TCC - VERSÃO 9 (1)

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1 
 
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ 
CAMPUS BELÉM 
 
 
 
 
TECNOLOGIA EM ELETROTÉCNICA INDUSTRIAL 
 
 
 
IAN VICTOR SOBREIRA SENA 
PETERSON DE SOUZA COSTA 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DA CONTRIBUIÇÃO DA ENERGIA SOLAR COMO GERAÇÃO 
DISTRIBUÍDA NA BANCADA DE SMART GRID DO IFPA CAMPUS BELÉM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
2021 
 
 
2 
 
IAN VICTOR SOBREIRA SENA 
PETERSON DE SOUZA COSTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGIA EM ELETROTÉCNICA INDUSTRIAL 
 
 
 
 
Monografia apresentada ao curso de 
Tecnologia em Eletrotécnica Industrial, do 
Instituto Federal do Pará, como requisito 
parcial para a obtenção do grau de 
Tecnólogo em Eletrotécnica. 
 
Orientador: Prof. ___________________. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM 
2021 
 
 
3 
 
 
ESPAÇO RESERVADO PARA A 
FICHA CATALOGRÀFICA 
 
 
 
 
4 
 
IAN VICTOR SOBREIRA SENA 
PETERSON DE SOUZA COSTA 
 
 
 
 
ANÁLISE DA CONTRIBUIÇÃO DA ENERGIA SOLAR COMO GERAÇÃO 
DISTRIBUÍDA NA BANCADA DE SMART GRID DO IFPA CAMPUS BELÉM 
 
 
 
Monografia apresentada ao curso de 
Tecnologia em Eletrotécnica Industrial, do 
Instituto Federal do Pará, como requisito 
parcial para a obtenção do grau de 
Tecnólogo em Eletrotécnica. 
 
 
 
Aprovado em: _____/_____/_____ 
 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
_________________________________________________ 
Prof. ________________ (Orientador) 
IFPA 
 
 
__________________________________________________ 
Prof. _________________________ (Examinador) 
IFPA 
 
 
__________________________________________________ 
Profa Dra.. _____________________________ (Examinador) 
UFPA 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATÓRIA. 
 
 
 
 
6 
 
AGRADECIMENTOS 
Primeiramente a Deus, que me sustentou em todas as dificuldades, por me 
ajudar a nunca desistir nesse ano bastante difícil que foi 2020 e por ter me 
acompanhado nessa conquista pessoal. 
Aos meus pais, meus avós, meu irmão, minha irmã, meus tios e meu primo, por 
estarem sempre comigo em todos os momentos e me apoiando em todas as decisões 
tomadas em minha vida. 
 
 
 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 “EPÍGRAFE.” 
AUTOR DA EPÍGRAFE 
 
 
 
8 
 
RESUMO 
Apresentação concisa dos pontos relevantes do documento, fornecendo uma visão 
rápida e clara do conteúdo. Deve ser informativo, conter de 150 a 500 palavras, 
apresentando finalidades, metodologia, resultados e conclusões. Deve-se usar o 
verbo na voz ativa e na terceira pessoa do singular. Deve ser redigido em parágrafo 
único, mesma fonte do trabalho, e espaçamento simples entre linhas. Deve ser 
redigido em parágrafo único, mesma fonte do trabalho, e espaçamento simples entre 
linhas. Resumo resumo resumo resumo resumo resumo resumo resumo resumo 
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Palavras-chave: Palavra1. Palavra2. Palavra3. 
 
 
 
 
 
9 
 
ABSTRACT 
Tradução do resumo em língua vernácula para outro idioma de propagação 
internacional (em inglês ABSTRACT, em francês RESUMÉ, e espanhol RESUMEN). 
Na abstract is a brief summary of an article of reseach, thesis, review, conference, 
proceeding or any ind-depth analysis on a particular subject or discipline, and is often 
used to help the reader quickly become aware of the purpose of the article. When used, 
na abstract Always appears at the beginning of a manuscript, which acts as the entry 
services are available for a number of academic disciplines, aiming at crafting a body 
of literature for that particular subject. Abstract abstract abstract abstract abstract 
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Keywords: Word1. Word2. Word3. 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11 
1.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................. 13 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 13 
1.3 DIVISÃO DO TRABALHO .................................................................................. 14 
2 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA ...................................................................................... 15 
2.1 Energia solar fotovoltaica ................................................................................. 16 
2.3 ENERGIA FOTOVOLTAICA NO BRASIL ......................................................... 17 
2.3.3 Sistema Fotovoltaico ........................................................................................ 22 
2.3.4 Células Fotovoltaicas ...................................................................................... 23 
2.3.5 Silício Monocristalino ....................................................................................... 25 
2.3.6 Silício Policristalino ........................................................................................... 26 
2.3.7 Silício Amorfo .................................................................................................. 26 
2.4 MODULO FOTOVOLTAICO .............................................................................. 27 
2.4.1 Associação em Serie e Paralelo ....................................................................... 29 
2.5 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS ..................................................................... 32 
2.5.1 – Curva de tensão e Corrente .......................................................................... 33 
2.6 Sistema ONGRID e OFFGRID ........................................................................... 35 
3. INTRODUÇÃO ............................................................. Erro! Indicador não definido. 
3.1. CARACTERÍSTICAS E CONCEITOS SOBRE SMART GRID Erro! Indicador não 
definido. 
3.2 MÓDULOS DE GERAÇÃO ........................................ Erro! Indicador não definido. 
3.3 MÓDULOS DE TRANSMISSÃO ................................ Erro! Indicador não definido. 
3.4 MÓDULOS DE CARGA ............................................. Erro! Indicador não definido. 
3.5 MÓDULOS DE MEDIÇÃO E COMANDO .................. Erro! Indicador não definido. 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo I. INTRODUÇÃO AO TEMA 
 
 
11 
 
1 INTRODUÇÃO 
O crescimento contínuo da população e do consumo de energia, ocasiona 
um aumento na demanda energética nos centros urbanos. Dessa forma, a busca 
por uma fonte de desenvolvimento sustentável tem motivado interesse por 
formas de energia mais limpas e renováveis. É nessa perspectiva que a energia 
solar se enquadra, onde por meio de sua geração é capaz de suprir as 
necessidades apresentadas e ainda garantir maior viabilidade sobre as formas 
tradicionais de geração de energia (BRAGA, 2008). 
Em 1991 o Japãojá fazia os mais diversos testes com energia solar. E 
nos mesmos anos, de acordo com (Henderson, 1991), convocados pelo físico 
Niels Meyer, cerca de cem dos principais especialistas em energia solar e 
renovável de todo mundo reuniram-se na Universidade Técnica da Dinamarca e 
reportaram 300 páginas a viabilidade de se alcançar a transição para uma era 
solar intitulado “Colaboração Global para o desenvolvimento da energia 
sustentável”. Este documento pedia mudanças radicais nas políticas 
energéticas. 
Nesse sentido, a utilização de Geração Distribuída (GD) através de fontes 
renováveis no setor elétrico brasileiro é uma solução estratégica para a melhoria 
da eficiência energética, visto que promove a redução de perdas e custos de 
energia durante a sua transmissão e distribuição, aumenta a segurança do 
abastecimento e contribui para o desenvolvimento sustentável (BARIN et al., 
2010; ANEEL, 2016). Na Figura 1 é possível verificar a potência instalada de 
GD por variadas fontes no país, em outubro de 2018. 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo I. INTRODUÇÃO AO TEMA 
 
 
12 
 
Figura 1: Participação da potência instalada da GD por fonte no Brasil, em 
Outubro/2018. 
 
Fonte: ANEEL, 2018. 
UFV: Central Fotovoltaica; EOL: Eólica, CGH: Central Geradora Hidráulica e UTE: 
Unidades Termelétricas. 
 
Nesse cenário, uma solução viável para o futuro da energia são as redes 
inteligentes (Smart Grid), para substituir a rede elétrica tradicional, pois estas 
visam obter um gerenciamento da rede muito maior (ALELUIA, 2014). Tendo em 
vista, a importância do assunto para a engenharia, sobretudo, para a área de 
distribuição. 
Discutir sobre a contribuição da energia solar como geração distribuída 
justifica-se pelo fato de que, o consumo energético tem aumentado e se tornado 
essencial na sociedade. Assim é possível notar que a geração solar pode 
impactar diretamente no sistema elétrico, com base na qualidade de energia que 
o consumidor terá com as reduções de perdas e uma flexibilidade podendo existir 
com a variação entre rede convencional ou fonte renovável. Assim o presente 
trabalho partiu da necessidade de entender como a implementação da smart grid 
garante a melhor eficiência nas gerações distribuídas. 
 
 
 
 Capítulo I. INTRODUÇÃO AO TEMA 
 
 
13 
 
1.1 OBJETIVO GERAL 
 
O objetivo deste trabalho é analisar os aspectos técnicos da geração 
distribuída com fonte de energia solar de uma unidade consumidora em uma 
rede elétrica da bancada didática de smart grid do IFPA Campus Belém. 
 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
a) Observar o comportamento de grandezas físicas de potência, tensão e 
corrente elétrica na geração, transmissão, distribuição e consumidor da 
rede elétrica após a inserção da geração distribuída na mesma; 
b) Conceituar a energia solar fotovoltaica como geração distribuída; 
c) Comparar os valores de geração ao variar os ângulos da placa solar; 
d) Demonstrar com esse experimento, a eficiência das smart grids no 
gerenciamento de redes elétricas. 
 
Para o efetivo desenvolvimento dos objetivos específicos em um corpo 
consistente de análise e argumentação, este estudo tem como base uma 
pesquisa explorativa e adota-se com metodologia uma abordagem qualitativa e 
quantitativa, A planificação da pesquisa inclui, em primeiro lugar, o levantamento 
dos dados secundários, para posterior contato com as fontes primarias, a fim de 
promover a coleta de dados em campo. Serão aplicados os seguintes 
instrumentos de pesquisa: Observação e preenchimento de tabelas com 
resultados experimentais. 
Os instrumentos de pesquisa serão aplicados de maneira planejada, com 
a execução do experimento prático que viabilizara a análise dos aspectos 
técnicos da geração distribuída com fonte de energia solar de uma unidade 
consumidora em uma rede elétrica da bancada didática do IFPA Campus Belém. 
 
 
 
 Capítulo I. INTRODUÇÃO AO TEMA 
 
 
14 
 
1.3 DIVISÃO DO TRABALHO 
 
Para alcançar o seu objetivo central, esta dissertação encontra-se 
organizada em 5 capítulos, sendo esta introdução o primeiro deles. No capítulo 
2, são apresentados os princípios mais relevantes a respeito da geração 
distribuída voltada especificadamente a energia solar. No capítulo 3, aprofunda-
se em conceituar smart grid e descrever a bancada didática da empresa De 
Lorenzo. A parte pratica do trabalho será abordada no capítulo 4, que traz 
informações e dados a serem analisados. E, por fim, no capítulo 5, são 
apresentas as considerações finais. 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
15 
 
2 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA 
 
A geração distribuída de energia (GD), também conhecida como geração 
dispersa, geração local ou geração embutida tem como conceito principal a instalação 
da central geradora próxima a carga de consumo, normalmente na rede de 
distribuição do sistema ou mesmo após o sistema de medição do consumidor 
(ACKERMANN et al., 2001). Esta peculiaridade é de grande relevância, pois minimiza 
perdas durante o transporte e pode evitar a necessidade de extensas linhas de 
transmissão. Para o caso fotovoltaico, a produção de energia pulverizada na rede é 
frequentemente incorporada à estrutura de edificações e, assim, não demanda novas 
terras resultando em menor impacto ambiental (MIRANDA, 2013) 
Dito isto, a geração distribuída de energia fotovoltaica pode ser um importante 
condutor a uma nova matriz energética global limpa e eficiente. Para o caso brasileiro, 
os primeiros sistemas começam a ser instalados, fruto do novo marco regulatório para 
este setor (ANEEL, 2012). 
De acordo Severino (2008), o propósito da GD é bastante variável e para obtê-
lo, é necessário que se conheça o propósito da geração da energia elétrica a ser 
utilizada. E para isto, alguns tópicos são importantes, entre eles, os seguintes: 
(1) Propósito econômico – Têm esse propósito aquelas utilizações que se 
justificam integralmente por motivos econômicos, como é o caso, por exemplo, da 
utilização de reserva energética para garantir o fornecimento de energia elétrica das 
cargas elétricas de uma instalação nos horários em que a energia fornecida pela fonte 
convencional for mais cara. 
 (2) Propósito ambiental – Têm esse propósito aquelas utilizações que se 
justificam integralmente por motivos ambientais, como é o caso, por exemplo, da 
substituição de geração poluente de energia elétrica com o objetivo de reduzir ou 
eliminar os impactos ambientais. 
 (3) Propósito social – Têm esse propósito aquelas utilizações que se justificam 
integralmente por motivos sociais, como é o caso, por exemplo, da alimentação de 
cargas elétricas para as quais não há a possibilidade de alimentação por meio de outra 
fonte de energia elétrica, especialmente por rede elétrica convencional. 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
16 
 
(4) Propósito técnico de engenharia – Têm esse propósito aquelas utilizações 
que se justificam integralmente pela própria engenharia, como é o caso, por exemplo, 
da utilização de suporte energético ao sistema elétrico para prover parte da energia 
requerida pelas cagas e para melhorar o desempenho do sistema. Atualmente a 
demanda por energia elétrica é muito alta, no Brasil, por exemplo, em horários de 
ponta com demandas altíssimas, as hidrelétricas (fonte de energia principal no país) 
não conseguem atender todos os consumidores, fazendo com que as usinas 
termelétricas sejam acionadas para suprir a energia restante que precisa ser 
fornecida, entretanto, estaé mais cara e causa enormes impactos ao meio ambiente. 
Com a utilização da GD por muitos consumidores, o sistema elétrico depende menos 
das termelétricas, o estado gasta menos dinheiro e a tarifa é mais barata. (CHAVES 
& NETO, 2019) 
A GD torna-se uma alternativa para o sistema elétrico a partir do momento em 
que reúne os benefícios, a começar por adequar-se ao mercado de energia e 
aumentar a eficiência na utilização dos recursos naturais mitigando os impactos 
ambientais provenientes da geração centralizada (LORA; HADDAD, 2006). Esta 
modalidade pode ser proveniente de várias fontes alternativas. Destas, a energia solar 
pode ser citada como uma das mais limpas e de fácil instalação, além disto, diminui a 
dependência do mercado de petróleo, reduz a emissão de gases poluentes na 
atmosfera (HOSENUZZAMAN et al., 2014). 
 
2.1 ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
De acordo com INPE (2017), a energia solar é uma fonte inesgotável, uma vez 
que a escala de tempo da vida no planeta Terra deve ser considerada. O sol é uma 
estrela média que irradia energia devido às reações de fusão nuclear dos átomos de 
Hidrogênios para formar Hélio e, por este motivo, o sol é uma das possibilidades 
energéticas mais vantajosas para a humanidade. 
A utilização da energia solar traz benefícios de caráter social, pois viabiliza o 
desenvolvimento de áreas remotas, gera empregos, além de regular oferta durante o 
período de baixas na hidráulica e diminuindo a dependência do mercado de petróleo 
(SOBRINHO, 2016). Esta surge pela diferença de potencial entre os terminais de um 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
17 
 
material semicondutor quando exposto à luz solar (THOMAZ & VIEIRALVES, 2016). 
A energia provinda do sol pode ser aproveitada para gerar eletricidade mediante a 
conversão da radiação solar, definida pelo físico francês Alexandre Becquerel como 
efeito fotovoltaico. Este efeito foi observado pela primeira vez em 1839 em um 
experimento realizado com eletrodos de prata somado a exposição a luz, com o 
resultado do surgimento de tensão elétrica. 
Ao longo da última década, a energia solar fotovoltaica vem ganhando cada 
vez mais notoriedade no cenário mundial, com uma alta e contínua taxa de 
crescimento que deverá manter-se devido ao apelo mundial por energias limpas, 
sendo ela umas das mais eficientes e menos nocivas ao meio ambiente (SILVA, 2015). 
 
2.2 ENERGIA FOTOVOLTAICA NO BRASIL 
 
A produção de eletricidade a partir da luz solar, vem crescendo gradualmente 
no mercado mundial. No Brasil, assim como em muitos outros países, a disseminação 
da tecnologia solar fotovoltaica começou com sistemas isolados ou autônomos, que 
abasteciam locais não atendidos pelos serviços da rede da concessionária de energia 
elétrica. Esses sistemas continuam sendo uma opção para energizar comunidades 
distantes do acesso à rede convencional de distribuição de eletricidade, mostrando-
se economicamente viáveis para certas regiões do país (ZILLES, 2012). 
O aumento da demanda de energia nos centros urbanos ocorre quando 
surgem novas unidades consumidoras de energia elétrica, como casas e empresas, 
ou quando cada unidade existente aumenta o seu consumo. O uso da fonte solar para 
produzir energia elétrica pode facilitar o suprimento desse aumento de demanda, ou 
de parte dele, instalando em cada nova unidade consumidora um sistema de geração 
fotovoltaica conectado à rede, ou então, expandindo-se a capacidade do sistema de 
geração solar existente sempre que houver um aumento no consumo. Logo, a 
instalação de sistemas fotovoltaicos conectados à rede é capaz de responder, ao 
menos parcialmente, à questão da expansão da demanda (ZILLES, 2012). 
Para Pinto, Amaral e Janissek (2016) o Brasil tem condições favoráveis para 
a geração solar fotovoltaica, em particular nas zonas urbanas, por meio de sistemas 
conectados à rede elétrica. Isso porque o país possui uma localização geográfica 
privilegiada com relação ao potencial solar. No entanto, é baixa exploração dessa 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
18 
 
fonte de energia na matriz energética no país. Os autores mostram que se houvesse 
a implantação de quatro a sete MFVs com potência 217 WP por casa, em todo o país, 
seria possível produzir resultados que reduziria a crise energética. 
No Brasil, em 2012, com a aprovação do uso de sistemas de geração 
conectadas as redes de distribuição pela ANEEL através da resolução N° 482 de 
2012, estabeleceu as condições de acesso de microgeração e minigeração 
distribuídas aos sistemas de distribuição de energia elétrica, tornando possível a 
geração de energia renovável em residências brasileiras. De acordo com o capítulo III 
da resolução, o consumidor, ao adquirir a microgeração ou minigeração pode aderir 
ao sistema de compensação de energia elétrica (Net Metering Tariff). Através deste 
sistema, o consumidor pode ceder o excesso de energia produzida em sua residência 
para a rede distribuidora local, em troca de créditos no consumo de energia elétrica 
ativa. Dessa forma, a fatura referente à energia elétrica ativa será a diferença entre a 
energia consumida e a injetada e, caso haja crédito de energia elétrica ativa, este 
poderia ser acumulado por 36 meses após o faturamento. A resolução normativa nº 
482/2012 também regulamentava o acesso aos sistemas de distribuição, a medição 
de energia elétrica e as medidas a serem tomadas caso houvesse irregularidades na 
unidade consumidora ou dano ao sistema elétrico (ANEEL, 2012). 
Com o Protocolo de Quioto, firmado em 1997, o qual tem como meta para os 
países industrializados reduzir as emissões de gases de efeito estufa para valores 5% 
inferiores àqueles medidos em 1990, durante o período entre 2008 e 2012. Para 
países em desenvolvimento, como é o caso do Brasil, não existe o índice de redução 
de emissão de gases, porém devem trabalhar para diminuir suas emissões. 
Atualmente, apesar do consumo de energia de fontes não renováveis ser maior 
comparado as renováveis, usamos mais fontes renováveis em relação aos demais 
países, como mostrado na Figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
19 
 
 
 
Figura 2 - Matriz Elétrica Brasileira 
 
 
Fonte: BEN, 2021. 
Um dos motivos mais relevantes para a baixa procura pelos sistemas 
fotovoltaicos é o preço, ainda é muito caro instalar esse sistema em casa, já que os 
módulos são importados, pois não há indústrias desse segmento no Brasil. Os 
maiores produtores de módulos no mundo são a China, com aproximadamente 50% 
da produção, seguido do Taiwan (15%), Europa (10%), Japão (10%) e Estados Unidos 
(5%) (MACHADO, 2015). 
Além disso, a quantidade de energia produzida por um sistema fotovoltaico 
depende da insolação do local onde é instalado. As regiões nordeste e centro-oeste 
são os que possuem os maiores potenciais de aproveitamento de energia solar. Em 
comparação a outros países que concentram a maior parte da geração fotovoltaica no 
mundo, o território brasileiro é muito privilegiado para exploração dessa fonte de 
energia (VILLALVA, 2015). 
Atualmente, a Alemanha é o país que mais se destaca na utilização da energia 
solar fotovoltaica. Sua capacidade instalada é cerca de 20 GW, superior à de todos 
outros países juntos. Representando quase 5% de toda a eletricidade produzida no 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
20 
 
país. A sua melhor insolação é cerca de 3500 Wh/m² por dia, disponível apenas em 
uma pequena parte ao sul do seu território. A maior parte do território alemão possuimenos de 3500 Wh/m² diários de energia solar. Valores bem inferiores em 
comparação aos valores de insolação diária no Brasil, que se apresentam entre 4500 
Wh/m² e 6500 Wh/m² (VILLALVA, 2015). De acordo com a figura 3, a região menos 
ensolarada do Brasil apresenta índices solares em torno de 1642 kWh/m², que estão 
acima dos valores apresentados na área de maior incidência solar da Alemanha, a 
qual recebe cerca de 1300kWh/m² (SALAMONI & RÜTHER, 2007). No entanto, 
apesar de apresentar melhores condições climatológicas, na comparação 
mercadológica, o Brasil está a atrás do país europeu. 
 
Figura 3. Irradiação solar – Brasil (a) / Irradiação solar – Alemanha (b). Média anual da radiação 
global incidente no plano horizontal 
 
Fonte: SALAMONI & RÜTHER, 2007 
 
O motivo para a Alemanha, mesmo com essa desvantagem expressiva, ser o 
maior gerador de energia solar do mundo é o fato dela também ser o país que lidera 
o ranking de investimento neste tipo de energia, isto gerou mecanismos eficientes de 
incentivos à utilização de fontes renováveis e grandes investimentos em tecnologias 
de geração (OLIVEIRA & GOMES, 2017). 
 
2.3.1 Conceitos Básicos 
2.3.2 Radiação solar 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
21 
 
O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5x 1018 kWh de 
energia. Trata-se de um valor considerável, correspondendo a 10000 vezes o 
consumo mundial de energia neste período. Este fato vem indicar que, além de ser 
responsável pela manutenção da vida na Terra, a radiação solar constitui-se numa 
inesgotável fonte energética, havendo um enorme potencial de utilização por meio de 
sistemas de captação e conversão em outra forma de energia (térmica, elétrica, etc.). 
Uma das possíveis formas de conversão da energia solar é conseguida através 
do efeito fotovoltaico que ocorre em dispositivos conhecidos como células 
fotovoltaicas. Estas células são componentes optoeletrônicos que convertem 
diretamente a radiação solar em eletricidade. São basicamente constituídas de 
materiais semicondutores, sendo o silício o material mais empregado (CRESCEB, 
2021). 
Essa localização próxima a Linha do Equador faz com que o tempo de 
incidência de luz solar não varie muito, a média anual pode variar entre 5 a 8 horas 
diárias. Porém a maior parte das atividades socioeconômicas do país se convergem 
nas regiões mais distantes da Linha do Equador (ANEEL, 2005). A posição angular 
do Sol, ao meio dia solar, em relação ao plano do Equador (Norte positivo) é chamada 
de Declinação Solar (d). Este ângulo, que pode ser visto na figura 4, varia, de acordo 
com o dia do ano, dentro dos seguintes limites: -23,45° < d < 23,45° A soma da 
declinação com a latitude local determina a trajetória do movimento aparente do Sol 
para um determinado dia em uma dada localidade na Terra (CRESCEB, 2021). 
Figura 4. Órbita da Terra em torno do Sol, com seu eixo N-Sinclinado de um ângulo de 23,5o. 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
22 
 
 
Fonte: CRESCEB, 2021 
 
O Brasil é privilegiado pela abundante radiação solar, onde o sol aparece em 
média 280 dias por ano, além de ser detentor de uma das maiores reservas de silício 
no mundo, material utilizado na fabricação de painéis solares (CABRAL, 2013). 
 
2.3.3 Sistema Fotovoltaico 
Um sistema fotovoltaico é composto por quatro componentes: os painéis 
solares, os controladores de carga, os inversores e as baterias. Cada um exerce uma 
função de acordo com o tipo de instalação do sistema. Os painéis tem a função de 
coletar e transformar a energia da radiação solar em energia elétrica junto com os 
semicondutores e as células fotovoltaicas. Essa energia é gerada em corrente 
contínua e convertida pelos inversores em corrente alternada. A energia gerada é 
armazenada pelas baterias e utilizadas em dias nublados ou de menor radiação. Cabe 
aos controladores de carga evitar a sobrecarga e a descarga excessiva das baterias 
e prolongar a vida útil do sistema (BOSO, 2015) 
O painel solar é constituído por diversas células fotovoltaica, que são 
responsáveis pela conversão da energia da radiação em energia elétrica. Somado a 
isso, esse sistema é composto por um ou mais módulos fotovoltaicos e por um 
conjunto de equipamentos complementares, como baterias, controladores de carga, 
inversores e outros equipamentos de proteção. Variando de acordo com a 
aplicabilidade, conectados a rede ou não. (JUNIOR, 2021). 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
23 
 
A Figura 5 apresenta o funcionamento de cada tipo de sistema fotovoltaico, no 
caso de existir localmente uma ligação à rede de distribuição de eletricidade, a solução 
mais simples consiste em fornecer à rede eléctrica o excedente produzido, 
disponibilizando-a para outros consumidores, e utilizar eletricidade fornecida pela rede 
eléctrica sempre que o sistema não gerar energia eléctrica (nomeadamente no 
período noturno). Para pequenos sistemas, para aplicações como sistemas de 
telecomunicações ou sistemas domésticos isolados de pequenas dimensões (SHS, 
Stand alone systems), a solução mais comum para acumular a eletricidade 
fotovoltaica é baseada em baterias eletroquímicas, tradicionalmente de chumbo ou de 
níquel-cádmio (BRITO, 2006). 
 
Figura 5: Esquema de sistemas fotovoltaicos conectados à rede e isolado. 
 
Fonte: MACHADO, 2015. 
2.3.4 Células Fotovoltaicas 
As células disponíveis comercialmente utilizam o silício como material-base 
para sua fabricação, e sua aparência externa é a de uma lâmina circular ou quadrada, 
com tonalidade entre o azul-escuro e o preto. A parte superior da célula apresenta 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
24 
 
raias de coloração cinza, constituídas de um material condutor, cuja finalidade é extrair 
a corrente elétrica gerada quando as células são expostas à luz solar (ZILLES, 2012). 
A primeira célula solar moderna foi apresentada em 1954 com apenas dois 
centímetros quadrados de área e eficiência de 6% e com capacidade de geração 5 
mW de potência elétrica. Em 2004, foram produzidos a ordem de milhões de células 
com a eficiência de 10% a mais, ultrapassando pela primeira vez a barreira de I GW 
de potência elétrica anual instalada (VALLÊRA, 2006). Nesse contexto, com as 
inovações tecnológicas inseridas também no âmbito da pesquisa, a capacidade de 
geração e eficiência estão em constante evolução. 
O material N possui um excedente de elétrons e o material P apresenta falta de 
elétrons, devido a essa diferença de concentração o resultado é que os elétrons livres 
do lado N passam ao lado P. Dessa forma, o contato das duas camadas forma-se a 
junção semicondutora, e esse fenômeno origina um campo elétrico que cria a 
dificuldade para o deslocamento de mais elétrons. Ao ser exposto à luz, alguns 
elétrons do material da célula ficam mais energéticos devido à absorção de fótons. 
Com essa energia extra, os elétrons são acelerados, gerando uma corrente através 
da junção. Esse fluxo de corrente dá origem à diferença de potencial entre as duas 
faces da junção p-n (MACHADO, 2015). 
Uma célula simples consiste basicamente num díodo de grande área (BRITO, 
2006). A Figura 6 a seguir ilustra a estrutura de uma célula fotovoltaica composta por 
duas camadas de material semicondutor P e N, uma grade de coletores metálicos 
superior e uma base metálica inferior. 
Figura 6: Estrutura de uma célula fotovoltaica. 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
25 
 
Fonte: BlueSol 
Na fabricação a camada semicondutora pode ser de diversos tipos de 
materiais, entretanto, o mais comum na primeira geração é o silício cristalino (Extraído 
do mineral quartzo) por ser um material abundante e barato, e são classificados de 
acordo com sua estrutura molecular: monocristalino, policristalino e silício amorfo. 
Existem atualmente diversas tecnologias para a fabricação de células e módulos 
fotovoltaico, e apesar do Brasil ser um dos principais produtores, a fabricação e 
purificação não é realizada em nosso país (VILLALVA, 2015). 
 
2.3.5 Silício Monocristalino 
Comparado historicamente a célula de silício monocristalino é a mais usada e 
comercializada para fins de efeito fotovoltaico e sua fabricação é constituída por um 
processo básico de aquecimento em altas temperaturas de blocos de silício (chamado 
de cristal semente) e submetidos a um processo de formação de cristal chamado 
método de Czochralski. Nesse processo, o silício é fundido juntamente com uma 
pequena quantidade de dopante, normalmente boro formando um semicondutor 
dopado do tipo P (CRESCEB, 2008). 
O produto resultante é o lingote de silício monocristalino, que é extraído e 
levado para o forno de difusão, onde recebe altas temperaturas, a dopagem de 
fósforo, formando então a junção p-n. Após passar por um processo de purificação, 
que apesar de ser caro, é crucial para o desempenho da célula, visto que as impurezas 
do silício possuem papel relevante na eficiência da célula solar (DE OLIVEIRA 
SOBRINHO, 2016). 
O aspecto de uma célula monocristalino é uniforme, normalmente azulado 
escuro ou preto (Figura 7), podendo assumir alguma coloração diferente dependendo 
do tipo de tratamento antirreflexivo que recebe. 
Figura 7: Célula de Silício monocristalino 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
26 
 
 
Fonte: CRESCEB 
2.3.6 Silício Policristalino 
As células policristalinas (Figura 8) possuem um método de produção muito 
mais simples comparado com a monocristalino, com isso o preço empregado é 
inferior. Entretanto, além da precificação a eficiência segue em mesma direção sendo 
comercializada entre 13% e 15%, ligeiramente inferior às células monocristalinos. 
Podem ser preparadas pelo corte de um lingote, de fitas ou depositando um filme num 
substrato, tanto por transporte de vapor como por imersão. Cada técnica produz 
cristais com características específicas, incluindo tamanho, morfologia e concentração 
de impurezas (CRESCEB, 2008). 
 
 
Figura 8: Célula de Silício Policristalinos 
 
Fonte: Portal Solar, 2021. 
 
2.3.7 Silício Amorfo 
O silício amorfo difere das demais estruturas cristalinas por apresentar alto grau 
de desordem na estrutura dos átomos, devido a esse arranjo desordenado a estrutura 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
27 
 
possui muitas ligações pendentes e por isso existe a necessidade da hidrogenação 
diminuindo a densidade de ligações pendentes e permitindo que os elétrons fluam 
através da célula. Nessa perspectiva, quando comparado com os cristalinos sua maior 
desvantagem é a baixa eficiência (entre 5 e 8%) e a perca da vida útil mais rápida logo 
nos primeiros meses (VILLALVA, 2015). 
A eficiência de conversão, ou rendimento, de uma célula fotovoltaica é definido 
como o quociente entre a potência da luz que incide na superfície da célula fotovoltaica 
e a potência eléctrica disponível aos seus terminais (BRITO, SILVA, 2006). Sendo 
assim, com as diferentes tecnologias empregadas na fabricação é possível obter 
células e módulos com aproveitamentos maiores ou menores da radiação solar. 
A tabela 1 faz comparação entre alguns materiais aplicados em tecnologia 
fotovoltaica existentes, mostrando que as células e os módulos de silício mono e 
policristalino, com a exceção da célula de Arsenieto de Gálio, são as que apresentam 
as maiores eficiências de conversão e faz a comparação entre os custos. 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1 - Eficiência e custo de cada tipo de célula fotovoltaica 
 
Fonte: RIBEIRO, 2012. 
 
2.4 MODULO FOTOVOLTAICO 
Um modulo fotovoltaico é constituído de um conjunto de células montadas 
sobre uma estrutura rígida e conectadas eletricamente. Pela baixa tensão e corrente 
de saída em uma célula fotovoltaica, agrupam-se várias células formando um módulo. 
O arranjo das células nos módulos pode ser feito conectando-as em série ou em 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
28 
 
paralelo (CRESCEB, 2008). Assim são produzidos os módulos fotovoltaicos, que 
podem apresentar diferentes tamanhos e potências. 
Para formação dos módulos comercializáveis, como mostrado na Figura 6, as 
células são conectadas em série através desses filamentos condutores e 
encapsuladas em folhas de acetato de vinil etileno (EVA), e então recebem uma 
cobertura frontal de vidro temperado e uma proteção, na parte posterior, de um filme 
de fluoreto de polivinila (PVF), conhecido como Tedlar®. Esse conjunto laminado é 
montado em um perfil metálico, geralmente alumínio (MACHADO, 2015). 
Com base na Figura 9, é possível observar a linha de montagem de um modulo 
fotovoltaico típico. As células e suas conexões são prensadas dentro da película 
encapsulante, o modulo é recoberto por uma lâmina de vidro e por último recebe uma 
moldura de alumínio. Na parte traseira o modulo recebe uma caixa de junção elétrica 
(VILLALVA, 2015). 
 
 
 
 
Figura 9: Componentes de um modulo fotovoltaico 
 
Fonte: Bluesol 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
29 
 
2.4.1 Associação em Serie e Paralelo 
Os sistemas fotovoltaicos podem empregar muitos módulos conectados, os 
conjuntos em serie recebem o nome de strings. Essa conexão é a mais empregada 
devido proporcionar a soma das tensões de cada painel individual, de forma que a 
interligação é dada pelo terminal positivo ligado ao terminal negativo do outro 
conforme Figura 10. (SZAMBELAN, 2017). 
 
Figura 10: Associação de módulos em serie. 
 
Fonte: BRAGA, 2008. 
A correte que circula pelo sistema é a mesma em todos os módulos, por isso 
não é aconselhável a associação de módulos de capacidades distintas (JUNIOR, 
2021). 
Por outro lado, ao conectar as células em paralelo ou strings (Figura 8), soma-
se as correntes de cada módulo e a tensão é exatamente a tensão da célula. Dessa 
forma, pelas características típicas das células (corrente máxima por volta de 3A e 
tensão muito baixa, em torno de 0,7V) este arranjo não é utilizado salvo em condições 
muito especiais. (CRESCEB, 2008) 
 
Figura 11: Associação de módulos em paralelo. 
 
Fonte: BRAGA, 2008. 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
30 
 
Um modulo fotovoltaico sujeito a uma sombra causada por um obstáculo pode 
deixar de produzir energia mesmo se apenas uma de suas células estiver recebendo 
pouca luz, esta atua como uma carga, dissipando a corrente de entrada. Quando uma 
célula não está exposta a nenhuma luz solar, irá aquecer e criar os chamados pontos 
quentes (LOPES, 2013). 
Para atenuar o efeito do sombreamento, os fabricantes adicionaram os diodos 
de passagem (Bypass) ligados em paralelo com as células que permitiram a 
passagem da corrente sem danificar a célula. Não é a solução ideal, mas melhora a 
produção de energia do modulo fotovoltaico (VILLALVA, 2015). 
 
2.5 COMPONENTES DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO 
Um sistema fotovoltaico autônomo é geralmente composto de uma placa ou um 
conjunto de placas fotovoltaicas, um controlador de cargas, uma bateria e,conforme 
a aplicação, soma-se um inversor de tensão contínua para alternada. 
 
2.5.1 – Baterias 
A bateria, em sua unidade ou, no conjunto, banco de baterias, é um dos 
principais componentes de um sistema fotovoltaico. Seja ele autônomo ou híbrido, a 
aplicação dos acumuladores de energia pode ser diversa. Dessa forma, independente 
do modelo, possuem características básicas comum a todas. Dentre elas, estão os 
polos positivo e negativo, a carcaça rígida e a reação eletroquímica para 
armazenamento e liberação de energia elétrica (BLUESOL, 2016). 
De acordo com a maneira como o sistema fotovoltaico é dimensionado uma 
bateria pode durar mais ou menos tempo. Profundidades de descarga maiores 
reduzem o tempo de vida da bateria, ou seja, uma bateria que se descarrega pouco 
pode durar muitos anos e uma que se descarrega muito vai durar menos (VILLALVA, 
2015). 
 
2.5.2 – Controlador de Carga 
Instalado entre os painéis fotovoltaicas e o banco de baterias, o controlador de 
carga gerencia o fornecimento estável de energia para as cargas elétricas conectadas 
ao circuito, ponderando os momentos de carga/descarga das baterias e o 
fornecimento de energia através dos módulos fotovoltaicos. 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
31 
 
Além disso, é o dispositivo eletrônico responsável por fornecer proteção ao 
banco de baterias em uma instalação fotovoltaica autônoma. Dessa forma, o 
controlador regula o processo de carga e descarga das baterias, permitindo que elas 
sejam carregadas completamente e que não sejam descarregadas abaixo de um valor 
seguro. Como ilustrado na Figura 12, a seguir, um controlador típico possui entrada 
para os painéis fotovoltaicos, saídas para as baterias e cargas (BLUESOL, 2016). 
 
Figura 12: Circuito elétrico de um controlador de carga 
 
Fonte: Emnuvens 
 
 
2.5.3 – Inversores 
O inversor é necessário nos sistemas fotovoltaicos para alimentar 
consumidores em corrente alternada a partir da energia elétrica de corrente contínua 
produzida pelo painel fotovoltaico ou armazenada na bateria (BRAGA, 2008). 
 
Figura 13: Inversor 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
32 
 
 
Fonte: Minha casa solar 
 
De acordo com a Bluesol os inversores podem ser divididos em três categorias: 
Os de onda quadrada que não são muito recomendados, os de onda senoidal 
modificada aceitável para a maioria das aplicações e os de onda senoidal pura que 
garante aplicação com distorções abaixo de 5%. 
Além das características de ondas, o inversor também pode ser classificado 
quanto a sua potência: 
• Microinversor: Desenvolvidos com o intuito de operar mais próximos aos 
módulos fotovoltaicos. Dessa forma, possuem baixa potência de conversão, com 
capacidade para conectar 1 a 4 módulos por unidade. 
• Inversor Strign: São preparados para receber conjuntos maiores de 
módulos fotovoltaicos subdivididos em séries. Por terem maior capacidade de 
conversão de energia, conseguem sozinhos suprir a necessidade dos imóveis, na 
grande maioria. 
• Inversor Central: Desenvolvidos para suportar aos grandes parques 
fotovoltaicos, os inversores centrais são equipamentos extremamente robustos com 
capacidade de conversão CC/CA de circuitos em alta tensão. 
 
2.6 CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 
 De acordo com CRESCEB (2008), a identificação da potência dos módulos é 
dada mediante a potência de pico, expressa em watt pico (Wp). Entretanto, suas 
demais características elétricas são: 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
33 
 
A) Voltagem de Circuito Aberto (Voc): É o valor da tensão elétrica, medida em 
volts (V), que o modulo fornece nos seus terminais quando estão 
desconectados. 
B) Corrente de Curto-Circuito (Isc): É a corrente elétrica que o modulo 
consegue fornecer quando seus terminais estão em curto-circuito. 
C) Potência Máxima (Pm): Também chamada de potência de pico é a máxima 
potência que o modulo pode fornecer, corresponde à multiplicação da 
corrente e tensão de máxima potência. 
D) Voltagem de Potência Máxima (Vmp): É o valor da tensão nos terminais do 
modulo quando fornece sua potência máxima na condição padronizada de 
teste. 
E) Corrente de Potência Máxima (Imp): É o valor da corrente nos terminais do 
modulo quando fornece sua potência máxima. 
 
2.6.1 – Curva de tensão e Corrente 
 Como já mencionado anteriormente, a tensão da célula fotovoltaica pouco se 
altera com a disponibilidade de radiação solar incidente, o que já não acontece com a 
corrente, que varia proporcionalmente em relação a quantidade de luz recebida. 
Sendo assim, pode-se observar na figura 9, o comportamento do modulo em 
diferentes cenários de exposição ao sol (BLUESOL, 2016). 
Figura 9: Tensão x corrente sob a variação de radiação solar. 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
34 
 
Fonte: BLUESOL, 2016. 
 
Outra análise também pode a ser realizada ao conectar uma célula fotovoltaica 
e variar as condições de carga podendo assim visualizar a curva característica VxI 
(Figura 10) (Braga,2008). 
 
 
 
 
Figura 10: Curva característica Corrente em relação a tensão. 
 
Fonte: Manual de engenharia para sistemas Fotovoltaicos. 
 
A potência máxima que modulo fotovoltaico pode atingir depende da relação 
de tensão e (Voc) e a corrente de circuito aberto, influenciadas de diferentes valores 
de irradiância de temperatura (EVO SOL, 2021, p. 32). A potência a ser extraída pode 
ser visualizada na figura 11. 
 
Figura 11: Curva característica Corrente em relação a tensão. 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
35 
 
 
Fonte: Manual de engenharia para sistemas Fotovoltaicos. 
 
 
Já a figura 12 mostra a curva característica IxV em superposição com a curva 
de potência. 
 
 
Figura 12: Curva característica Corrente em relação a tensão. 
 
 
Fonte: Manual de engenharia para sistemas Fotovoltaicos. 
 
2.7 Sistema ONGRID e OFFGRID 
 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
36 
 
Há dois tipos de sistemas fotovoltaicos: os Sistemas Conectados à Rede (On 
Grid) e os Sistemas Não Conectados à Rede ou Autônomos (Off Grid) que trabalham 
de uma maneira isolada da rede. 
O sistema On-grid funciona em função de sua conexão à rede de transmissão. 
É usado em locais já atendidos por energia elétrica. Pois, permite que a energia 
produzida em excesso e que não for consumida pela residência seja repassada para 
a rede de transmissão e sendo nesta convertida em créditos de energia para a mesma 
residência. Tais créditos são reservados por três anos e caso o proprietário da 
residência não os utilize no período determinado, os mesmos ficam para a 
concessionaria de energia elétrica. Esta troca de energia entre as concessionárias e 
as residências que adquirem esse sistema, faz com que a redução dos custos com 
kWh seja demonstrada na conta de energia da residência (BOSO, 2015). Como pode 
ser observado na figura 13. 
Em contrapartida, nos sistemas isolados ou Off Grid, são utilizados para uso 
local e específico, abastecendo diretamente os aparelhos que utilizarão a energia. 
Pois, que necessita de baterias para armazenar a energia produzidas pelas placas 
fotovoltaicas ao invés de ser enviada à rede elétrica, sendo as baterias responsáveis 
pelo abastecimento das cargas em períodos sem irradiação solar. Esta solução é 
bastante utilizada em locais remotos que não possuem ligação com distribuidorasde 
energia (SOLAR FONTE, 2018). O kit desse sistema é composto por módulos solares, 
cabos, estrutura de suporte como: inversores e controladores de carga (bloco de 
geração de energia) e baterias (bloco de armazenamento) (TERRA e SOL, 2018). A 
seguir pode ser observado na figura 13 os componentes existentes em cada tipo de 
sistema. 
Figura 13 – Sistema ON GRID E OFF GRID 
 Capítulo II. GERAÇÃO DISTRIBUIDA E ENERGIA SOLAR 
37 
 
Fonte: Solar fonte, 2018. 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
38 
 
 
3 CONCEITO DE SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
O Sistema elétrico (SE), pode ser entendido como uma rede complexa 
composta por centrais elétricas, subestações de transformações, sistemas de ligação 
e interligação que interagem entre si (PABLA, 2004). É um grande sistema que 
engloba geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. O SE tem pouco mais 
de 100 anos, durante todo esse tempo não passou por mudanças significativas, porém 
a demanda por energia elétrica cresce cada dia mais, e com isso é necessário a 
atualização do SE. 
As redes elétricas foram instaladas, permitindo que as concessionárias de 
energia fornecessem energia elétrica aos consumidores e uma vez por mês cobrasse 
pelo correspondente serviço. Esta interação unidirecional com limitações dificulta a 
capacidade das redes em dar resposta à crescente demanda de energia no século 
XXI sujeita a uma contínua mudança.” (Léon, María, Adami, Feliciano, 2013). 
Representação Sistema Elétrico de Potência 
 
Fonte:https://www.mundodaeletrica.com.br/um-pouco-mais-sobre-o-sistema-eletrico-de-potencia-sep/ 
 
A Representação acima mostra como funciona o SE unidirecional. Neste 
modelo a geração de energia elétrica fica longe do consumidor, e só há a possibilidade 
de ser atendido por uma concessionária de energia que detém direitos sobre a 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
39 
 
distribuição desta, deste modo o consumidor fica dependente essas empresas, que 
muitas vezes não tem uma gestão de energia eficiente, o que prejudica o consumidor 
final. 
 
Rede Tradicional e Rede Elétrica Inteligente 
 
Fonte: Santacana, 2010 
 
De acordo com Bueno e Brandão (2016), essa indústria especializou-se em 
produzir energia em grande quantidade, em pontos centralizados (usinas geradoras), 
na quantidade exigida instantaneamente pela carga e em transportar esta energia de 
forma unidirecional da usina produtora até os centros de cargas, medir fluxos de 
energia e faturar o consumo. 
Com o Aumento de demanda de energia elétrica, houve a necessidade de 
atualização do sistema elétrico, essa demanda por atualização está presente desde a 
geração até o consumo final da energia elétrica. 
As modernizações realizadas no setor elétrico, desde seu início há mais de um 
século até os dias atuais, passaram por diversas mudanças de equipamentos, como 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
40 
 
a evolução da eletrônica e o aprimoramento das linhas de transmissão. No entanto, o 
fornecimento da energia sempre obedeceu ao mesmo modelo da geração até o 
consumidor final, com uma dinâmica de rede centralizada que distribui a energia para 
as demais partes do sistema (PROOF, 2017). 
As experiências mostram que as redes elétricas do século XX não atendem as 
necessidades do século XXI, que incluem aumento na demanda, qualidade e 
variedade de serviços. A fim de encontrar possíveis soluções para as barreiras do 
atual modelo da indústria elétrica, percebeu-se a importância de agregação de vários 
outros tipos de tecnologias a esta, como a maior utilização de energias limpas para 
minimizar os impactos ambientais, utilização maior da tecnologia digital para o 
aperfeiçoamento da medição e uma maior participação da tecnologia da informação 
no desenvolvimento de softwares e protocolos (YONA LOPES et al., 2012). 
Por essa razão, está na hora de as concessionárias de energia elétrica se 
reinventarem, não apenas no tocante à tecnologia em si, como ocorre em programas 
de redes elétricas inteligentes (Smart Grids) de diversos países, mas também no que 
diz respeito ao relacionamento com as diversas partes relacionadas, principalmente 
os clientes, e à maneira como os clientes percebem o consumo de energia elétrica e 
os serviços associados (Toledo, 2012). 
 
3.1 CONCEITOS DE SMART GRID 
A partir dessa necessidade houve o desenvolvimento da Smart grid (SG), (em 
tradução direta, Redes Inteligentes). A SG Possui diversos conceitos, mas pode ser 
entendida basicamente como uma modernização no conjunto de tecnologias 
utilizados para a otimização dos sistemas de geração, transmissão, distribuição e uso 
final da energia elétrica. 
As redes inteligentes (smart grid) em conjunto com a GD proporcionam a 
comunicação bidirecional de informações e do fluxo de energia, entre o sistema e os 
consumidores, cria a necessidade de uma abordagem integrada de todos os 
segmentos do sistema elétrico, pelo caráter cada vez mais ativo do sistema de 
distribuição e usuários finais. Esta mudança afetará substancialmente as 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
41 
 
metodologias de planejamento da expansão, planejamento da operação e 
monitoração e controle em tempo real (FALCÃO, 2014). 
 
Smart grid e as suas interações 
 
Fonte: https://www.gta.ufrj.br/ensino/eel878/redes1-2016-1/16_1/smartgrid/ 
 
Para O. Siddiqui (The Green Drid, 2008) A expressão Smart Grid pode ser 
entendida como a sobreposição dos sistemas unificados de comunicação e controle, 
à infraestrutura de energia elétrica existente, para prover a informação correta para a 
entidade correta (equipamentos de uso final, e sistemas de controle de T&D, 
consumidores etc.), no instante correto, para tomar a decisão correta. É um sistema 
que otimiza o suprimento de energia, minimizando perdas de várias naturezas, é auto 
recuperável (self-healting), e possibilita o surgimento de uma nova geração de 
aplicações energeticamente eficientes. 
A expressão Smart Grid é mais do que uma tecnologia ou equipamento 
específico, trata-se do uso intensivo da tecnologia e comunicação na rede elétrica, e 
através disso permitir a implantação de estratégias de controle e otimização da rede 
de forma mais eficiente que a atualmente em uso (Falcão, 2010). 
Para a Rio Grande Energia (RGE) a SG é o SE dotado de recursos de 
tecnologia da informação (TI) e de elevado grau de automação, assim consegue 
responder a demandas e às necessidades energéticas, e garante um 
desenvolvimento sustentável. 
https://www.gta.ufrj.br/ensino/eel878/redes1-2016-1/16_1/smartgrid/
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
42 
 
 
Rede Elétricas Inteligentes: Elementos e Funcionalidades 
 
Fonte: www.freerangestock.com 
 
A rede inteligente é o futuro da distribuição de energia elétrica, pois a partir da 
atualização da infraestrutura já existente possibilita a eficiência mais adequada para 
o sistema elétrico. Assim fundamenta-se a necessidade de se estudar a implantação 
dessa filosofia, consolidando o entendimento de que o sistema elétrico brasileiro deve 
fornecer energia elétrica aos clientes, assim que houver uma solicitação, visando 
atingir uma melhor qualidade do serviço com o mínimo de interrupções no 
fornecimento de energia, para os clientes de qualquer natureza conectados à rede(KGAN et al., 2010). 
 
 3.2 CARACTERIZAÇÃO DE SMART GRIDS 
 
A Redes Elétricas Inteligentes (REIs) objetivam otimizar a geração, 
transmissão, distribuição e o consumo de energia, viabilizando a entrada de novos 
fornecedores e consumidores na rede, com melhorias significativas e monitoramento, 
gestão, automação, e qualidade da energia ofertada, por meio de uma rede elétrica 
caracterizada pelo uso intensivo das tecnologias de informação e comunicação 
(BNDES, 2013). 
http://www.freerangestock.com/
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
43 
 
 De acordo com o Ministério de Minas e Energia – MME, para que uma rede 
seja inteligente, deve cumprir tais requisitos: 
a) Auto recuperação; 
b) Motivar consumidores a serem mais participativos; 
c) Resistir a ataques físicos e cibernéticos; 
d) Fornecer uma energia de melhor qualidade; 
e) Permitir vários tipos de geração e armazenagem de energia; 
f) Maior envolvimento do mercado; 
g) Permitir uma maior utilização de geração intermitente de energia. 
 
A implantação das REIs pode ser compreendida em três dimensões 
complementares e independentes (Bandeira, 2012). Na primeira, as intervenções são 
feitas com o objetivo de agregar inteligência ao sistema de fornecimento de energia 
elétrica – geração, transmissão e distribuição, promovendo robustez, segurança e 
agilidade na rede. Em outra frente, busca-se extrair os benefícios da substituição dos 
medidores eletromecânicos por eletrônicos inteligentes, que passam a oferecer 
inúmeras funcionalidades, dependendo do tipo do medidor escolhido. Do ponto de 
vista dos consumidores, podem-se obter: informação sobre o consumo de energia por 
horário – tarifa branca; apresentação de dados do último período de faturamento 
(memória de massa); e indicativos da qualidade da energia ofertada pelas 
concessionárias, permitindo que a Agência Nacional de Energia (Aneel) possa, por 
exemplo, reduzir o valor cobrado pela energia caso os indicadores fiquem fora do 
padrão de qualidade estabelecido. Já as concessionárias poderão realizar corte e 
religamento remoto, oferta pré-paga de energia (comunicação de dados uni ou 
bidirecional do medidor ao centro de medição) e obter uma redução de custos 
operacionais (BNDES, 2013). 
 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
44 
 
3.3 A IMPLANTAÇÃO DE SMART GRIDS NO MUNDO 
Devido aos vários desafios para a implantação da smart grid, sendo alguns 
comuns entre os países, foi criado em julho de 2010 em Washington, um grupo de 
trabalho internacional (International Smart Grid Action Network - ISGAN) com o 
objetivo de estabelecer mecanismos de colaboração e troca de experiências entre os 
países no desenvolvimento de redes de energia elétrica inteligentes, no âmbito da 
Agência Internacional de Energia (International Energy Agency – IEA). 
Todos os países integrantes do ISGAN possuem projetos pilotos de 
implantação de redes inteligentes de energia elétrica e os motivadores para a 
implantação de redes elétricas inteligentes variam de acordo com o país. Nos Estados 
Unidos, por exemplo, existe uma maior preocupação com a confiabilidade, segurança 
e eficiência do sistema. Na Europa há uma preocupação com a integração de diversas 
fontes de energia renovável. No Japão, busca-se diversificar a matriz energética 
diante dos recentes acidentes nucleares que atingiram o país. E na China, busca-se 
a eficiência energética (ABOBOREIRA, 2016). 
No Brasil, os principais motivadores para a implantação de uma Smart Grid são: 
a eficiência comercial e energética, a melhora da confiabilidade do sistema elétrico, a 
segurança operacional e sustentabilidade econômica e ambiental, como pode ser 
visto na Figura 1 (RIVERA, 2013). 
As redes elétricas inteligentes tendem a provocar essa necessária revolução, 
não apenas técnica e tecnológica, mas também econômica, uma vez que novos 
modelos de negócios poder ser criados, contribuindo efetivamente para alavancar 
diversos setores da economia (Toledo, 2012). Ao redor do mundo já é possível ver a 
evolução das REIs em vários países. O estágio de evolução das REIs varia de acordo 
com os países e estados. 
A partir da aprovação em 2008 da legislação sobre SG, a Califórnia vem 
substituindo seus medidores e, segundo os dados de seu último relatório publicado 
em maio de 2013, houve a substituição de 97% dos medidores (Aproximadamente 10 
Milhões de unidades) [California Public Utilities Commission (2013)].Flórida, Colorado 
Texas – que autorizaram as distribuidoras a repassarem o custo dos medidores 
inteligentes para seus clientes em determinadas condições. 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
45 
 
O Ex Presidente dos Estados Unidos (EUA), investiu cerca de 3,4 Bilhões de 
dólares em redes elétricas inteligentes e impulsionou outras dezenas de bilhões de 
dólares em investimentos privados. Segundo a análise feita na época pelo Eletric 
Power Research Institute (EPRI), estima-se que a implementação de redes 
inteligentes no EUA reduza em mais de 4% o consumo de energia elétrica no país até 
2030, o que poderia implicar economias para os clientes da ordem de 20,4 Bilhões de 
dólares (ENS,2009). 
Fato similar ocorreu na Europa, onde, por conta da obrigatoriedade de cumprir 
as diretrizes do tratado de Kyoto, diversos países europeus investiram fortemente na 
tecnologia de redes elétricas inteligentes. Por exemplo na Ítalia, a substituição 
massificada de medidores convencionais por medidores automatizados já abrange 
mais de trinta milhões de clientes. Cabe ressaltar que os medidores de energia elétrica 
são essenciais para o estabelecimento efetivo do modelo de redes elétricas 
inteligentes. Por essas iniciativas os EUA e a Europa se destacam internacionalmente 
no tocante a REIs (Toledo, 2012). 
No Brasil, o jornal O Globo, ouviu especialistas, e diretores responsáveis por 
este tema na ANEEL. Segundo a matéria há grandes estimativas que as REIs podem 
trazer economias efetivas para os consumidores e gerar um mercado que pode 
movimentar cerca de 36,6 bilhões de dólares e fazer o Brasil o terceiro maior mercado 
mundial (INFOGLOBO,TOLEDO, 2012). 
 
3.4 A BANCADA DE SMART GRID DO INSTITUTO FEDERAL DO PARÁ 
A Bancada de Smart Grid do IFPA, foi desenvolvida pela empresa Italiana De 
Lorenzo, é líder e pioneira em produção e desenvolvimento de equipamentos de 
formação técnica e profissional, atua em mais de 140 países diferentes, desta forma 
contribuindo excepcionalmente para a modernização dos sistemas de educação no 
mundo. Numerosos são também os campos técnicos nos quais De Lorenzo 
desenvolveu equipamentos individuais ou laboratórios completos e a gama inclui, mas 
não se limita a: Engenharia Elétrica, Engenharia Elétrica de Energia e Rede 
Inteligente, Eletrônica, Eletrônica de Potência, Eletrônica Industrial, 
Telecomunicações, Pneumática, Hidráulica , Automação, Tecnologia Automotiva, 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
46 
 
Termotrônica, Mecânica dos Fluidos e outras disciplinas técnicas que são cursadas 
nos Institutos Técnico / Profissionalizantes e nas Universidades de todo o mundo. 
3.4.1 CONCEITO E CARACTERIZAÇÃO DA BANCADA DE SMART GRID 
A bancada de Smart Grid do IFPA trata-se de um sistema modular de estudo, 
ou seja, utiliza-se de módulos para diversos estudos e experiências que pode ser 
desenvolvida na bancada. Este sistema modular possibilita o estudo sobre geração, 
transmissão, distribuição. Proteção e microgeração de energia em um sistema 
elétrico, inclui sistemade geração de energia elétrica por fontes Hidroelétrica, Térmica 
e o Eólica simuladas, todo integrado na rede e supervisionado via software SCADA. 
SCADA é a sigla em inglês para Supervisory Control And Data Acquisition que 
na tradução para o português significa Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados. 
O SCADA é um sistema que usa um software para monitorar, supervisionar e controlar 
as variáveis e os dispositivos de um processo, serve para acompanhar os processos, 
configurar, armazenar dados e disponibilizar recursos para intervir manualmente ou 
automaticamente no processo, quando necessário. Além de coletar os dados, o 
sistema supervisório também permite a visualização e supervisão dessas 
informações. Os sistemas supervisórios associados a processos industriais 
interfaceiam com diversos equipamentos instalados no chão de fábrica, geralmente 
CLP's (Controladores Lógicos Programáveis), através dos quais possibilita a 
aquisição dos dados e atuação no processo. Os dados adquiridos podem ser 
apresentados de forma amigável em telas sinópticas com gráficos de tendências, 
consultas a dados históricos e sinalização de alarmes e falhas. (Hi Tecnologia, 2021). 
 O sistema da Bancada de Smart Grid do IFPA é gerenciado por um software 
desenvolvido na De Lorenzo e permite parametrizar as variáveis de um sistema real 
e pode controlar e gerenciar as atividades das diversas partes que ó compõem, abaixo 
uma imagem mostrando a interface do supervisório desenvolvido pela De Lorenzo. 
 
Tela de Geração e Medição do Supervisório SCADA 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
47 
 
 
Fonte: De Lorenzo 
 
 Os módulos possuem interface RS485 e são programáveis via software 
SCADA. Isso permite parametrizar a rede elétrica em termos de variáveis tais como: 
sobre corrente, sobre tensão, diferença de fases entre geradores, níveis de ruídos a 
suportar, etc. Todos os medidores são verificados pelo software (via RS485) e as 
medidas são mostradas na tela do supervisório. 
 
3.5 APRESENTAÇÃO DOS MÓDULOS QUE COMPÕEM A BANCADA DE 
SG 
A Bancada de SG do IFPA possui mais de 30 módulos para que podem trabalhar 
juntos ou separados por blocos, e podem simular diversas situações que pode 
acontecer no sistema elétrico de potência real. A apresentação dos módulos será 
exclusivamente de módulos que foram usados para obter os resultados para 
conclusão deste trabalho. 
A seguir os componentes e descrição de alguns módulos da bancada de acordo 
com o catálogo da De Lorenzo: 
 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
48 
 
3.5.1 MÓDULO DE ALIMENTAÇÃO TRIFÁSICA 
 
Módulo de Alimentação Trifásica 
 
Fonte: De Lorenzo 
 
O módulo permite mostrar a redução do consumo de CO2 devido a geração localizada 
de energias renováveis. Módulo de alimentação para ligação trifásica com 4 polo 
interruptor principal com: 
• Secionador de 25 A, sensibilidade de 30 mA. 
• Saída através de 5 terminais de segurança: L1, L2, L3, N e G. Interruptor para 
simulação de fonte Eólica e Fotovoltaica, alimentação 380 VAC, trifásico, 60 Hz 
3.5.2 MULTIMEDIDOR AC E DC DIGITAL DE POTÊNCIA 
 
Multimedidor AC e DC Digital de Potência 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
49 
 
Fonte: De Lorenzo 
 
Medição em corrente contínua de: tensão, corrente, potência e energia. 
Medição em corrente alternada de: tensão, corrente, potência, energia ativa, energia 
aparente, energia reativa, cosseno PHI e frequência, com as especificações: 
• Tensão DC: 300 VDC 
• Corrente DC: 20 ADC 
• Tensão AC: 450 VAC 
• Corrente AC: 20 AAC 
• Potência: 9000 W 
• Alimentação: monofásica 90-260 V, 50/60HZ 
• Comunicação: RS 485 com protocolo MODBUS RTU 
3.5.3 MÓDULO DE CARGA RESISTIVA 
Carga Resistiva Trifásica Regulável 
 
Fonte: De Lorenzo 
 
Carga resistiva trifásica variável é composto por três resistências, com 
possibilidade de conexão estrela, triângulo e paralela. Com especificações: 
• Potência Máx: 1200W 
• Tensão Máx: 220/380 V Δ/Y 
• Tensão Máx monofásica: 220 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
50 
 
Que é controlado por três chaves com sete passos cada, com os valores a 
seguir: 
 
Tabela 3 – Potência por fase dos passos das chaves no banco de resistência. 
 
Passo Resistência (Ohms) Potência por fase 
(Watts) 
1 1050 46 
2 750 65 
3 435 110 
4 300 160 
5 213 230 
6 150 330 
7 123 400 
Fonte: Chaves e Neto, 2019 
 
3.5.4 MÓDULO DE CARGA INDUTIVA 
Carga Indutiva Trifásica Regulável 
 
Fonte: De Lorenzo 
Carga indutiva trifásica variável é composto por três indutores, com possibilidade 
de conexão estrela, triângulo e paralela. 
• Potência Máx.: 900 VAR 
• Tensão Máx: 220/380 V Δ/Y 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
51 
 
• Tensão Máx monofásica: 220 
controlado por três chaves com sete passos cada, com os valores a seguir: 
Tabela 4 – Potência por fase dos passos das chaves no banco de indutância. 
 
Passo Indutância (Henry) Potência por fase (VAR) 
1 4,46 34 
2 3,19 48 
3 1,84 83 
4 1,27 121 
5 0,90 171 
6 0,64 242 
7 0,52 297 
Fonte: Chaves e Neto, 2019 
3.5.5 MÓDULO DE PROTEÇÃO 
Disjuntor de Proteção 
 
Fonte: De Lorenzo 
 Trata-se de um disjuntor bipolar de 10A, e fácil manutenção/troca em caso de 
queima, utilizado para atuar na proteção de módulos submetidos a si, características: 
• 2 Polos 
• Corrente Máx: 10A 
• Limite de intervenção: 30ma 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
52 
 
 
3.5.6 MÓDULO DE COMUNICAÇÃO RS485 
Hub de Comunicação MODBUS 
 
Fonte: De Lorenzo 
 
Hub que permite a comunicação e controle via PC de módulos de medição e motores 
brushless. 
3.5.7 MÓDULO INVERSOS PADRÃO GRID 
 
Fonte: De Lorenzo 
O micro inversor solar é simplesmente um inversor solar grid tie miniaturizado, 
dimensionado para atender placas de energia solar individualmente em vez de uma 
série de painéis solares. 
https://www.portalsolar.com.br/inversor-grid-tie.html
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
53 
 
• Corrente Máx: 30A 
• Tensão: 12V 
• Potência: 360W 
3.5.8 MÓDULO FOTOVOLTAICO INCLINÁVEL COM SENSOR 
Módulo fotovoltaico 
 
Fonte: De Lorenzo 
Painéis ou placas solares são dispositivos produzidos para a captação e 
transformação da energia solar em eletricidade ou fonte de calor. O painel usado na 
experiência tem potência 85W, 12V, célula completa com medidor de radiação solar 
e com um sensor de temperatura. 
 
3.5.9 LÂMPADAS PARA MÓDULO FOTOVOLTAICO 
Lâmpadas para painel fotovoltaico 
 
Fonte: De Lorenzo 
A intensidade da luz pode ser ajustada manualmente ou automaticamente 
controlada por um potenciômetro através de uma entrada 0-10 V, para permitir a 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
54 
 
realização de experimentos com diferentes intensidades de luz, em seguida, simular 
as condições de luz do amanhecer ao anoitecer. 
• 4 lâmpadas alógenas de 300 W cada 
• Dimmer para o controle da intensidade de luz 
• Disjuntor Diferencial de 10 A 
• 10 k Potenciômetro 
 
4 MONITORAMENTO DE UM SISTEMA SOLAR CONECTADO A REDE 
Somado aos tópicos escritos,este capítulo será responsável pela simulação de 
um sistema solar conectado a rede de energia com o intuito de exemplificar na pratica 
a atuação do sistema de geração distribuída no Sistema de elétrico de potência. A 
bancada de Smart Grid fornecida pela empresa italiana, De lorenzo, possibilita o 
monitoramento, operação e manipulação de dados de grandezas elétricas. Dessa 
forma, a experiencia consiste em demostrar que quando a saída de energia do sistema 
fotovoltaico é maior do que a energia exigida pela carga, o excedente gerado é 
alimentado à rede elétrica e isso é conhecido como feedback. Por outro lado, quando 
a demanda de potência pela carga é maior do que a potência de saída do sistema 
fotovoltaico, a rede elétrica fornece o equilíbrio de energia necessário dentro do 
sistema elétrico de potência. 
 
 
4.1 EXPERIÊNCIA 
A compreensão da importância da GD, junto ao Smart Grid no SEP, dar-se pela 
geração de energia descentralizada que diminui a demanda do SEP, requerendo uma 
menor geração de energia nas fontes, o que resulta em uma diminuição de agentes 
poluentes utilizados para a geração e alivia o SEP, devido a SG possibilitar a inserção 
da energia gerada de forma distribuída no sistema. 
O estudo do diagrama unifilar e diagrama de conexões foram realizados a partir 
do manual da bancada, abordado pela empresa fabricante. Esses parâmetros, serão 
demostrados desde a conexão realizada nos módulos até a coleta dos resultados 
obtidos com a aplicação da experiência. 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
55 
 
Inicialmente o objetivo é caracterizar o módulo fotovoltaico (PFS-85) sem carga, 
e variar esta geração de acordo com a angulação da placa. Visto que não há carga 
conectada ao sistema teremos a geração somente de tensão. 
 O Painel Solar foi ligado ao Módulo de Medição de Energia Elétrica. Como na 
figura a seguir: 
 
A seguir foi conectado o Módulo de comunicação RS485 no Módulo das 
Lâmpadas para preparador solar fotovoltaico. Como na figura a seguir: 
 
Após a ligação foi selecionada a experiência em questão no software SCADA, 
no software foi acessado a sessão “Photovoltaic System” e posteriormente 
selecionado o experimento “characterization of a photovoltaic panel without load” para 
serem extraídas as informações necessárias, a tela mostrada será semelhante a esta 
abaixo: 
. 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
56 
 
 
 
Após essas configurações foram feitos alguns ajustes; 
 
I. Ajuste do ângulo do painel fotovoltaico para 90° graus. 
II. Ajuste do nível do sol no máximo, ou seja as lâmpadas dimerizáveis 
foram colocadas em sua potência máxima, e mudança o ângulo do 
painel fotovoltaico. 
 
Após o experimento nota-se que a geração de energia solar depende da 
incidência de raios solares diretamente no painel solar sendo que qualquer obstrução 
que vá causar sombreamento neste pode influenciar diretamente na sua geração. 
Abaixo temos os resultados obtidos com os diferentes ângulos do painel fotovoltaico: 
 
Ângulo (º) 0º 10º 20º 30º 40º 50º 60º 70º 80º 90º 
Tensão (V) 19,00 18,95 18,90 18,85 18,70 18,50 18,15 17,3 16,5 16,3 
 
A maior geração de tensão foi obtida no ângulo 0°, pois este é resultado de 
uma incidência do sol diretamente na placa sem qualquer obstrução, ou 
sombreamento. O ângulo 0° corresponde a placa solar na posição horizontal em um 
caso real. 
 Posteriormente, o objetivo foi a caracterização dos parâmetros gerados pelo 
painel fotovoltaico, visto que foi usada uma carga, então teremos a geração de 
corrente e potência que podem variar de acordo com a carga aplicada. 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
57 
 
Para isto foi necessário adicionar a conexão do Módulo de Cargas Resistivas 
no Módulo de medição de energia Elétrica. Como na figura a seguir: 
 
 
E também, após a ligação foi selecionada a experiência em questão no 
software SCADA, para isto é necessário o clique na sessão “Photovoltaic System” e 
posteriormente selecione o experimento “characterization of a photovoltaic panel with 
a load” para serem extraídas as informações necessárias, a tela mostrada será 
semelhante a esta abaixo: 
 
Após a conclusão de experimento, nota-se que neste caso houve a geração de 
uma corrente e potência devido a presença de uma carga aplicada no sistema, no 
qual a operação desde módulo fotovoltaico, o valor de tensão e da corrente nos 
terminais depende de qual carga será conectada e do ângulo do módulo fotovoltaico 
que influencia diretamente na geração de tensão. 
Na experiência mostrada foi usada uma resistência de 123 Ohms por modulo 
resistivo e se obteve os seguintes resultados de tensão, corrente e potência: 
 
 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
58 
 
VALOR DA RESISTÊNCIA: 
ÂNGULO TENSÃO (V) CORRENTE (A) POTÊNCIA (W) 
0° 19,00 0,104 2 
10° 18,95 0,104 2 
20° 18,85 0,103 2 
30° 18,75 0,100 2 
40° 18,60 0,100 2 
50° 18,30 0,100 1 
60° 17,74 0,098 1 
70° 16,65 0,092 1 
80° 14,45 0,085 1 
90° 14,20 0,080 1 
 
Se houver a conexão de uma carga que demanda de muita corrente, a 
tendência é de uma diminuição na tensão de saída do modulo fotovoltaico, assim 
como se a carga aplicada não demandar muita corrente a tensão do modulo terá a 
tendência de se aproxima a sua tensão nominal de circuito aberto. 
Para finalizar as experiências o módulo fotovoltaico foi conectado ao sistema 
elétrico de energia simulado pela bancada utilizando um sistema de rede inversora 
monofásica, com isso será possível monitorar as trocas de energia. 
 Para iniciar desconsideramos todas as conexões feitas anteriormente e 
refazemos visto que o módulo fotovoltaico teria que ser conectado à rede. 
Então o Painel Solar foi ligado ao Módulo de Multimedidor de potência Elétrica. 
Como na figura a seguir: 
 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
59 
 
O módulo multimedidor de potência elétrica foi conectado ao módulo de 
medição trifásica. 
 
 
Foi conectado também junto ao modulo de medição de potência o disjuntor e o modulo 
de comunicação ModBus. 
 
 
O último passo, foi interligar no medidor de potência ao bloco de cargas 
 
 
O módulo fotovoltaico foi ajustado para o ângulo de 90º, ou seja, na horizontal, 
com uma incidência de luz direta sem obstrução, assim então trabalhando em seus 
parâmetros máximos, tem que ver qual foi a resistência que a gente usou aqui seu 
fresco, eu não lembro. 
 
 
 Capítulo III. APRESENTAÇÃO DA BANCADA DIDÁTICA DE SMART GRID 
60 
 
Obtemos então os seguintes resultados que estão expostos no gráfico abaixo: 
 
FONTE DE ENERGIA AC - MÓDULO DE ALIMENTAÇÃO TRIFÁSICA 
ÂNGULO TENSÃO DE FASE (V) CORRENTE DE FASE (A) 
POTÊNCIA 
P (W) Q (VAR) S (VA) 
0° 229,5 0,534 356 -5 357 
10° 228,8 0,531 360 -7 358 
20° 228,7 0,532 360 -4 353 
30° 228,5 0,528 360 -5 361 
40° 228,4 0,528 360 -5 362 
50° 228 0,53 364 -5 365 
60° 227,3 0,528 364 -4 363 
70° 227,8 0,529 362 -3 365 
80° 227,9 0,532 364 -3 366 
90° 227.5 0,534 367 -3 367 
FONTE DE ENERGIA DC - PAINEL FOTOVOLTAICO 
ÂNGULO TENSÃO (V) CORRENTE (A) POTÊNCIA 
0° 18,82 0,490 9,222 
10° 18,78 0,287 5,390 
20° 18,22 0,310 5,648 
30° 17,01 0,272 4,627 
40° 16,67 0,310 5,168 
50° 15,79 0,258 4,074 
60° 14,37 0,217 3,118 
70° 13,75 0,168 2,310 
80° 13,31 0,110 1,464 
90° 12,57 0,099 1,244