletores pla-
nos aquecem o ar que circula 
através do local onde os ali-
mentos estão armazenados. A 
circulação do ar no interior do 
local de armazenagem pode 
ser forçada ou natural, por con-
vecção.
Caso seja necessária uma 
temperatura maior são utiliza-
dos concentradores. Estes con-
centradores são equipamentos 
dotados de lentes, refletores cô-
nicos, cilíndricos, conjuntos de 
espelhos, etc., que concentram os raios solares em uma área definida, permitindo que no local 
onde é fixado o foco se obtenha temperatura acima de 2000 ºC. Nestes casos é necessário que o 
equipamento possua um sistema eletrônico, para fazer com que os concentradores possam es-
tar sempre alinhados com a posição adequada do sol.
Em regiões onde existe a escassez de água, podem ser utilizados destiladores solares por efei-
to térmico. Estes destiladores servem para obtenção e tratamento de água com alto teor salino, 
convertendo-a em água potável.
Outra utilização bastante difundida é o aquecimento de água e a geração de energia elétrica, 
processos que serão descritos mais adiante.
Em muitos países, a população menos favorecida economicamente utiliza a energia solar pa-
ra cozinhar alimentos. Isto é feito com um equipamento bastante simples, o fogão solar, que po-
de utilizar tanto o efeito estufa quanto os concentradores. Como este aparelho utiliza a energia 
direta do sol, somente pode ser utilizado durante o dia e em dias de céu limpo e com boa insola-
Figura 3.8 - Energia solar para a desidratação de alimentos
Figura 3.9 – Energia solar para secagem de alimentos
Figura 3.10 - Fogão solar para cocção – Churrasqueira solar
Figura 3.11 – Família utilizando 
o fogão solar parabólico 
Figura 3.12 – Esquema simplificado de
fogão solar parabólico
14 15
Figura 3.13 – Esquema simplificado de
fogão solar em caixa com espelhos
Figura 3.14 – Esquema simplificado de painéis
 termo solares para aquecimento de água em piscinas
Figura 3.15 - Secadora de roupas soletrol para ambientes fechados
Figura 3.16 – Satélite com
painéis fotovoltaicos
Figura 3.17 – Nômade carregando 
bateria com painéis fotovoltaicos 
durante travessia pelo deserto
16 17
ples de funcionamento de painéis termo solares para aquecimento de água para piscinas.
Outra aplicação, utilizada em residências, é a secadora de roupas termo solar, mostrada na fi-
3.3 - ENERGIA TERMO SOLAR 
Agora que já foram explicados os princípios básicos sobre o sol e sua energia, fica mais sim-
ples falar sobre a sua aplicação na geração de energia térmica para aquecimento de água e/ou 
para a geração de energia elétrica, duas fontes renováveis, gratuitas e benéficas ao ambiente. 
3.3.1 – Potencial de energia solar
Como a Terra recebe a energia do sol com intensidades diferentes em cada região do globo 
terrestre, classifica-se cada região de acordo com o seu potencial de energia solar. Conforme 
mostra a ilustração 3.18 a seguir, as regiões localizadas acima do Circulo Polar Ártico e abaixo 
do Circulo Polar antártico são consideradas de baixo potencial de energia solar. As regiões loca-
lizadas entre os círculos polares e os trópicos são consideradas de médio potencial e as localiza-
das entre as linhas tropicais são consideradas de alto potencial de energia solar.
O Brasil é um país que possui a maior parte de seu território localizada em uma região de alto 
potencial de aproveitamento de energia solar. Assim, podemos considerar que é possível utili-
zar sistemas de captação de energia solar em qualquer região do país.
3.3.2 – Sistema termo solar para aquecimento de água.
Considerando todo este potencial do nosso país, fica clara a necessidade de se aproveitar ao 
máximo a energia que o sol oferece para ser utilizada em todoterritório nacional. A primeira 
forma de aplicação que discutiremos é o sistema de aquecimento de fluidos através da ener-
gia solar direta, mais conhecido como sistema termo solar. Esse sistema possui diversas van-
tagens, entre as quais se pode citar:
-a energia que ele utiliza é abundante e gratuita 
-é aplicável em quaisquer circunstâncias. Como 
fonte térmica ele pode ser utilizado para o aque-
cimento de água, aquecimento de ar para ambi-
entes e para secagem de produtos agrícolas.
-manutenção simples.
-a vida útil do painel termo solar é longa (por vol-
ta de 25 anos).
-o custo das instalações é diluído ao longo de 
sua vida útil.
A desvantagem prin-
cipal deste sistema é a di-
minuição da eficiência 
em dias nublados e chu-
vosos, devido à diminu-
ição da radiação solar. 
Ainda assim, seu custo 
comparativo para aque-
cimento de água é van-
tajoso, como mostra a fi-
gura 3.19 acima.
Os sistemas termo so-
lares atuais, embora pos-
sam apresentar peque-
nas diferenças constru-
tivas, possuem os com-
ponentes principais 
apresentados na figura 
3.20 ao lado e descritos a 
seguir.
0%
25%
50%
75%
100%
Figura 3.19 – Custo comparativo de 
aquecimento de água
Figura 3.20 – Conjunto para aquecimento de água por energia solar
18 19
aq
u
ec
ed
o
r 
so
la
r
g
ás
 G
L
P
aq
u
ec
ed
o
r 
el
ét
ri
co
Pólo Norte
Pólo Sul
Círculo Polar Ártico
Trópico de Câncer
Equador
Trópico de Capricórnio
Círculo Polar Antártico
Alto Potencial de Energia Solar
Médio Potencial de Energia Solar
Baixo Potencial de Energia Solar
Figura 3.18 – Potencial de energia solar global
Figura 3.21 - Boiler Figura 3.22 – Coletor solar para aquecimento de água
A - Cobertura transparente
B - Tubulação condutora de água
C - Chapa absorvedora de calor
D - Caixa externa 
E - Isolamento térmico
F - Chapa de fundo
20 21
A) Reservatório de água fria.
O reservatório de água fria é o responsável pelo fornecimento de água para ser aquecida. 
Normalmente, em residências, pode-se usar a própria caixa de água da casa. Para isto, a tomada 
de água (saída da caixa de água fria) deve estar em um nível superior ao do sistema de aqueci-
mento. Assim a água será conduzida ao painel por gravidade.
B) Reservatório térmico ou “Boiler”
O reservatório térmico conhecido também como “Boiler”, é o recipiente onde a água aqueci-
da será armazenada para ser consumida. Ele é formado por dois cilindros, um interno e outro ex-
terno, com o espaço entre eles preenchido por um material que seja um bom isolante térmico (lã 
de vidro, lã de rocha, espuma de poliuretano). A função desse preenchimento é diminuir as per-
das de calor da água aquecida para o ambiente.
Os reservatórios são classificados em reservatórios de baixa e de alta pressão, de acordo com 
a pressão exercida pela água em seu interior. Esta pressão normalmente é medida em m.c.a. (me-
2tros de coluna de água – 1 mca = 0,1 kgf/cm ). Os reservatórios de baixa pressão suportam até 10 
m.c.a, ou seja, o desnível máximo entre a parte superior do reservatório de água e a parte baixa 
do boiler deve ser de no máximo 10 m. Os reservatórios de alta pressão suportam até 40 m.c.a.
Quando o reservatório térmico for de baixa pressão ele deve conter um “respiro”, ou seja, 
um tubo de cobre que interliga o interior do reservatório com o ambiente externo. Assim, caso 
ocorram pressões maiores do que as admissíveis ou caso haja formação de vácuo dentro do boi-
ler, o respiro impedirá a expansão ou o estrangulamento do reservatório térmico. No caso dos re-
servatórios de alta pressão o respiro é substituído por uma válvula de segurança compatível 
com a pressão admissível para o boiler. A figura 3.21 a seguir mostra aspectos de boilers nor-
malmente utilizados em sistemas termo solares.
C) Coletor solar
A função do coletor solar é captar a energia solar, fornecida em forma de radiação solar, e con-
vertê-la em energia térmica. Quando a luz do Sol atinge o coletor ela aquece placas absorvedo-
ras pintadas de preto que por sua vez aquecem a água que circula dentro de tubulações de co-
bre. O painel é fechado na parte superior com uma lâmina de vidro transparente que permite a 
passagem da radiação e dificulta a perda de calor das placas absorvedoras (efeito estufa).
Entre a placa absorvedora e o fundo do coletor solar existe uma camada de material isolante. 
Esta camada isolante tem o papel de dificultar a troca de calor entre a parte inferior das placas co-
letoras e o ambiente, melhorando a eficiência do coletor.
As tubulações que levam a água aquecida para o consumo deverão ser de cobre ou de PVC es-
pecial para água quente, e devem ser termicamente isoladas para diminuir a perda de calor.
É normal a utilização de um sistema auxiliar de aquecimento elétrico, que permitirá que a 
água seja aquecida nos dias nublados ou de chuva
Para que o sistema funcione adequadamente deve haver um desnível mínimo de 30 cm e má-
ximo de 50 cm entre a parte inferior do reservatório térmico e a parte superior do coletor solar. 
Isso é necessário para garantir que se estabeleça uma corrente de convecção que fará com que a 
água circule entre a placa coletora e o reservatório de água quente. Falando de forma simplifica-
da, esse fenômeno, que recebe o nome de termosifão, ocorre devido às diferenças de temperatu-
ra da água no sistema. Se a água do boiller estiver em uma temperatura menor que a das placas, 
e portanto mais pesada, ela irá “empurrar” a água do coletor solar, que será obrigada a subir pa-
ra o interior do reservatório térmico se misturando com a água existente ali, fazendo subir um 
pouco a temperatura da água. Essa circulação só cessará quando as temperaturas da água no boi-
ler e nas placasse igualar.
Wesley
Realce
D) Válvula anticongelamento
Nas localidades onde, mesmo que em apenas algumas ocasiões, a temperatura for muito bai-
xa, recomenda-se a instalação de uma válvula anticongelamento. Cada vez que a água atingir a 
otemperatura de 6 C, esta válvula se abrirá e irá drenar a água do coletor para fora do sistema. 
Isto reduz bastante as possibilidades de danos físicos ao sistema, que pode se romper com o con-
gelamento da água em seu interior.
Cada um destes componentes possui seu lugar dentro das instalações do sistema de aqueci-
mento termo solar. Na seqüência serão exibidas as características de instalação do sistema.
3.3.2.1– Recomendações para instalação.
A) Posicionamento dos coletores 
Para posicionamento dos coletores devemos considerar a localização geográfica da residên-
cia. No hemisfério sul os coletores devem ser instalados com as faces viradas para o norte geo-
gráfico. No hemisfério norte eles devem ser instalados com as faces voltadas para o sul geográfi-
co. Isto possibilita uma maior insolação e consequentemente maior captação de energia ao lon-
ogo do dia. Aceita-se uma variação de 15 para esquerda ou para a direita com relação ao norte ge-
ográfico. 
B) Inclinação dos coletores
A inclinação do painel depende da latitude do lo-
cal onde ele será instalado, conforme mostrado na fi-
gura 3.23. A latitude do local de instalação do painel 
poderá ser obtida através de consulta a mapas, ao 
IBGE ou ainda a sites de informações geográficas co-
mo o site da EMBRAPA – www.cdbrasil.cnpn.em-
brapa.br.
O ângulo de incidência da luz do sol muda em fun-
ção das estações do ano, de forma que seria ideal se a inclinação do coletor mudasse acompa-
nhando essa variação, o que raramente é viável. No verão, além da insolação ser de maior inten-
sidade e de maior duração, a temperatura ambiente da água é maior que no inverno. Sugere-se 
portanto que a inclinação das placas seja ajustada para se conseguir um desempenho máximo 
do aquecedor no período de inverno. Para isso deve-se ajustar o ângulo de inclinação das placas 
oem um valor igual à latitude local + 15 .
No caso de Itajubá, cidade brasileira situada no sul do estado de Minas Gerais, e com coorde-
X (inclinaçãodo coletor solar)
X= Latitude local (graus)
Co
l to
r S
ar
e
olNORTE
Figura 3.23 – Inclinação do coletor
Figura 3.24 – Instalação do sistema
do coletor solar para a situação 1
Figura 3.25 – Instalação do sistema
do coletor solar para a situação 2
Figura 3.26 – Instalação do sistema
do coletor solar para a situação 3
Figura 3.27 – válvula de
desnível negativo
22 23
nadas geográficas de 22º 22' 30'' latitude sul, a incli-
nação do coletor para se obter o máximo de aprovei-
tamento no período de inverno deverá ser:
X= Latitude local + 15
Para a cidade de Itajubá X= 22º + 15º = 37º
C) Arranjos normalmente utilizados.
Existem basicamente 5 arranjos diferentes que po-
dem ser utilizados para instalação do sistema solar 
de aquecimento de água para uso residencial, con-
forme será mostrado a seguir:
Primeira situação 
Nesta primeira situação, mostrada na figura 3.24, 
tanto o boiler como o reservatório de água fria ficam 
embaixo do telhado e com desnível positivo entre 
eles.
Este arranjo é o mais simples, porém deve haver 
espaço suficiente sob o telhado para acomodação de 
todos os componentes.
Segunda situação
A figura 3.25 mostra o arranjo que deve ser utili-
zado nos casos em que não há espaço nem desnível 
suficiente para instalação do reservatório de água 
fria sob o telhado, o que obriga sua instalação na par-
te externa do telhado.
Terceira situação
O arranjo mostrado na figura 3.26 é utilizado no 
caso de telhados com pequena inclinação, onde o 
desnível se torna negativo, ou seja, o boiler fica abai-
xo da linha do topo do coletor solar. Nestes casos é 
necessário que se instale um dispositivo que impeça 
a água quente, que entra no boiler, de retornar aos pa-
inéis por efeito da gravidade. Para esta finalidade 
existe uma válvula chamada de válvula solar de des-
04 pessoas 
01 chuveiro 01 torneira de água quente na cozinha
Considerando que cada morador tomará um banho por dia, teremos:
1 banho----------------50 litros de água quente
4 banhos---------------X banhos
 = 200 litros água quente por dia
Lavar roupa = 150 litros por dia
Torneira da cozinha = 50 litros por dia
01 máquina de lavar roupa
Somando todos os consumos teremos
os valores mostrados na tabela 3.2.
nível negativo, exibida na figura 3.27 ao lado. Esta 
válvula irá bloquear o fluxo reverso da água no 
sistema termosifão, evitando assim a recirculação 
em períodos sem insolação e à noite.
Por desnível negativo deve-se entender um 
desnível entre o topo do coletor solar e o fundo do 
boiler, menor do que os 30 cm mínimos exigidos 
para uma correta instalação do sistema termoso-
lar. Conforme vimos, para que o sistema funcione 
corretamente, é necessário que o desnível entre o 
fundo do reservatório e o topo do coletor termo-
solar fique entre 30 cm e 50 cm.
Quarta situação
O quarto arranjo corresponde ao mostrado na 
figura 3.28. Neste caso o reservatório de água e o 
boiler estão instalados em uma torre sobre o te-
lhado, construída para esta finalidade. Esta mon-
tagem possibilita aumentar o desnível entre os do-
is reservatórios mantendo-o positivo.
Quinta situação:
Este arranjo é adequado para casos onde todo o sistema está instalado fora da residência, con-
forme mostrado na figura 3.29.
3.3.2.2 – Exemplo de dimensionamento.
Agora que já foram discutidas as características de um sistema de aquecimento de água utili-
zando energia solar, pode ser realizado seu dimensionamento, conforme mostrado nos itens a 
seguir.
O primeiro passo é o levantamento das necessidades diárias de água quente no local de ins-
talação do sistema termosolar, que é a chamada demanda diária de água.
1) Cálculo da demanda diária:
A tabela 3.1, mostra a lista dos itens mais comuns utilizados em conjunto com o painel termo 
solar.
Como exemplo será calculado o sistema para uma residência com as características abaixo: 
Figura 3.28 – Instalação do sistema
do coletor solar para a situação 4
Figura 3.29 – Instalação do sistema
do coletor solar para a situação 5
DESCRIÇÃO
Chuveiro
Banheira convencional (1 pessoa)
Banheira dupla (2 pessoas)
Torneira de água quente na cozinha
Máquina de lavar pratos
Máquina de lavar roupas
CONSUMO
50 litros por banho (1 pessoa)
100 litros por banho
200 litros por banho
50 litros por dia (uso moderado)
150 litros por dia
150 litros por dia
Tabela 3.1 – Consumo de água em uma residência
24 25
ATIVIDADE
Banho
Lavar roupa 
Torneira da cozinha 
Total
QUANTIDADE DE ÁGUA
QUENTE POR DIA
200 litros
150 litros
50 litros
400 litros / dia
Tabela 3.2 – Estimativa de consumo de água
Escolha do reservatório
Os reservatórios são fabricados com volumes padronizados, e portanto, deve ser escolhido 
aquele com volume mais próximo do volume diário calculado. Para isso pode-se consultar tabe-
las de fabricantes, similares à que apresentamos a seguir.
De acordo com o calculado, necessitamos de 400 litros 
de água, logo o reservatório deverá poder armazenar no 
mínimo 400 litros de água. De acordo com a tabela acima, 
ou a escolha irá recair sobre um reservatório e 400 litros 
ou, admitindo-se uma margem de segurança, 500 litros, 
para eventuais gastos além do que foi calculado.
Sabendo quais as dimensões do sistema, o próximo 
passo é a escolha do arranjo, que será feita de acordo com 
as características do equipamento escolhido e do telha-
do.
Disposição de instalação: Horizontal, podendo ser instalado ao lado ou embaixo da caixa 
d'água , o que na maioria dos casos evita a construção de torres sobre o telhado. 
Pressão de trabalho: 2 m.c.a (metros de coluna d'água) para cobre e 5 m.c.a para inox.
O próximo passo é a escolha do painel coletor, que é feita com base no volume de água que 
se quer aquecer. De forma geral em um dia ensolarado, quase sem nuvens, uma área coletora de 
1 [m2] é capaz de aquecer 60 litros de água a uma temperatura de 60o C. Com esses dados pode-
se calcular a área total de coletores necessária, conforme mostrado a seguir.
21m -------- 60 Litros
2Xm ------- 400 Litros
2Será necessária, portanto, uma área coletora de 6,67 m ou mais. Logo, se forem utilizados pa-
2 2inéis de 1,0 m , serão necessários 7 painéis. No caso de painéis de 2,0 m , seriam necessários 4 pai-
néis.
A-diâmetro
mp
o
B-co r
iment
26 27
Capacidade
(Litros)
200
300
400
500
600
Dimensões (cm)
A 60 - B 90
A 60 - B 140,1
A 60 - B 174,0
A 60 - B 214
A 60 - B 249,2
Espaço Necessário
para instalação (cm)
A 90 - B 160
A 90 - B 210,1
A 90 - B 244
A 90 - B 284
A 90 - B 319,2
Pés de 
sustentação
2
2
3
3
4
Peso cheio (kg)
COBRE:213 - INOX:217
COBRE:317 - INOX:322
COBRE:422 - INOX:429
COBRE:528 - INOX:536
COBRE:634 - INOX:643
Tabela 3.3– Dimensões de um Boiler comercial
3.4 Energia solar fotovoltáica
Outra forma de utilização da energia solar que é bastante difundida são os painéis fotovolta-
icos, que convertem diretamente a luz solar em energia elétrica. Estes sistemas possuem al-
gumas características interessantes conforme listado a seguir.
- Ideal para fornecimento de energia elétrica em locais onde o acesso à rede convencional 
é difícil, como, por exemplo, postos de saúde em locais isolados, estações de medição e de 
bombeamento de água.
- Fácil instalação, aplicável em qualquer situação graças a sua modularidade e por ser 
portátil.
- Geração de energia elétrica para uso residencial, estações remotas de rádio e TV, ilumi-
nação pública, etc.
- Forma limpa de geração de energia.
- Pode ser utilizada em diversos tipos de atividade como por exemplo: camping, barcos 
de passeio, dessalinização de água, sinalização marítima, etc.
- Simples instalação e manutenção (limpeza simples).
- Permite sua auto-suficiência energética. Quando bem dimensionados e bem instalados 
permitem a auto-suficiência do sistema de fornecimento de energia elétrica, mesmo em dias 
nublados.
- O solpode ser utilizado por todos sem discriminação (exceto nas regiões geladas, além 
dos círculos polares onde o sol tem baixo potencial de energia).
- Simples instalação.
- Longa vida útil que permite a diluição do custo inicial.
3.4.1 – Princípio de funcionamento.
De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera terrestre, apenas 
uma parte alcança a superfície terrestre, o que é resultado da reflexão e absorção dos raios sola-
res pela atmosfera. A parte que consegue alcançar o solo é constituída por uma componente dire-
ta e por uma componente difusa. A figura 3.30 ilustra este processo.
As modificações que ocorrem com a luz dependem da espessura da camada atmosférica, da 
distância Terra-Sol e das condições atmosféricas e meteorológicas.
Devido a variáveis como alternância entre dia e noite, estações do ano e períodos de passa-
gem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grande variabilidade. Isto oca-
siona a necessidade da seleção de um sistema ade-
quado de armazenagem da energia convertida pe-
lo sistema fotovoltáico. 
A energia solar fotovoltaica é o nome dado à 
energia obtida com a conversão direta da luz solar 
em eletricidade. A esta conversão damos o nome 
de efeito fotovoltáico. Este efeito foi relatado pela 
primeira vez no ano de 1839 por Edmond Becque-
rel. Este fenômeno se refere ao surgimento de 
uma diferença de potencial, ocasionada pela ab-
sorção da luz, nos extremos de uma estrutura de 
material semicondutor. 
Esta conversão é realizada por uma “célula fo-
tovoltaica” que é o nome dado à unidade funda-
mental do sistema de conversão fotovoltáica. 
Estas células são formadas por pastilhas confecci-
onadas de material semicondutor, entre os quais 
os mais utilizados são o Germânio e o Silício. 
O efeito fotovoltaico citado acima ocorre nos chamados semicondutores, que são caracteri-
zados por possuírem bandas de energia onde é permitida a presença de elétrons, também co-
nhecidas por bandas de valência e outra banda totalmente vazia, ou cheia de lacunas, chamada 
de banda de condução.
O semicondutor mais utilizado é o silício. Seus 
átomos se caracterizam por possuírem quatro elé-
trons que se ligam aos elétrons vizinhos, formando 
assim uma rede cristalina. Esta estrutura cristalina 
molecular é formada por uma repetição angular 
em três dimensões da sua unidade fundamental, 
ou seja, seu átomo, apresentando assim a forma de 
um tetraedro com um átomo localizado em cada 
vértice, conforme mostrado na figura 3.31 ao lado.
Ao se adicionar a este componente um elemento como o fósforo, que possui cinco elétrons de 
ligação, haverá um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará "sobrando" 
nesta rede cristalina. Como este elétron está fracamente ligado a seu átomo de origem, com o for-
necimento de pouca energia térmica este elétron se torna livre, e migra para a banda de condu-
ção. Neste caso, o fósforo é chamado de material dopante doador de elétrons ou dopante tipo N.
Se, durante o processo de construção da célula de silício, for adicionado o elemento químico 
Boro, que possui três elétrons de ligação e não cinco como o Fósforo, haverá a falta de um elé-
tron para satisfazer as ligações com os átomos de silício da rede cristalina. Esta ausência de elé-
trons recebe o nome de lacuna. Como o elétron está com pouca energia, ocorre que um elétron 
da outra camada (tipo N) pode agora passar para esta banda e ocupar uma lacuna. Neste caso o 
Boro recebe o nome de dopante tipo P.
Cada célula solar fotovoltaica compõe-se de uma camada fina de material tipo N e outra, 
com maior espessura, de material tipo P. 
Quando separadas, as camadas são eletricamente neutras, porém ao formar o conjunto (jun-
ção P-N), aparece um campo elétrico porque os elétrons do silício tipo N preenchem as lacunas 
do silício tipo P. As figuras 3.32 e 3.33 mostram esquemas simplificados deste processo. 
A luz solar é constituída de diversos tipos de partículas elementares denominadas fótons. 
Quando os fótons atingem as pastilhas de silício que compõem o painel fotovoltaico, os elé-
trons livres que formam este material ficam sensibilizados pela energia. Ao receberem a ener-
gia solar, através dos fótons, e dependendo do fluxo de radiação solar, os elétrons aceleram 
seu movimento e se separam da camada onde se encontravam (N) e são coletados pela outra 
camada (P). Assim uma camada ficará com excesso de carga positiva e a outra com excesso de 
carga negativa. Logo, se as duas superfícies forem adequadamente conectadas, os elétrons se-
guirão um fluxo, um caminho por meio do material condutor, surgindo com isso o que cha-
mamos de corrente elétrica. O processo alcança um equilíbrio quando o campo elétrico forma 
uma barreira capaz de barrar os elétrons livres remanescentes no lado N.
Se uma junção PN for exposta a fótons com energia maior que a barreira elétrica formada, 
ocorrerá a geração do par elétron-lacuna; se isto acontecer na região onde o campo elétrico é di-
Figura 3.31 – Estrutura do cristal de silício
Silício tipo N
Dopado com Fósforo
luz solar
incidente
Silício tipo P
Dopado com Bóro
-e
Pólo PositivoPólo Negativo
material condutor
célula solar
corrente
elétrons
raios solares
ca
rg
a
Figura 3.32 – Conversão fotovoltáica Figura 3.33 – Formação de corrente 
elétrica fotovoltáica
28 29
Reflexão
Absorção
Irradiação
Solar Direta
Figura 3.30 - Componente da radiação
solar ao nível do solo
Tipo de célula fotovoltaica
Mono-cristalina
Poli-cristalina
Silício amorfo
Rendimento
típico
12-15%
11-14%
6-7%
Rendimento máximo
registrado em aplicações
22,7%
15,3%
10,2%
Rendimento máximo
registrado em laboratório
24,0%
18,6%
12,7%
Tabela 3.4 - Rendimento elétrico de células fotovoltáicas
30 31
ferente de zero, as cargas serão aceleradas, criando, assim, uma corrente através da junção; es-
te deslocamento de cargas dá origem a uma diferença de potencial (ddp) á qual chamamos de 
Efeito Fotovoltaico. Se as duas extremidades deste "pedaço" de silício forem conectadas por 
um fio, haverá o surgimento de um fluxo de elétrons, ou corrente elétrica. Esta é a base do fun-
cionamento das células fotovoltáicas.
Além do Fósforo e do Boro podem ser utilizados outros elementos químicos, assim como si-
lício de diferentes tipos, o que dá origem a mais de um tipo de célula fotovoltáica. Os tipos exis-
tentes são classificados de acordo com o seu método de fabricação, conforme descrito a seguir.
Silício monocristalino: Este tipo de célula é obtido a partir de barras cilíndricas de silício 
mono cristalino produzidas em fornos especiais. As células são obtidas por corte das barras 
em forma de pastilhas quadradas finas da ordem de 0,4 mm a 0,5 mm de espessura. A eficiên-
cia de conversão de luz solar em eletricidade, deste tipo de célula, é da ordem de 12%. 
Silício policristinalino: Estas células são produzidas a partir de blocos de silício obtidos por 
um processo onde quantidades de silício puro são colocadas em moldes especiais. Uma vez 
nos moldes, o silício arrefece lentamente e solidifica-se. Neste processo, os átomos não se orga-
nizam num único cristal. Forma-se uma estrutura policristalina com superfícies de separação 
entre os cristais. Sua eficiência na conversão de luz solar em eletricidade é um pouco menor do 
que nas de silício monocristalino. 
Silício amorfo: Estas células são obtidas por meio da deposição de camadas muito finas de 
silício sobre superfícies de vidro ou metal. Sua eficiência na conversão de luz solar em eletrici-
dade varia entre 5% e 7%. 
O rendimento elétrico atribuído a cada tipo de célula fotovoltaica é mostrado na tabela 3.4.
Um módulo fotovoltáico é composto por células individuais conectadas em série, o que per-
mite elevar a tensão gerada, já que a tensão resultante será a soma das tensões de cada célula. A 
tensão nominal do módulo será igual ao produto do número de células que o compõem pela ten-são de cada célula que é de aproximadamente 0,5 volts. Normalmente os módulos fotovoltaicos 
são formados por 30, 32, 33 ou 36 células em série, dependendo do tipo de aplicação exigida pelo 
módulo. 
Pra que o módulo tenha rigidez, isolamento elétrico e resista a fatores climáticos, as células 
fotovoltaicas são encapsuladas em um material plástico de Etilvinilacelato, existindo ainda um 
vidro colocado na face do módulo voltada para o Sol. Uma moldura em alumínio é acrescentada 
para aumentar a rigidez do conjunto além de uma caixa com as conexões para os terminais posi-
tivo e negativo. Nos conectores da caixa conectam-se os cabos que ligam o módulo ao sistema.
A corrente elétrica fotovoltaica poderá ser utilizada para acionar as cargas diretamente ou 
ainda poderá ser armazenada em baterias para ser utilizada posteriormente.
A quantidade de energia elétrica gerada pelo painel, chamada de energia fotovoltáica, de-
penderá da área coletora do painel utilizado e da intensidade da luz solar existente no local on-
de o painel for instalado.
Sendo um sistema de energia elétrica, ele pode ou não ser utilizado em conjunto com a rede 
elétrica das empresas de energia elétrica existentes no mercado de energia.
Entre os tipos de sistemas fotovoltáicos existentes temos:
1) Sistemas isolados: São sistemas não ligados à rede convencional de energia elétrica. Em ge-
ral, estes sistemas utilizam alguma forma de armazenagem de energia.
2) Sistemas híbridos: São sistemas que, quando desconectados da rede convencional de ener-
gia, possuem outras fontes de alimentação para suprir suas necessidades energéticas. Como 
exemplo de fontes alternativas de energia, temos a energia eólica, geração de energia elétrica a 
diesel, geração de energia elétrica por meio da força das marés, geração de energia elétrica com 
biogás. Como são utilizadas várias fontes de energia, é necessário um controle mais rigoroso so-
bre as mesmas para que se consiga uma otimização do processo de captação e utilização da ener-
gia gerada.
3) Sistemas interligados à rede: Neste tipo de sistema, toda a geração é entregue diretamente 
á rede de energia elétrica. Sendo assim, o sistema interligado funciona como um complemento 
ao sistema elétrico de maior porte onde está conectado.
3.4.2 – Componentes do sistema.
1) Painel solar
O painel é constituído por uma ou mais placas solares, formadas por células fotovoltáicas 
que são as responsáveis por converter a energia do sol em energia elétrica. De acordo com a po-
tência a ser utilizada tem-se uma área de painel a ser adquirida. O que se faz é agrupar mais de 
um painel para formar um conjunto com área suficiente para a tensão e potência desejadas.
O painel é utilizado para acionar as cargas ou para carregar as baterias. Quanto maior for a 
área do painel, mais energia poderemos utilizar ou armazenar. Esta quantidade de energia de-
pende também da intensidade do brilho do sol.
2Uma placa solar de 0,4 m fornece uma tensão máxima de 14,5 Volts e uma corrente contínua 
em torno de 2,5 Ampéres. Uma placa desse tipo terá uma potência de pico de 36 watts, que re-
sulta em uma capacidade de fornecimento de energia de 150 Wh por dia, quando se considera o 
tempo de funcionamento e as variações de insolação.
As placas podem ser ligadas de diversas formas, quer seja em série, em paralelo ou ligação 
mista. A ligação série permite um aumento do valor da tensão, enquanto a conexão em paralelo 
permite um aumento da corrente possível de ser fornecida.
A instalação do painel deve ser feita de maneira que ele receba o máximo de sol ao longo do 
dia. Como um sistema onde o painel pudesse acompanhar o deslocamento do sol ao longo do 
dia encarece o conjunto, o mais simples é fazer a instalação em uma posição intermediária, fixa, 
e que proporcione um maior aproveitamento de energia.
Os momentos de menor aproveitamento ocorrem no início da manhã e ao final da tarde. Em 
contrapartida o horário de maior aproveitamento fica entre 11 horas e 14 horas. Da mesma for-
ma que nos painéis termosolares instala-se o painel fotovoltaico com uma inclinação igual à da 
latitude local e com a face do painel voltada para a direção norte quando ele estiver sendo insta-
lado no hemisfério sul e voltado para o sul quando ele estiver instalado no hemisfério norte.
A capacidade real de geração de energia dos módulos fotovoltaicos é medida em determina-
das condições que seguem um padrão de normas de controle e que são utilizadas por todos os fa-
bricantes deste tipo de painel. A potência produzida pelo painel fotovoltaico nestas condições é 
expressa em uma unidade denominada Wp (Watts pico). Como a energia solar varia ao longo 
do dia, fica claro que a produção de energia dos módulos ao longo do dia não é constante, ou se-
ja, não é fixa neste valor máximo de pico de produção de energia, ela varia de acordo com a in-
tensidade de incidência dos raios solares.
O painel deve ser instalado em local limpo, de fá-
cil acesso e sem a presença de obstáculos que possam 
projetar sombras sobre ele ao longo do dia. O painel 
deve, também, ficar o mais próximo possível do local 
onde as cargas elétricas serão instaladas, ficando es-
sa distância limitada a 10 metros. O painel pode ser 
instalado diretamente sobre o telhado ou ainda fixa-
do em mastros, como mostra a figura 3.34.
Para facilitar a colocação do painel pode-se cons-
truir um gabarito (figura 3.35) e com a ajuda da tabe-
la 3.5, posicionar a inclinação do painel adequada-
mente.
2) Baterias.
As baterias servem para acumular energia que será utilizada nos equipamentos em horários 
sem a presença do sol ou quando a energia captada pelo painel e fornecida ao sistema for menor 
do que a necessária.
O número de baterias a ser utilizado depende da carga instalada. O recomendado é a utiliza-
2ção de uma bateria de 100 Ampéres-hora para cada placa de 0,4 m de área instalada no painel so-
lar, o que garante operação confiável para o sistema. Recomenda-se ainda a utilização de bateri-
as seladas para se evitar a verificação e possível complementação do nível da solução eletrolíti-
ca. Podem ser utilizadas as baterias seladas automotivas, porém seu tempo de vida útil é peque-
no, por volta de 2 anos. O recomendável é a utilização de baterias estacionárias de ciclo profun-
do, que possuem uma vida útil de 4 a 5 anos.
3)Condutores.
Os sistemas alimentados por painéis fotovoltaicos utilizam condutores nos mesmos pa-
drões dos sistemas de energia elétrica de baixa tensão, que devem ser de cobre e com isolamento 
termoplástico. A tabela 3.6, a seguir mostra algumas medidas de bitola para fios de instalações 
de sistemas fotovoltaicos.
4) Fusíveis.
Os fusíveis são dispositivos utilizados para proteção de circuitos elétricos contra ocorrência 
de curto-circuitos. Normalmente são utilizados em equipamentos e circuitos domésticos e in-
dustriais.
Seu funcionamento tem como base o princípio segundo o qual toda corrente elétrica que cir-
cula por um condutor gera neste um calor proporcional ao quadrado da sua intensidade. Se a 
corrente ultrapassa a intensidade máxima aceitável para o fusível, este se rompe desligando o 
circuito.
Existem diversos tipos de fusíveis, cada um deles adequado a uma determinada aplicação. 
Independentemente do tipo utilizado, eles devem ser sempre instalados no condutor positivo e 
Figura 3.34 – Poste com iluminação 
fotovoltaica em detalhe mostrando o 
painel, bateria de armazenagem de 
energia e lâmpadas.
A
B
C
N
Figura 3.35 – Gabarito para
inclinação dos painéis
Tabela 3.5 - Medidas para o gabarito de instalação de painéis fotovoltaicos
Latitude
(Graus)
0°
5°
10°
15°
20°
25°
30°
35°
Lado A
(cm)
0.00
40.20
40.60
41.40
42.60
44.10
46.20
48.80
Lado B
(cm)
00
40
40
40
40
40
40
40
Lado C
(cm)
0.00
3.50
1.00
10.70
14.06
18.70
23.10
28.00
32 33
ga total o controlador volta a conectar as cargas à bateria. Neste ponto a bateria está comcerca de 
13,5 Volts. Quando a bateria atingir 14,5 Volts, ou seja, estiver com sua carga máxima, o contro-
lador interrompe o carregamento da bateria. Estes procedimentos aumentam a vida útil da bate-
ria e, em conseqüência, de todo o sistema.
Para escolher o controlador devemos utilizar os valores de tensão de alimentação e corrente 
que o painel irá fornecer. A tabela 3.7 ao lado, mostra alguns exemplos de modelos de controla-
dor. 
7) Inversores
Os inversores (figura 3.37) são dispositivos ele-
trônicos utilizados para conversão da corrente con-
tínua, produzida pelos painéis, em corrente alter-
nada, que é aquela utilizda pela maioria dos equi-
pamentos elétricos e eletrônicos. 
O inversor é instalado após o controlador de 
carga da bateria. Ao ser alimentado com tensão 
contínua, ele fornece na saída uma tensão alterna-
da nas tensões de 110 Volts ou 220 Volts. Nesse pro-
cesso de conversão existe uma perda de energia de aproximadamente 10%. A escolha do inver-
sor deve levar em conta a potência elétrica fornecida pelo painel solar. Como exemplo temos in-
versores alimentados em corrente contínua, 12V ou 24 V, que fornecem na saída corrente alter-
nada em 110 V ou 220 V, fabricados para 125 W, 250 W, 300 W, 600W, 800W e 1500W.
3.4.3 - Tipos de instalação.
Existem basicamente quatro maneiras de se instalar os sistemas de fornecimento de energia 
fotovoltaica para alimentar as cargas. A seguir faremos uma breve descrição das características 
de cada uma destas formas de conexão.
A) Conexão painel - carga
Este é a forma de conexão mais simples e barata de todas. As cargas são acionadas somente 
quando há a presença de sol, já que estão ligadas diretamente ao painel. Se for necessário, pode-Figura 3.36 – controlador de carga.
Especificação
06 Ampéres
12 Ampéres
20 Ampéres
30 Ampéres
Recomendado para painéis formados por:
Uma ou duas placas solares
Três ou quatro placas solares
Cinco ou seis placas solares
Sete ou oito placas solares
Tabela 3.7 - modelos de controlador de carga
34 35
dimensionados de acordo com acorrente absorvida pelo circuito e pela capacidade de condução 
de corrente do condutor. A capacidade nominal do fusível deve ser sempre maior do que a cor-
rente absorvida pelo circuito e menor do que a capacidade de condução do condutor.
5) Controladores de carga
O controlador de carga, mostrado na figura 
3.36, é um componente eletrônico utilizado pa-
ra controlar o fluxo de energia dos sistemas 
que utilizam a bateria. O controlador possui 3 
pares de terminais de saída, sendo um par pa-
ra conexão do painel solar, outro para conexão 
da bateria e o último para os condutores que 
vão alimentar as cargas. Deve-se atentar para 
a correta conexão das polaridades, sempre po-
sitivo com positivo e negativo com negativo.
A função do controlador de carga é impe-
dir que a bateria se descarregue por completo 
durante a utilização do sistema. Quando a ba-
teria atinge um nível de carga próximo de 30% 
de sua carga total, o controlador desconecta as 
cargas ligadas a ela e começa a carregá-la. 
Assim que a bateria estiver com 80% de sua car-
2Bitola mm 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95
Ampères Distância em metros
01
02
04
06
08
10
15
20
25
30
35
40
45
50
32
16
8
5
4
3
2
51
26
13
8
6
5
3
2
81
40
20
14
10
8
5
4
3
2
130
64
33
22
16
13
8
6
5
4
3
205
102
51
34
26
20
14
10
8
7
6
5
4
3
325
163
81
54
41
33
22
16
13
11
9
8
7
6
517
259
129
86
65
52
34
26
21
17
15
13
11
10
652
326
163
109
82
65
43
33
26
22
19
16
14
13
822
411
205
137
103
82
55
41
33
27
23
20
18
17
1308
654
327
218
164
131
87
65
52
44
37
33
29
26
1650
825
412
275
206
165
110
83
66
55
47
41
37
33
Tabela 3.6 – Bitola de fios para sistemas fotovoltaicos
Figura 3.37 – Inversor
Figura 3.41 – sistema de geração de energia fotovoltaica completo
se instalar um interruptor para ligar e desligar as car-
gas.
Um exemplo, citado anteriormente, é a utilização 
de bombas d'água com painéis fotovoltaicos, como 
mostra a figura 3.38.
B) Conexão painel – bateria – carga
Neste sistema, o painel é utilizado par carregar a ba-
teria, que por sua vez alimenta as cargas. Com este sis-
tema parte da energia gerada é utilizada para carregar 
a bateria e outra parte para acionar a carga durante o 
dia. Durante a noite utiliza-se a bateria para alimentar 
as cargas. Este sistema é também utilizado quando, 
mesmo em presença do sol, a energia fornecida pelo 
painel não é suficiente para alimentar todas as cargas; 
nesta situação são as baterias que fornecem a energia 
adicional necessária. A desvantagem deste sistema é a 
falta de controle sobre a carga da bateria, o que pode 
ocasionar descargas muito intensas ou excesso de car-
ga, o que reduz a vida útil e compromete o uso do sis-
tema. A figura 3.39 é um exemplo deste tipo de monta-
gem.
C) Conexão painel – controlador – bateria – carga.
Este sistema é mais utilizado para alimentar cargas 
em corrente contínua, sendo o controlador o respon-
sável por coordenar a utilização da carga da bateria du-
rante o uso. Este arranjo pode garantir uma autono-
mia de pelo menos 5 dias de funcionamento sem a pre-
sença de sol. A figura 3.40, mostra um esquema de ins-
talação como o descrito acima.
D) Conexão painel – controlador – bateria – inver-
sor – carga.
Este é o sistema mais versátil de todos, porém, em 
contrapartida, é o mais caro. Ele permite a alimenta-
ção tanto de equipamentos de tensão contínua quanto 
de tensão alternada, que correspondem à grande maio-
ria dos equipamentos elétricos e eletrônicos.
A figura 3.41 a seguir apresenta um exemplo clássico de instalação de painéis fotovoltaicos 
com essa forma de conexão.
3.4.4 – Exemplo de dimensionamento.
Para fixar bem o conteúdo aprendido até agora, apresentamos a seguir um exemplo de di-
mensionamento de um sistema de fornecimento de energia com painéis fotovoltaicos e demais 
componentes.
o1 Passo - Levantamento da carga.
Será considerado nesse exemplo que a casa possui os equipamentos listados a seguir e mos-
trados na figura 3.42.
-Nos cômodos maiores (sala e cozinha), lâm-
padas compactas de 11 Watts;
-Nos demais cômodos lâmpadas compactas 
de 9 Watts;
-Na sala duas tomadas, uma para TV e recep-
tor da antena parabólica (90W) e outra para o 
aparelho de som (25W);
-Na cozinha uma tomada de 200 Watts para o 
liquidificador;
-Todas as lâmpadas serão em tensão contí-
nua, 12 Volts
-As tomadas (TV e receptor, liquidificador e 
aparelho de som) serão em tensão alternada, 
110 Volts.
Conhecendo-se as cargas previstas, pode-se agora construir um quadro de cargas incluindo 
Figura 3.38 – Sistema fotovoltaico 
painel – carga
Figura 3.39 – Sistema fotovoltaico 
painel - bateria - carga
lâmpada
bateria
painel
Figura 3.40 – Conjunto painel,
controlador, bateria, carga
36 37
Figura 3.42 – Planta da casa para implan-
tação do sistema de geração fotovoltaica
2Como recomendado, será utilizada uma bateria de 100 Ah para cada placa de 0,4 m instala-
da. Como temos 4 placas vamos precisar de 4 baterias de 100 Ah.
o4 Passo – Autonomia do sistema.
Em dias chuvosos ou nublados, a quantidade de energia produzida pelo painel diminui ou 
cessa. Nessa situação, o banco de baterias fica responsável pela alimentação de todas as cargas.
Neste item será calculado o período de tempo que o sistema será capaz de suprir as cargas, 
sem produção de energia pelo painel, o que é feito com base na tabela 3.9 a seguir.
Como mostrado na tabela o consumo máximo exigido da bateria será de 38,7 Ah/dia. Como 
serão utilizadas 4 baterias de 100 Ah, a soma final será de 400 Ah. Não se deve utilizar toda a car-
ga do conjunto de baterias (máximo de 70% da carga). Admitindo uma margem de segurança, 
iremos considerar a utilização de apenas 50% da carga total da bateria, ou seja, 200 Ah. Dessa for-
ma a autonomia do sistema será:
O sistema poderá funcionarpor 5 dias sem presença do sol. Como o consumo nem sempre 
corresponde ao máximo previsto e a margem de consumo da bateria pode ser de 70% e não de 
50% como foi considerado no cálculo, pode-se esperar mais de cinco dias de autonomia.
o5 Passo – Dimensionamento do controlador de carga.
Para controlar a utilização da energia gerada e permitir que a bateria funcione bem, sem des-
gaste desnecessário e redução de sua vida útil, é utilizado o controlador de carga. O controlador 
é dimensionado de acordo com acorrente que será conduzida do painel para a bateria. Para o ca-
so analisado teremos 4 placas, cada uma fornecendo cerca de 2,5 Ah. Dessa forma o controlador 
deverá ser capaz de suportar 10 A. O mais indicado é um controlador com um valor um pouco 
maior do que o calculado, que pode ser especificado com base na tabela 3.10 a seguir.
o tempo de uso previsto para cada uma, conforme mostrado na tabela 3.8 . Neste quadro é onde 
são colocados a potência e o tempo médio diário de uso dos equipamentos.
OBSERVAÇÃO: Como existe uma perda de 10% no inversor, a corrente das cargas alimenta-
das em tensão alternada foi multiplicada por 1,1.
o2 Passo – Dimensionamento do painel. 
Conhecendo as necessidades da residência, o passo seguinte é o dimensionamento dos pai-
néis necessários para o sistema. A fórmula abaixo é utilizada para o cálculo do número de pai-
néis:
Onde: 
· NP - Número de placas do painel
· CDE – Consumo diário de energia em Watt x hora por dia
· EFP – Energia fornecida pela placa em Watt x hora por dia por placa
· Folga – fator de segurança entre 20% e 30% (02 a 03)
2No caso que estamos analisando, vamos considerar a utilização de placas solares de 0,4 m e 
que fornecem em média 150 Wh/dia. Vamos considerar ainda uma folga de 25% para calcular o 
numero de placas do painel.
Quando, como no exemplo, o número de placas não for inteiro deve-se escolher o número in-
teiro imediatamente superior ao resultado obtido no cálculo, neste caso 4 placas. Assim.
2NP= 4 placas de 0,4 m para compor o painel.
o3 Passo – Dimensionamentos do banco de baterias.
A funçãop do banco de baterias é armazenar a energia produzida durante o dia para uso pos-
terior à noite.
Descrição
5 lâmpadas (9W / 12 Vcc)
2 lâmpadas (11W/12 Vcc)
1 TV-Receptor
1 aparelho de som
1 liqüidificador
TOTAL
Potência (W)
45 (5 x 9w)
22 (2 x 11w)
99 (90w x 1,1)
27,5 (25w x 1,1)
220 (200w 1,1)
Tempo de uso (h/dia)
1
2
3
2
0,1
Consumo (Wh/dia)
45 (45 w x 1 h/dia)
44 (22 w x 2 h/dia)
297 (99w2 x 3 h/dia)
55 (27,5 w x 2 h/dia)
22 (220 w x 0,1 h/dia)
463 (45+44+297+55+22)
Tabela 3.8 – Quadro de cargas
38 39
folga
Descrição
5 lâmpadas (9W / 12 Vcc)
2 lâmpadas (11W/12 Vcc)
1 TV-Receptor (110 V)
1 aparelho de som (110V)
1 liqüidificador (110V)
TOTAL
Potência (w)
45
22
99
27,5
220
Corrente (A)
3,8
1,8
8,3
2,3
18,3
Tempo de 
uso (h/dia)
1
2
3
2
0,1
Consumo
 (Ah/dia)
3,8
3,6
24,9
4,6
1,8
38,7
Tabela 3.9 – Consumo de cargas
Controladores de Carga e Descarga Inteligentes
Código
91101
91102
91105
91106
91110
91111
91112
Modelo
CCD1205
CCD1210
CCD1215
CCD1220
SR30
PPC1250
PPC4830
Corrente
máxima
5 A
10 A
15 A
20 A
30 A
50 A
30 A
Potência
Watts
60 W
120 W
180 W
240 W
450 W
600 W
1440 W
Tensão de
Trabalho
12 V
12 V
12 V
12 V
12 ou 24 V
12 V 
48 V
Poderia ser utilizado o controla-
dor de 10 A, modelo CCD1210. Para 
garantir uma margem de segurança, 
recomenda-se, no entanto, o uso do 
modelo CCD1215, que possui capa-
cidade de corrente de 15 A.
o6 Passo – Dimensionamento do 
inversor.
Conforme foi dito, o inversor é ne-
cessário para permitir a alimentação 
de equipamentos em tensão alterna-
da.A potência do inversor deve ser maior ou igual à soma das potências de todos os aparelhos 
que funcionam em corrente alternada. De acordo com a tabela 3.9 o resultado da soma é de 346,5 
Watts já com o acréscimo de 10% referente à eficiência do inversor. Como mencionado anterior-
mente, o inversor mais indicado é um inversor de 700 Watts. A tabela 1.11 mostra os dados nomi-
nais de alguns modelos de inversores.
o7 Passo – Dimensionamento dos dispositivos de segurança.
Os circuitos alimentados em corrente contínua serão protegidos apenas contra curto-
circuito, utilizando-se fusíveis tipo cartucho. Para o circuito em corrente alternada utilizaremos 
disjuntores termomagnéticos que oferecem proteção contra sobrecarga e curto-circuito.
O dimensionamento do fusível é feito em função da corrente que irá passar pelo circuito. De-
vemos então somar as potências das lâmpadas e dividir o resultado pela tensão de alimentação, 
no caso 12 Vcc.
A corrente nominal do fusível deverá ser igual à corrente calculada ou de valor comercial 
imediatamente superior à corrente calculada, desde que menor do que a capacidade máxima de 
condução de corrente do condutor. Neste caso será utilizado um fusível de 10 A.
Para o circuito em corrente alternada o disjuntor deverá seguir a mesma regra descrita aci-
ma. No caso do disjuntor não se considera o acréscimo de 10% do inversor.
Comercialmente o disjuntor mais adequado é o de 10 A.
3.4.5 – Recomendações de manutenção.
- Fazer a limpeza do painel sempre que necessário. Para isto deve-se utilizar apenas água, sa-
bão e um pano limpo e macio que deve ser passado pela superfície do painel. Em seguida en-
xaguar com água em abundância.
- Não deixar que cresçam próximo ao painel árvores que possam sombrear o painel em parte 
do dia.
- O mesmo com relação às edificações que possam ser construídas próximo ao painel.
- Se a bateria não for do tipo selada, o nível da solução deve ser verificado pelo menos uma 
vez ao mês.
- Para completar o nível das baterias utilizar somente água destilada. O nível da bateria deve 
ser completado somente até o nível recomendado, sem excesso de água. Após completar o ní-
vel, ajustar bem a tampa das baterias.
- Evitar que o líquido da bateria entre em contato com qualquer parte do corpo pois o mesmo 
é corrosivo e pode causar ferimentos.
- Evite manusear a bateria com material metálico para não provocar curto-circuito entre seus 
terminais.
- Não utilizar a bateria do sistema de fornecimento de energia para carregar outras baterias.
- Nunca abrir o controlador de carga.
- Não expor a bateria, o controlador de carga e o inversor à umidade.
- Ao terminar de fazer a manutenção do sistema, principalmente nas baterias, sempre lavar 
as mãos imediatamente com água e sabão em abundância.
- Procurar utilizar o sistema com segurança e eficiência para poder obter resultados satisfa-
tórios.
Tabela 3.10 - características dos controladores de carga
Inversores
Inversores 
Senóide Modificada
Xantrex
Código
92705
92706
92707
92710
92711
Descrição - Entrada x Saída
Entrada (In): 12Vdc.
Saída (Out): 115Vac
PWM Technology - Semi-sinowave
Watts
175
400
700
1200
1750
Tabela 3.11 - descrição de inversores
40 41
Capítulo 4Capítulo 4
Exemplos de Utilização
Figura 4.1 – Casa auto-suficiente – vista posterior
Figura 4.2 – Vista parcial com localização dos painéis solares
Painéis Fotovoltáicos
Painéis Termo Solares
Figura 4.3 – Vista do reservatório térmico e da caixa de água
Figura 4.4 – Vista lateral e posterior da casa auto-suficiente do PAEDA
42 43
Os painéis fotovoltaicos são utilizados para suprir as necessidades de energia elétrica da ca-
sa (iluminação, computador, eletrodomésticos, etc.) e para acionar uma bomba d'água utiliza-
da para encher uma caixa d'água interligada com o sistema de reuso de água da chuva. Os pai-
néis foram instalados com a sua face voltada para o norte, e com a inclinação necessária para 
otimizar seu funcionamento. Além destes procedimentos, uma parte do telhado foi construí-
da de maneira a facilitar e otimizar também o recolhimento da água da chuva para a armaze-
nagem em uma caixa de água ao lado da casa. As figuras 4.4 e 4.5 mostram detalhes das insta-
lações dos painéisfotovoltaicos da casa auto-suficiente.
Um detalhe chama a atenção no sistema fotovoltaico instalado nesta casa auto-suficiente. 
Normalmente a energia produzida pelos painéis durante o dia é armazenada em um banco de 
baterias, para posteriormente ser utilizada. No entanto, neste caso, a energia produzida du-
rante o dia é normalmente utilizada, com o auxílio dos painéis, e o excedente lançado na rede 
da concessionária local. A energia lançada na rede, durante o dia, é registrada por um medi-
dor apropriado para este fim. Durante a noite a casa se utiliza da energia da rede da concessio-
nária e a energia consumida à noite pela casa é registrada em outro painel de medida de con-
sumo de energia elétrica. Ao final do mês é feito um balanço de gasto de energia, de forma a se 
poder determinar se naquele mês a casa gerou mais energia do que consumiu, ou seja, produ-
ziu um excedente em energia e lançou este excedente na rede, ou consumiu mais energia do 
que os painéis foram capazes de produzir. A figura 4.6 mostra os painéis utilizados para este 
fim.
De acordo com a figura 4.6, o medidor A é o responsável por medir a energia injetada pelos 
painéis fotovoltaicos na rede elétrica convencional. O medidor B é o responsável por medir a 
quantidade de energia injetada pela rede na casa.
Um exemplo prático de utilização deste tipo de tecnologia é a casa auto-suficiente em ener-
gia, instalada no Parque de alternativas energéticas para o desenvolvimento auto-sustentável 
- PAEDA. Este parque está localizado na zona rural da cidade de Itajubá, Sul de Minas Gerais, 
e é um parque temático, voltado para a disseminação de informações sobre energias renová-
veis e meio-ambiente. A casa instalada em suas dependências possui diversos sistemas de ge-
ração de energia, capazes de suprir as necessidades energéticas da casa em diversos níveis. 
Entre os equipamentos instalados na casa estão os painéis termo solares pára aquecimento de 
água. Estes painéis foram instalados para oferecer água quente para dois banheiros e uma tor-
neira na cozinha. As figuras 4.1 a 4.3 mostram os equipamentos instalados nesta residência pa-
ra conversão termo solar. 
Figura 4.5 – Medidores de energia da casa auto-suficiente
aparelho responsável pelo controle de inserção da energia na rede
44
Bibliografia
· MACIEL, Nelson Fernandes & LOPES, José Derrmeval Saraiva - Energia Solar Para o 
Meio Rural – Fornecimento de Eletricidade – Série energia alternativa – Centro de produções 
Técnicas – CPT – 1999.
· CAVALCANTI, Evandro Sérgio Camêlo & LOPES, José Derrmeval Saraiva – Energia 
Solar Para Aquecimento de Água - Serie energia alternativa – Centro de produções Técnicas – 
CPT – 2001.
Sites consultados
· www.solarviews.com/_Toc128857588 
· www.netmogi.com.br/_Toc128857590
· www.netguest.com/_Toc128857591 
· www.ambientebrasil.com.br/_Toc128857592
· www.preserveomundo.conhecimentosgerais.com.br/_Toc128857593 
· www.abcdaenergia.com/_Toc128857594 
· www.tvcultura.com.br/_Toc128857595
· www.aondevamos.eng.br/_Toc128857605
· www.sociedadedosol.org.br/_Toc128857606
· _Toc128857616www.biogenesis.it/ pannellisolari/Pannelli%20S..._Toc128857616
· _Toc128857618www.garbitek.com/02.htm_Toc128857618
· www.educacional.com.br/_Toc128857624
· www.jpopulos.addr.com
· www.geocities.yahoo.com.br/saladefisica8/termologia/conveccao.htm
· www.geocities.yahoo.com.br/saladefisica2/testes/transmissao.htm
· www.saladefisica.cjb.net
· www.meteosort.com/ 
· www.unizar.es/lfnae/sarsa/fisica/camposem.html
· www.periodicocnt.org/283oct2002/opinion/
· www.if.ufrj.br/bitmaps/pictures