AULA 1 - 22-02-2022

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ENERGIAS RENOVÁVEIS II
ENERGIAS SOLAR TÉRMICA E 
FOTOVOLTAICA
 Introdução à energia solar e seu contexto atual;
 Radiação solar;
 Energia solar térmica e fotovoltaica;
 Células fotovoltaicas e seu principio de funcionamento;
 Tecnologia de fabricação de células e módulos fotovoltaicos; 
 Condições de operação e associações de módulos fotovoltaicos;
 Sistema fotovoltaico autônomo com baterias;
 Cargas e controles;
 Conversores CC/CA;
 Sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica e suas normas;
 Dimensionamento;
 Aplicações, perspectivas e considerações econômicas.
Energias Renováveis II – Ementa 
Energias Renováveis II – Cronograma
Aula – Data Conteúdo Programático 
1 – 22/02 Introdução à energia solar e seu contexto atual;
2 – 08/03 Radiação solar;
3 – 12/03 Atividade Avaliativa; 
4 – 15/03 Energia solar fotovoltaica;
5 – 22/03 Células fotovoltaicas e seu principio de funcionamento;
6 – 29/03 Tecnologia de fabricação de células e módulos fotovoltaicos;
7 – 05/04 Condições de operação e associações de módulos fotovoltaicos;
8 – 12/04 Condições de operação e associações de módulos fotovoltaicos;
9 – 19/04 Conversores CC/CA;
10 – 26/04 N1 (Parcial);
Energias Renováveis II – Cronograma
Aula – Data Conteúdo Programático 
11 – 03/05 Dimensionamento;
12 – 10/05 Seminário (Dimensionamento);
13 – 17/05 Sistema fotovoltaico autônomo com baterias;
14 – 21/05 Atividade Avaliativa (Connect);
15 – 24/05 Cargas e controles;
16 – 31/05 Energia solar térmica;
17 – 07/06 Sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica e suas normas;
18 – 14/06 Aplicações e perspectivas;
19 – 21/06 Considerações econômicas;
20 – 28/06 N2 (Abrangente)
Avaliações
Avaliação AV1 (peso 
10,00)
Seminário –
Dimensionamento 
fotovoltaico (peso 
4,00)
Avaliação Parcial 
(peso 4,00)
Pontualidade e 
participação (peso 
2,00)
Presencial
(Peso 1/3)
On line
(Peso 1/3)
Avaliação AV2 (peso 
10,00)
Avaliação 
Abrangente (peso 
10,00)
Presencial
(Peso 1/3)
Avaliação AV3 
(peso 10,00)
Atividade 1
(peso 2,00)
Atividade 2
(peso 2,00)
Atividade 3
(peso 2,00)
Atividade 4
(peso 2,00)
Atividade 5
(peso 2,00)
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Energia Solar
Energias Renováveis II
O que se entende 
por energia solar?
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Energia Solar = é um termo que se refere à energia proveniente da luz e do calor do Sol.
Energias Renováveis II
• Esta energia proveniente do SOL vem sendo utilizada pelo homem ao
longo de toda a história.
• Aquecimento;
• Iluminação;
• Alimentação (via fotossíntese e
cadeias alimentares).
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Quando se fala em energia:
Energias Renováveis II
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• O Sol é a principal fonte de energia do nosso planeta.
Energias Renováveis II
• O Sol fornece anualmente, para a
atmosfera terrestre, 1,5 x 10^18 kWh de
energia . 1.500.000.000.000.000.000 
kWh/ano
ou
1.500.000.000.000 GWh/ano
Introdução à energia solar e seu contexto atual
Energias Renováveis II
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Energia Solar
Energias Renováveis II
• Fonte de luz e calor;
• Inesgotável e renovável;
• Fonte de eletricidade;
• Alternativa energética mais promissora.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Energia Solar
Energias Renováveis II
• No entanto, o uso do Sol como fonte direta para a produção de
eletricidade é relativamente recente, datando de meados do século
passado.
• Destacam-se:
• Fotovoltaica;
• Heliotérmica.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Energia Solar Fotovoltaica e Heliotérmica.
Energias Renováveis II
• As duas tecnologias combinadas representam uma parcela pequena
da matriz energética global.
• Expansão da capacidade instalada nos últimos anos:
• atrelada à forte redução de custos;
• o imenso potencial técnico de aproveitamento;
• e o fato de não emitirem poluentes durante sua operação;
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Dessas duas tecnologias, a fotovoltaica é a que vem conquistando mais mercado nos
últimos anos, representando 98% da capacidade instalada entre as duas fontes.
Energias Renováveis II
• A trajetória dessa tecnologia pode ser dividida em quatro fases:
• 1ª fase: as células fotovoltaicas eram utilizadas em aplicações espaciais;
• 2ª fase: viabilidade econômica no atendimento de áreas terrestres isoladas, utilizada
em conjunto com baterias;
• 3ª fase: lançamento de programas de estímulo à geração fotovoltaica conectada à
rede
• 4ª fase: competitiva com fontes convencionais de energia na geração centralizada.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Com sistemas em operação por mais de 35 anos a geração fotovoltaica se mostra como
uma tecnologia robusta para atendimento elétrico;
Energias Renováveis II
• Constante avanço tecnológico;
• Expansão e inserção em alta devido aos altos preços tarifários;
• Porém ainda falta conhecimento sobre essa tecnologia pelos consumidores.
• Mensuração dos riscos = dificuldade em financiar os projetos junto aos
bancos;
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Do ponto de vista de sua integração, a inserção em massa de geração fotovoltaica,
introduz novos desafios no sistema elétrico.
Energias Renováveis II
• A necessidade de o sistema estar sempre em equilíbrio entre oferta e
demanda significa que o operador deve ter condições de lidar com as súbitas
variações.
• Onde logo, será necessário adaptar o sistema elétrico para acomodar
esse tipo de geração.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• A heliotérmica, por se tratar de uma planta termelétrica, apresenta maior resistência na
geração, sendo menos suscetível às variações da irradiação.
Energias Renováveis II
• Apresenta como vantagem a maior facilidade de funcionar com
armazenamento ou em conjunto com outra fonte de back-up.
• Essa fonte não teve uma redução de custos tão acentuado como a
fotovoltaica nos últimos anos.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energia solar
Energias Renováveis II
• 1839: Descoberta do efeito fotovoltaico;
• Físico francês Alexandre Edmond Becquerel;
• 1883: Primeira célula fotovoltaica;
• Charles Fritts, um inventor de Nova York, originou a primeira célula fotovoltaica produzida
por selênio revestido de ouro, com eficiência de 1%;
• 1905: Descoberta do efeito fotoelétrico;
• Albert Einstein, apenas modernizou e aprimorou os conceitos, uma vez que seus
experimentos apontaram a emissão de elétrons de uma superfície em interação com uma
onda eletromagnética, formando o efeito fotoelétrico.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energia solar
Energias Renováveis II
• 1922: Prêmio Nobel para Einstein sobre o efeito fotoelétrico;
• 1930: Teoria do efeito fotovoltaico;
• A teoria do efeito fotovoltaico foi instituída por Schottky, que, alguns anos depois, criou a
primeira célula fotovoltaica de mono-silício prática;
• 1932: Descoberta do efeito fotovoltaico no seleneto de cádmio (CdSe)
• Foi descoberto por Audobert e Stora, o material utilizado para geração do efeito
fotovoltaico, composto por seleneto de cádmio (CdSe),
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energia solar
Energias Renováveis II
• 1954: Processo da dopagem de silício;
• O químico Calvin Fuller, do Bell Laboratories, nos Estados Unidos, elaborou o processo de
dopagem do silício, que deu origem à era moderna da história da energia solar.
• 1954: Criação da célula solar moderna;
• O cientista Russell Shoemaker Ohl cria uma célula fotovoltaica, essa invenção foi
denominada “célula solar moderna”.
• 1958: Início das utilizações de painéis solares;
• Um painel de 1 W foi anexado ao satélite Vanguard I, que foi enviado ao espaço, para
alimentar seu rádio na viagem.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energiasolar
Energias Renováveis II
• 1976: Criação da primeira célula de silício amorfo;
• Os engenheiros David Carlson e Christopher Wronski, dos laboratórios RCA, deram origem
à primeira célula de silício amorfo, com uma eficiência de 1,1%;
• 1992: Criação de célula de filme fino;
• Na Universidade da Flórida do Sul, foi desenvolvida uma célula de filme fino, com 15,89%
de eficácia.”.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energia solar
Energias Renováveis II
• 1994: Primeira célula solar que superou em 30% a eficiência de conversão;
• O National Renewable Energy Laboratory (NREL), criou a primeira célula que concentra
180 sóis de gálio fosforeto de índio e arsenieto de gálio, tornando-se a primeira célula
solar com 30% de eficiência de conversão;
• 1999: Capacidade fotovoltaica total instalada no mundo atinge os 1.000
megawatts;
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energia solar
Energias Renováveis II
• 2000: Utilização de sistemas fotovoltaicos conectados à rede;
• Foram constituídos sistemas fotovoltaicos conectados à rede (on-grid) na maioria dos
países de Primeiro Mundo, a fim de suprir energia à rede elétrica convencional. A partir de
sua implementação, a produção anual mundial subiu para 4.200 MWp de células
fotovoltaicas;
• 2006: Novo recorde ao obter uma célula solar com 40% de eficiência;
• Células de polisilício;
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Histórico da energia solar
Energias Renováveis II
• 2011: Crescimento das fábricas solares na China, reduzindo custos de
fabricação;
• As fábricas solares chinesas se expandiram de forma rápida, tornando os custos de
fabricação mais acessíveis, com menos de US$1.25 por watt a cada módulo fotovoltaico
de silício produzido;
• 2012: Regulamentação da RN 482 da Aneel;
• 2015: Resolução Normativa 687/2015 pela Aneel.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Mundial
Energias Renováveis II
• A fonte solar representou uma parcela de apenas 1% do total da energia
elétrica produzida no mundo;
• A fotovoltaica, que passou de 3,7 GWp para 650,0 GWp, entre 2004 e 2019;
• O aumento na capacidade instalada também se traduziu em um aumento
nos investimentos.
• Em 2014, estima-se que tenham sido investidos cerca de 150 bilhões de dólares;
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Mundial
Energias Renováveis II
• Evolução da capacidade fotovoltaica acumulada mundial.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Mundial
Energias Renováveis II
• Distribuição da capacidade instalada anual, por tipologia.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Contexto politico e regulatório
Energias Renováveis II
• A inserção da energia fotovoltaica nos últimos anos foi baseada em
diferentes modelos de negócios e esquemas regulatórios, majoritariamente
apoiados por medidas de incentivo. Entre os esquemas, destacam-se:
• Tarifa prêmio;
• Subsídios diretos;
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Contexto politico e regulatório
Energias Renováveis II
• Leilões;
• Net metering;
• Cotas.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Contexto politico e regulatório
Energias Renováveis II
• Capacidade instalada em 2013 por tipo de mecanismo
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Contexto politico e regulatório
Energias Renováveis II
• Os subsídios servem, portanto, de base para o desenvolvimento atual da
geração fotovoltaica no mundo. No entanto, além deles, existe uma
variedade de modelos de negócios que, combinados ou não com os
incentivos citados, facilitaram a adoção da tecnologia pela população.
Dentre os modelos, destacam-se:
• Leasing locação do sistema;
• Comunidade solar como se fosse um consorcio ou cooperativa.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Energia solar = Fotovoltaica.
• O Brasil iniciou suas pesquisas a partir da década de 1950, buscando o
desenvolvimento de células de silício cristalino e filmes finos.
• Em 1970 intensificou-se os estudos, com o surgimento de laboratórios e
grupos de pesquisa.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• 1970: Nesse período iniciou-se também a aplicação desta tecnologia no
âmbito das telecomunicações, e em sistemas de bombeamento d’água.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• A partir da década de 1990, a energia fotovoltaica começou a fazer parte da
solução para atendimento de localidades remotas. Em 1994, o Governo
Federal, criou o PRODEEM (Programa de Desenvolvimento Energético de
Estados e Municípios), que visava promover a eletrificação rural,
principalmente via sistemas fotovoltaicos.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• No que se refere aos sistemas conectados à rede, associados a unidades
consumidoras, alguns projetos pilotos começaram a ser instalados no país
no final dos anos 90, principalmente em universidades e centros de
pesquisa.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Mais tarde, em 2003, foi instituído o Programa Luz para Todos, que
impulsionou a instalação de SIGFI’s, incluindo sistemas fotovoltaicos. Dessa
forma, até 2012 estimava-se a existência de 30 a 40 MW em sistemas
fotovoltaicos isolados no país.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Quanto a projetos de geração centralizada, a primeira Usina Fotovoltaica foi
inaugurada em 2011, a partir de uma iniciativa privada, com 1 MWp, no
Município de Tauá – CE.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Em 2012 essa modalidade de geração foi regulamentada pela ANEEL,
através da Resolução Normativa n° 482/2012, que estabelece as condições
gerais para o acesso de micro e minigeração distribuída aos sistemas de
distribuição de energia elétrica, e o sistema de compensação de energia
elétrica (net metering).
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Em 2013, pela primeira vez, empreendimentos de geração fotovoltaica foram
habilitados para participarem de um Leilão de Energia Nova.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Ao final de 2015, havia o registro de 1675 sistemas fotovoltaicos conectados
sob o regime da REN 482, somando 13,4 MW.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• O fato que marcou, de maneira inigualável, a entrada da energia fotovoltaica
em grande escala em território brasileiro. Foi o Leilão de Energia de Reserva
de 2014, que com um certame exclusivo para a fotovoltaica, garantindo a
contratação de 890 MW. Na sequência, foram realizados outros dois
certames em 2015, contratando, conjuntamente, outros 1.763 MW. Como
visto, esse volume de potência é muito superior ao que havia se verificado no
país até o momento.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Durante o ano de 2015, a REN 482 passou por um processo de revisão, que
originou a REN 687/2015.
Introdução à energia solar e seu contexto atual
• Panorama Nacional
Energias Renováveis II
• Em relação à energia heliotérmica, o seu histórico no Brasil é pouco
expressivo.
• Em 2015, o CEPEL, com auxílio de uma consultoria alemã, buscava viabilizar
a licitação da construção de uma usina de 1MW em Petrolina.
• Primeira usina heliotérmica do Brasil deve entrar em operação no inicio de 2022;
• Eudora Energia implanta em usina da Cesp projeto de R$ 49 milhões feito com recursos de
P&D da Aneel.
• Oferta Interna de Energia Elétrica 
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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• Oferta Interna de Energia Elétrica 
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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Introdução à energia solar e seu contexto atual
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• Oferta Interna de Energia Elétrica – Capacidade Instalada (Sem GD) 
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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• Oferta Interna de Energia Elétrica - GD
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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• Oferta Interna de Energia Elétrica - GD
3.105
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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• Oferta Interna de Energia Elétrica - GD
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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• Oferta Interna de Energia Elétrica - GD
Introdução à energia solar e seu contexto atual
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