TCC - THAYLAN 06 2023 OK

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS – UEMG 
CAMPUS PASSOS – MG 
FACULDADE DE ENGENHARIA DE PASSOS 
 
 
 
 
 
 
 
THAYLAN FERNANDA TEIXEIRA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DE CASO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO APLICADO A UMA 
RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR NO MUNICÍPIO DE ARCOS – MG 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PASSOS – MG 
2023 
 
 
THAYLAN FERNANDA TEIXEIRA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DE CASO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO APLICADO A UMA 
RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR NO MUNICÍPIO DE ARCOS – MG 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à 
Universidade do Estado de Minas Gerais - 
UEMG, Unidade Passos, como requisito parcial 
para obtenção do título de bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
Orientador (a): Profª. MSc. Marielza Corrêa 
dos Reis 
 
 
 
 
 
 
 
 
PASSOS – MG 
2023 
 
 
THAYLAN FERNANDA TEIXEIRA SILVA 
 
ESTUDO DE CASO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO APLICADO A UMA 
RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR NO MUNICÍPIO DE ARCOS – MG 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade do Estado de Minas Gerais - 
UEMG, Unidade Passos, como parte das exigências para obtenção do título de Bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
Área de Concentração: Tecnologia e Sistemas Construtivos 
 
Passos-MG, 14 de fevereiro de 2023. 
 
Comissão Examinadora: 
 
_______________________________________ 
Profª. MSc. Marielza Corrêa dos Reis (Presidente e Orientadora) 
Universidade do Estado de Minas Gerais 
 
_______________________________________ 
Profº. PhD. João Vicente Zampieron (Membro) 
Universidade do Estado de Minas Gerais 
 
_______________________________________ 
Profº. MSc. Henrique Machado Francklin (Membro) 
Universidade do Estado de Minas Gerais 
 
 
 
 
 
PASSOS – MG 
2023 
 
 
Dedico este trabalho aos meus pais por toda dedicação, ao 
meu irmão por estar sempre ao meu lado,aos meus amigos 
pelo apoio e pela confiança. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço ao Deus por todas as oportunidades a mim concedidas, pelo livre arbítrio 
e por me conduzir de forma silenciosa, intensa e assídua até o ponto de chegada de cada 
caminho por mim escolhido; “Não lhe direi as razões que tens para me amar, pois elas não 
existem. A razão do amor é o amor.”: Obrigado sempre! 
Aos meus pais, que tantas vezes abdicaram de seus sonhos em função dos meus, a 
vocês meu amor recíproco e minha infinita gratidão. Dedico essa conquista a vocês. 
A todos os meus familiares, irmão, cunhada e sobrinho meu porto seguro, o meu 
muito obrigado. 
Aos meus amigos, anjos que tantas vezes me ergueram e me emprestaram suas asas 
para que eu alçasse voo, a minha gratidão. Grande parte desta conquista foi em função da 
fidelidade de vocês. 
Agradeço em especial à minha orientadora Profª. Marielza Corrêa dos Reis, pela 
atenção disponibilizada a mim nesta reta final de graduação (me orientando quando tudo parecia 
“desorientado” demais na minha cabeça), mas principalmente por todos os ensinamentos 
divididos comigo no decorrer do curso; a você, todo meu respeito e admiração. Ensinar é uma 
arte e você é uma grande protagonista. 
Agradeço também a todos os outros professores que nesta caminhada 
compartilharam comigo um pouco de suas experiências e muito do seu saber. A vocês e à 
Marielza, uma frase define meu sentimento neste momento: Parte do que eu sou hoje como 
pessoa e como profissional tem muito de vocês, me espelho em cada um. 
Agradeço a um Grande amigo e Profº. Romulo Amaral Faustino Magri, a você 
minha eterna gratidão, pela oportunidade de estar aqui hoje. 
O meu agradecimento extensivo a todos os que de alguma forma contribuíram para 
a realização deste sonho, seja com palavras de incentivo, gestos ou atitudes. A vocês, minha 
sincera gratidão. 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.psicanaliseclinica.com/pequeno-principe-melhores-frases/#13_Nao_lhe_direi_as_razoes_que_tens_para_me_amar_pois_elas_nao_existem_A_razao_do_amor_e_o_amor
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RESUMO 
 
Atualmente, os países buscam maneiras para geração de energia elétrica, que degrade menos o 
meio ambiente e que seja sustentável. Nesse quesito, com o aumento populacional a utilização 
da energia fotovoltaica vem expandindo bastante. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo 
o estudo de caso de um projeto básico de um sistema fotovoltaico conectado à rede de 
distribuição de energia elétrica para uma residência localizada no município de Arcos-MG. 
Primeiramente foi feita a revisão bibliográfica abordando os principais tópicos do tema. A 
seguir foi analisado os dados de gasto anual de energia da residência para que fosse possível o 
dimensionamento dos módulos fotovoltaicos e do inversor de frequência do sistema proposto, 
através do software i.SALES. Na etapa final foi calculado o tempo de retorno do investimento 
realizado no projeto. De acordo com as análise e cálculos realizados, o sistema descrito neste 
trabalho foi constituído de 6 módulos fotovoltaicos conectados a um inversor de 5 kW. Gerando 
uma potência anual de 4.821kWh e com uma potência instalada de 3,30kWp, e tendo um retorno 
de investimento em 3 anos no valor de R$ 970.336,16. 
 
Palavras-chave: Sistema Fotovoltaico. Geração de energia. Sustentabilidade. Sistemas 
construtivos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Currently, countries are looking for ways to generate electricity that degrade the environment 
less and are sustainable. In this regard, with the population increase, the use of photovoltaic 
energy has been expanding a lot. Therefore, this work aims at the case study of a basic project 
of a photovoltaic system connected to the electricity distribution network for a residence located 
in the municipality of Arcos-MG. First, a bibliographic review was carried out addressing the 
main topics of the theme. Next, the annual energy expenditure data of the residence was 
analyzed so that it was possible to dimension the photovoltaic modules and the frequency 
inverter of the proposed system, through the i.SALES software. In the final step, the payback 
time for the investment made in the project was calculated. According to the analysis and 
calculations performed, the system described in this work consisted of 6 photovoltaic modules 
connected to a 5 kW inverter. Generating an annual power of 4,821kWh and with an installed 
power of 3.30kWp, and having a return on investment in 3 years in the amount of R$ 
970,336.16. 
 
Keywords: Photovoltaic System. Power generation. Sustainability. constructive systems 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Total diário da irradiação global horizontal ............................................................ 16 
Figura 2 – Irradiação solar e área, por país............................................................................... 17 
Figura 3 – Componentes de um sistema ligado à rede. ............................................................ 22 
Figura 4 – Configurações de centrais fotovoltaicas com um (a) ou vários inversores (b). ...... 24 
Figura 5 – Primeiro sistema fotovoltaico centralizado ............................................................. 24 
Figura 6 – String Box ............................................................................................................... 27 
Figura 7 – Controlador de Carga Solar ..................................................................................... 28 
Figura 8 – Banco de Baterias .................................................................................................... 29 
Figura 9 – Inversores ................................................................................................................ 29 
Figura 10 – Célula solar ...........................................................................................................30 
Figura 11 – Módulo fotovoltaico .............................................................................................. 31 
Figura 12 – Classificações dos conversores CC/CA ................................................................ 33 
Figura 13 – Exemplos de placas indicativas de alerta. ............................................................. 34 
Figura 14 – Fluxograma de estruturação da pesquisa............................................................... 35 
Figura 15 – Inversor ................................................................................................................. 37 
Figura 16 – Painel Fotovoltaico antes da aplicação ................................................................. 37 
Figura 17 – Painel montado na Residência .............................................................................. 38 
Figura 18 – Gráfico produção anual ......................................................................................... 38 
Figura 19 – Especificação técnica dos módulos fotovoltaicos ................................................. 41 
Figura 20 – Especificação técnica do inversor ......................................................................... 42 
Figura 21 – Desenho da Estrutura Metálica ............................................................................. 43 
Figura 22 - Placa de advertência a ser fixada em frente ao padrão de entrada ......................... 43 
Figura 23 – Localização da Residência .................................................................................... 46 
Figura 24 – Gráfico retorno investimento ................................................................................ 50 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Simulador de retorno financeiro ............................................................................. 36 
Tabela 2 – dimensionamento da instalação .............................................................................. 47 
Tabela 3 – Dimensionamento do agrupamento de módulos geradores .................................... 48 
Tabela 4 – Dimensionamento dos circuitos .............................................................................. 49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SIGLAS 
 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. 
NBR Normas Brasileiras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 12 
1.1 JUSTIFICATIVA ......................................................................................................... 12 
2 OBJETIVOS ........................................................................................................................ 14 
2.1 OBJETIVO GERAL ..................................................................................................... 14 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................... 14 
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 15 
3.1 ENERGIA SOLAR ....................................................................................................... 15 
3.1.1 Mapa de Irradiação solar no Brasil .................................................................................. 15 
3.2 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO BRASIL ......................................................... 17 
3.2.1 Oportunidades .................................................................................................................. 17 
3.2.2 Cadeia Produtiva ............................................................................................................. 18 
3.3 PRINCIPAIS TIPOS DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS ...................................... 19 
3.3.1 Silício Monocristalino ..................................................................................................... 19 
3.3.2 Silício Multicristalino ...................................................................................................... 20 
3.3.3 Filmes Finos .................................................................................................................... 20 
3.4 APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ........................................... 21 
3.4.1 Sistemas Fotovoltaicos domésticos isolados ou autônomos (OFF GRID / ON GRID) .. 21 
3.4.2 Sistemas Fotovoltaicos não domésticos isolados ............................................................ 22 
3.4.3 Sistemas Fotovoltaicos distribuídos conectados à rede elétrica ...................................... 23 
3.4.4 Sistemas Fotovoltaicos centralizados conectados à rede elétrica .................................... 23 
3.5 LEGISLAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO BRASIL ....................... 25 
3.6 PAINÉIS FOTOVOLTAICOS .................................................................................... 26 
3.6.1 String box ........................................................................................................................ 26 
3.6.2 Controladores de cargas................................................................................................... 27 
3.6.3 Banco de baterias ............................................................................................................. 28 
3.6.4 Inversores ........................................................................................................................ 29 
3.7 GERADOR FOTOVOLTAICO OU CAMPO SOLAR ............................................ 30 
3.7.1 Célula Solar ..................................................................................................................... 30 
3.7.2 Módulo Fotovoltaico ....................................................................................................... 31 
3.8 SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO DE PÔTENCIA ...................................... 32 
3.8.1 Reguladores de tensão ..................................................................................................... 32 
 
 
3.8.2 Conversores CC-CA ........................................................................................................ 32 
3.9 SEGURANÇA E PROTEÇÕES .................................................................................. 34 
4 METODOLOGIA ................................................................................................................ 35 
4.1 ESTUDO DE CASO ..................................................................................................... 35 
4.2 SIMULADOR ................................................................................................................ 36 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................................... 40 
5.1. INSTALAÇÃO DA MICROUSINA FOTOVOLTAICA ........................................ 40 
5.1.1. Características gerais ...................................................................................................... 40 
5.2. MÓDULO FOTOVOLTAICO ................................................................................... 41 
5.3. INVERSOR SOLAR .................................................................................................... 41 
5.4. ESTRUTURA METÁLICA ........................................................................................ 42 
5.5. PADRÃO DE ENTRADA ........................................................................................... 43 
5.6. MEDIDOR BIDIRECIONAL .................................................................................... 44 
5.7. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CC E CA ............................................................ 45 
5.8. CONDUTORES E ELETRODUTOS........................................................................ 45 
5.2. LOCAL DA INSTALAÇÃO ....................................................................................... 46 
5.3. DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE CARGA ELÉTRICA ............................. 46 
5.4. DIMENSIONAMENTO DOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS ............................... 47 
5.4.1 Cálculos elétricos ............................................................................................................. 48 
5.4.3 Seção mínima e capacidade de condução ........................................................................ 48 
5.5. CÁLCULO DO RETORNO SOBRE O INVESTIMENTO (PAYBACK)............. 49 
6 CONCLUSÕES .................................................................................................................... 51 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
1 INTRODUÇÃO 
O consumo de eletricidade, logo após a revolução industrial, teve um aumento da 
demanda decorrente do progresso tecnológico e do avanço no desenvolvimento humano que 
são apontados como os fatores mais importantes na aceleração das alterações climáticas e 
ambientais observadas e descritas pela comunidade científica. Em função desse grande 
potencial, muitos materiais vêm sendo testados e utilizados no seguimento de construção civil 
onde, provavelmente, na segunda década deste século, o consumo de energia nos países 
desenvolvidos seja ultrapassado pelo consumo nos países em desenvolvimento em virtude da 
melhoria dos parâmetros socioeconômicos nesses países (PEREIRA et al., 2017). 
Sabe-se que no Brasil, as hidrelétricas, são responsáveis por cerca de 65% de toda 
energia gerada no país. No entanto existem outros meios de geração que são tão eficientes 
quanto, e que são considerados melhores para o meio ambiente, ou seja, sustentáveis. A 
necessidade de gerar energia com o menor impacto ambiental, com um procedimento mais 
sustentável, tornou-se o maior objetivo. Uma das possibilidades é a produção de energia elétrica a 
partir da radiação solar. Esse processo é realizado com a utilização de células fotovoltaicas, onde o 
componente fundamental é o silício, elemento farto no planeta (MATAVELLI AUGUSTO, 2013). 
A tecnologia fotovoltaica foi difundida inicialmente em países desenvolvidos, 
como Alemanha e Estados Unidos, hoje se tornou popular em vários países, ganhando mercado 
inclusive no Brasil, graças a produção em larga escala o que diminui os custos e a torna mais 
acessível. 
Os painéis fotovoltaicos possibilitam a maneira mais inteligente de se converter a 
energia solar diretamente em energia elétrica, quando a luz solar atinge uma célula fotovoltaica, é 
formada uma corrente elétrica pequena, sendo assim recolhida e injetada para os outros 
componentes que formam o sistema. 
Partindo em busca de um consumo eficiente de energia e tendo em vista a 
preocupação com o meio ambiente, este trabalho propôs identificar o dimensionamento e 
processo de instalação de um sistema fotovoltaico em uma residência unifamiliar no município 
de Arcos – MG e ressaltar sua viabilidade como fonte energética de consumo. 
 
1.1 JUSTIFICATIVA 
A demanda mundial de energia cresce continuamente e a sua geração está baseada 
na utilização de combustíveis fósseis. como por exemplo, petróleo e seus derivados. carvão e 
gás natural. Esse modelo predominante tem impactos relevantes na natureza. É necessário que 
13 
 
a sociedade construa um novo modelo energético baseado no aproveitamento racional e 
sustentável de fontes não renováveis e renováveis de energia. A energia solar fotovoltaica 
apresenta-se como uma alternativa viável de geração de energia renovável, confiável e com alto 
valor tecnológico agregado. Embora haja um planejamento por parte das empresas no setor de 
distribuição elétrica com o intuito de atender a demanda atual e futura de energia, sabemos que 
há instabilidade hídrica que assola o país gera aumentos recorrentes no valor da energia elétrica 
entregue aos consumidores, o que sobrecarrega as famílias brasileiras. Os altos custos com 
energia elétrica somados à diminuição dos preços dos equipamentos fotovoltaicos tornam cada 
vez mais atrativo a geração distribuída (EPE, 2012). 
Implementar um projeto de geração distribuída na modalidade de autoconsumo 
remoto pode trazer vantagens além de reduzir o valor total da fatura. A oportunidade de gerar 
a própria energia em um único local facilita a manutenção e operação da unidade geradora, 
sendo que essa responsabilidade fica por conta de apenas uma unidade, evitando, assim, custos 
com manutenção e operação (MATOS, 2019). 
Esse trabalho proporcionou um estudo de caso do dimensionamento e o processo 
de instalação de um sistema fotovoltaico em uma residência unifamiliar para analisar sua 
viabilidade como fonte energética de consumo. Ao utilizar a fonte FV para gerar a própria 
energia, automaticamente o proprietário passa a contribuir com a sustentabilidade do planeta, 
usando uma fonte abundante e renovável, evitando a emissão de gases do efeito estufa e 
melhorando a sua postura geral em relação ao meio ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
2 OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 Apresentar através de um estudo de caso o dimensionamento e processo de 
instalação de um sistema fotovoltaico em uma residência unifamiliar no município de Arcos – 
MG e ressaltar sua viabilidade como fonte energética de consumo. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
- Compreender a energia solar e suas características gerais como fonte de 
energia. 
- Fornecer base teórica sobre sistemas fotovoltaicos conectados à rede 
de distribuição local; 
- Entender o funcionamento e componentes dos sistemas solar fotovoltaico e suas 
instalações isoladas ou conectadas a rede. 
- Estudar a análise de custo do uso da energia fotovoltaica. 
- Propor o dimensionamento do sistema fotovoltaico para uma residência 
domiciliar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
3.1 ENERGIA SOLAR 
O Sol é uma fonte de energia tão intensa que pode ser considerado uma imensa fornalha 
de forma esférica em função dos gradientes de temperatura e linhas de emissão e absorção 
encontradas na atmosfera solar, estima-se que nessa estrela tenha uma reserva de hidrogênio por 
mais 5 bilhões de anos (CRESESB/CEPEL, 2014). Energia solar corresponde à energia 
proveniente da luz e do calor emitidos pelo Sol. Essa fonte de energia pode ser aproveitada de 
forma fotovoltaica ou térmica, gerando energia elétrica e térmica, respectivamente. Por ser 
considerada uma fonte de energia limpa, a energia solar é uma das fontes alternativas mais 
promissoras para obtenção energética. 
A propagação dos raios solares na terra corresponde ao valor de 1.367 W/m². 
Considerando o raio da Terra 6.371 Km, temos uma potência total disponibilizada de 174 mil 
TW (SOUZA, 2015). 
A grande responsável pela manutenção da vida na terra e que também é indiretamente 
responsável pelas energias hidráulica, biomassa, eólica e combustíveis fosseis, é a radiação solar. 
Dessa maneira constitui uma fonte energética inesgotável (NIEDZIALKOSKI, 2013). 
 
3.1.1 Mapa de Irradiação solar no Brasil 
O Atlas brasileiro de energia solar (INPE, 2017) apresenta os mapas para três 
componentes de irradiação solar com as estimativas obtidas pelo modelo BRASIL 
SR, sendo estas: 
- Total diário da irradiação global horizontal; 
- Total diário da irradiação direta normal; 
- Total diário da irradiação no plano inclinado na latitude. 
 
As Figura 1 apresentam a escala em toda sua extensão, contemplando todas as cores 
e os valores correspondentes utilizados nos mapas de irradiação global horizontal. 
De acordo com os dados apresentados pelo Atlas brasileiro de energia solar (INPE, 
2017), na variabilidadedas médias anuais dos totais diários de irradiação global horizontal ao 
longo dos anos de 2005 a 2015, a região Sudeste foi a que apresentou a maior variabilidade 
interanual, com médias entre 4,97 e 5,11 kWh/m² em 50% dos anos entre 2005 e 2015, embora 
os extremos (4,95 e 5,23 kWh/m²) apresentem amplitude menor que a da Região Sul. 
 
16 
 
Figura 1 – Total diário da irradiação global horizontal 
 
Fonte: Atlas brasileiro de energia solar (INPE, 2017). 
 
Já as maiores variabilidades foram observadas na primavera e verão nas regiões Sul 
e Sudeste. Já a primavera é o período do ano em que ocorre a maior variabilidade em quase 
todas as regiões do Brasil, com exceção do Sudeste, onde a maior variabilidade ocorre no verão. 
Nas regiões Sudeste e Sul, a maior demanda de energia exige equipamentos 
maiores, o que faz com que os custos específicos dos componentes complementares do sistema 
sejam menores, trazendo maior retorno financeiro a essas regiões. Por outro lado, o correto 
17 
 
dimensionamento em climas mais quentes permite uma redução de custo que pode tornar 
atraente economicamente sistemas de aquecimento solar, principalmente os de grande porte. 
 
3.2 SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO BRASIL 
3.2.1 Oportunidades 
Nos anos 50, iniciou-se o desenvolvimento de módulos fotovoltaicos no Instituto 
Nacional de Tecnologia (INT) e no Centro Tecnológico de Aeronáutica (CTA) - hoje Centro 
Técnico Aeroespacial, sendo realizado, em 1958, o Primeiro Simpósio Brasileiro de Energia 
Solar. Segundo WWF-Brasil (2015), no final de 2013 havia aproximadamente 139 GW em 
sistemas fotovoltaicos instalados no mundo, com a maior parcela (36 GW) localizada na 
Alemanha, Itália e China (18 GW cada). O Brasil tem enorme potencial para a geração de 
energia solar fotovoltaica, como demonstra a comparação entre os níveis de irradiação solar e 
extensão territorial do Brasil e de outros países em que essa fonte é bastante utilizada, como é 
mostrada na Figura 2. 
Figura 2 – Irradiação solar e área, por país 
 
Fonte: SWERA, 2014 (maps.nrel.gov/swera). 
 
Empresa de Pesquisa Energética (EPE) (2012) estima o potencial da geração 
distribuída no País no segmento residencial com sistemas instalados nos telhados das 
residências em 33 GW médios, o que equivale a 165 GW instalados (com fator de capacidade 
médio de 20%). 
O Brasil tem potencial para gerar dezenas de milhares de GW, muito mais que a 
soma de todas as demais fontes3 juntas. Outras características igualmente importantes a favor 
da fonte solar fotovoltaica são: 
-Elevada capacidade de geração de empregos associados à cadeia produtiva; 
-Proximidade dos centros de demanda e complementaridade com outras fontes 
renováveis; 
18 
 
 -Reduzido impacto ambiental ao longo da cadeia produtiva solar fotovoltaica. 
O governo brasileiro demonstra interesse em desenvolver mais a indústria 
energética fotovoltaica e com a comercialização e com a produção. Assim, estão sendo 
analisadas maneiras de disponibilizar financiamentos para a geração e distribuição de energia, 
a exemplo dos estudos inseridos no Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de 
Energia Elétrica, o PROGD (SEBRAE, 2017). 
 
3.2.2 Cadeia Produtiva 
No Brasil as atividades de Aplicação (Downstream) da cadeia produtiva são 
inteiramente realizadas por mão de obra nacional e representam a maior parte dos empregos 
gerados atualmente. Analisando as atividades de Fabricação (Upstream), no cenário brasileiro, 
apenas 3,8% dos módulos utilizados em novas instalações são provenientes do mercado 
nacional (GREENER, 2021). 
Os dez maiores fornecedores de módulos FV no Brasil são internacionais, liderados 
pela Canadian Solar, representando 926 MWp do total de 4.760 MWp importado em 2020 
(GREENER, 2021). A grande maioria do mercado de módulos FV no Brasil é composto de 
produtos importados, ou seja, os empregos criados pelo elo de fabricação de módulos FV no 
Brasil é pequeno quando comparado a empregos criados em outras áreas. Em 2020, foi 
importado 4,9 MW de inversores FV. Das dez maiores empresas no mercado brasileiro de 
inversores até 9,9 kW, três são nacionais. Das maiores empresas na faixa de 10 a 49,9 kW e 
acima de 50 kW, apenas duas, em ambos os casos, são de origem nacional (GREENER, 2021). 
Quando comparado ao mercado de módulos, o mercado brasileiro de inversores apresenta uma 
participação maior de empresas nacionais. Com relação ao mercado de estruturas, 80% das 
empresas mais lembradas na visão do integrador em 2020 são de origem nacional (GREENER, 
2021). Em termos de visibilidade, o mercado de produção de estruturas, ou seja, a cadeia do 
alumínio e do aço galvanizado é a mais relevante e importante para geração de empregos 
nacionais. 
Um estudo de mercado realizado pelo Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e 
Pequenas Empresas (SEBRAE) da Bahia aponta que: 
“Quanto à cadeia produtiva, destaca-se que este segmento é rico em 
oportunidades de emprego – estima-se que, para a produção de 3 mil MW, são gerados 
aproximadamente 142 mil empregos diretos e indiretos. Isso quer dizer que, para cada 
1 MW, são abertos 47 postos de trabalho. (...). Como uma cadeia produtiva 
diversificada e complexa, o segmento conta com micro e pequenas empresas (MPE), 
19 
 
que atuam como fornecedoras também para a indústria de fabricação de lingotes, 
lâminas, células e filmes finos. Isso aumenta o interesse do país em desenvolver este 
segmento. Contudo, cabe ressaltar que é preciso haver disponibilidade de 
fornecedores no mercado para fomentarem a competição, evitando o monopólio 
(SEBRAE, 2017).” 
 
 
3.3 PRINCIPAIS TIPOS DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS 
 
3.3.1 Silício Monocristalino 
As células de silício monocristalino são desenvolvidas a partir de um único cristal. 
Comercialmente, a eficiência dessas células já atinge valores próximos a 16%. Acredita-se que 
novas tecnologias empregadas na fabricação do silício possam alterar esse quadro. Com esse 
embasamento ela é frequentemente utilizada como conversor direto de energia solar em energia 
elétrica. Sistema esse que apresenta tecnologia para produção muito básica, porém 
consideravelmente organizado. 
Esse processo se inicia com a retirada do cristal de dióxido de silício do ambiente, 
depois esse material passa por processos de desoxidação em fornos de grandes dimensões, 
depois é purificado e solidificado, com esse processo o grau de pureza alcançado oscila entre 
98% e 99%, essa pureza é razoavelmente efetiva tendo em vista sua relação custo-benefício, 
sob o ponto de vista energético. Para a operação da célula fotovoltaica, o silício necessita de 
outros elementos para atuarem como semicondutores, que apresentam um grau de pureza 
elevado, chegando a 99,999% de pureza. em reatores sob atmosfera controlada e com 
velocidades de crescimento do cristal extremamente lentas (da ordem de cm/hora). Sendo que 
as temperaturas envolvidas são da ordem de 1400 ºC, o consumo de energia neste processo é 
extremamente intenso e o chamado “energy pay-back time” (tempo necessário para que o painel 
gere energia equivalente à utilizada em sua fabricação) é superior a três anos (CAMÂRA, 
2011). 
As desvantagens estão relacionadas com o alto custo de produção, devido ao 
processo construtivo, e ao alto consumo de energia nos processos de fabricação. Acredita-se 
que novas tecnologias empregadas na fabricação do silício possam alterar esse quadro (PINHO 
et al., 2008). 
 
 
20 
 
3.3.2 Silício Multicristalino 
Entre as tecnologias cristalinas, o silício multicristalino (p-Si) apresenta menor 
eficiência de conversão, porém possui como vantagem um menor custo de produção em função 
da sua fabricação não ser tão perfeita quanto o silício monocristalino, envolvendo um 
processamento mais simples, com um menor índice de consumo energético e pouco rigor 
quanto a impurezas. O material de execução do silício multicristalino é o mesmo em relação aomonocristalino, porém o processo de fabricação diferencia-se em algumas etapas. 
O material, no caso multicristalino é fundido e posteriormente solidificado 
direcionalmente, o que resulta em um bloco com grande quantidade de grãos ou cristais, no 
contorno dos quais se concentram os defeitos que tornam este material menos eficiente do que 
o m-Si em termos de conversão fotovoltaica. São esses aspetos que fazem com que uma célula 
fotovoltaica multicristalina possui diferentes estruturas, imperfeições, não sendo um material 
monocolor como o silício monocristalino. Em relação aos processamentos posteriores, estes são 
semelhantes aos utilizados no caso do m-Si, até se obter um módulo fotovoltaico (RÜTHER, 
2004; GHENSEV, 2006). 
Uma técnica que enfatiza o menor preço da célula multicristalina em relação a 
monocristalina diz respeito ao uso da técnica de produção denominada Ribbon, que consiste 
em depositar o silício fundido diretamente em camadas sobre um substrato, evitando assim a 
necessidade de serilhamento e a consequente diminuição na perda de material, o que implica 
em diminuição dos custos de fabricação (BÜHLER, 2011). 
Conforme relata Green et. al (2019), a eficiência das células de silício policristalino 
pode chegar até 22,3%, um pouco abaixo das células monocristalinas. Neste tipo de placa solar, 
as células possuem um processo de produção mais simples, sendo fabricadas a partir de vários 
cristais de cilício, por isso, torna-se mais em conta economicamente. Em razão ao modo como 
é produzido, este módulo apresenta cor mais azulada e um formato quadrado. Por conta da 
menor pureza do cristal, a eficiência de painéis solares policristalinos é um pouco menor do que 
os monocristalinos (ELYSIA, 2018). 
 
3.3.3 Filmes Finos 
A essência deste tipo de placa solar é o depósito de uma ou várias camadas finas de 
material fotovoltaico sobre um substrato. Esses módulos também são chamados de células 
fotovoltaicas de película fina (TFPV). Os diferentes tipos painéis solares de filme fino podem 
ser categorizados por material fotovoltaico que é depositado sobre o substrato. São eles: Silício 
21 
 
amorfo (a-Si), Telureto de cádmio (CdTe), Cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS), Células 
solares fotovoltaicas orgânicas (OPV). Dependendo da tecnologia de célula fotovoltaica de 
filme fino utilizada na placa, os módulos possuem eficiências médias entre 7 e 13%. Apesar de 
ser considerado baixo, algumas tecnologias de painel de filme fino já estão chegando nos 16%. 
Isto é: chegando à eficiência dos painéis policristalinos. Em geral, são menos utilizados para 
sistemas de microgeração. Seu processo produtivo em massa é simples o que os tornaria 
potencialmente mais baratos do que os módulos de silício. Porém ainda são mais caros e pouco 
aplicados em sistemas residenciais e industriais. Podem ser fabricados em filmes flexíveis. Este 
tipo de painel são uma ótima opção para projetos que requerem pouco peso e flexibilidade 
como: fachadas, janelas, vidros, paredes, roupas, etc. (ELYSIA, 2018) 
 
3.4 APLICAÇÕES DOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
 
3.4.1 Sistemas Fotovoltaicos domésticos isolados ou autônomos (OFF GRID / ON GRID) 
Off grid, em português, quer dizer “fora da rede” ou “desconectado da rede”. São 
caracterizados por não se conectar à rede elétrica. O sistema abastece diretamente os aparelhos 
que utilizarão a energia e são geralmente construídos com um propósito local e específico. 
Esta solução é bastante utilizada em locais remotos já que muitas vezes é o modo 
mais econômico e prático de se obter energia elétrica nestes lugares. Por exemplo: barcos, 
motorhomes, postes de iluminação solar, sistemas de rádio transmissão, telefones de 
emergência em rodovias, entre outros. Isto é: são usados em sistemas que usam baterias e 
normalmente em regiões isoladas, onde não há acesso à rede elétrica (OVELHA, 2017). 
O inversor solar grid-tie ou conectado à rede é o mais utilizado em sistemas de 
energia solar fotovoltaico, não utilizam armazenamento de energia pois toda a geração é 
entregue diretamente na rede. Sistemas fotovoltaicos interligados à rede elétrica representam 
uma fonte complementar ao sistema elétrico de grande porte ao qual estão conectados. 
Todo o arranjo é conectado em inversores e estes fazem a interface com a rede 
elétrica. Estes inversores devem satisfazer as exigências de qualidade e segurança para que a 
rede não seja afetada, como sistema anti-ilhamento, distorção harmônica em consonância com 
as normas aplicáveis, saída CA com forma de onda senoidal pura, proteções contra sobretensões 
e sobrecorrente, dentre outras. Além de computar dados e informações da geração de energia 
para que ocorra o monitoramento do desempenho do seu sistema (CAMARA, 2011). 
22 
 
A principal vantagem está na utilização da rede da concessionaria elétrica como o 
acumulador de energia elétrica em forma de créditos energéticos, podendo ser consumido em até 
60 meses. Com isso possibilitou otimização de recursos, eliminando o banco de bateria, na qual 
representava em muitos casos 20% a 60% do investimento. Otimização em módulos solares, 
possibilitando utilização de quantidade menores de placas em comparação a mesma potência de 
demanda com um sistema fotovoltaico autônomo (BLUESOL, 2023). 
Um sistema de energia solar fotovoltaico conectado à rede consiste nos seguintes 
equipamentos: painéis solares e inversores interativos, conforme mostra a Figura 3. 
 
Figura 3 – Componentes de um sistema ligado à rede. 
 
Fonte: Instituto Federal Bahia, 2019. 
 
 
3.4.2 Sistemas Fotovoltaicos não domésticos isolados 
A configuração não-doméstica isolada (em lugares inóspitos) foi a primeira a ser 
usada comercialmente na Terra, pois sabe-se que as primeiras formas de utilização de sistema 
FV surgiram para alimentar satélites em órbita no espaço. 
Telecomunicações, sistemas de sinalização para navegação ou orientação, bombas 
d’água, aparelhos de pequeno porte são as principais aplicações desse tipo de sistema FV. São 
economicamente competitivos pela necessidade de fornecer energia em 33 pequenas 
quantidades - um sistema de sinalização, por exemplo, é composto de poucos LED’s e necessita 
de uma bateria pequena para funcionar em períodos de ausência solar (ROCHA; LOCCA, 
2009). 
23 
 
Carvalho (2012) salienta que este Sistema fornece energia elétrica a serviços 
específicos como telecomunicação, refrigeração de medicamentos e vacinas em postos de 
saúde, bombeamento de água, iluminação pública e outros. 
 
3.4.3 Sistemas Fotovoltaicos distribuídos conectados à rede elétrica 
Segundo Portal Solar (2014) os sistemas fotovoltaicos distribuídos conectados à 
rede elétrica, são instalados para atender um determinado consumidor, o qual pode utilizar a 
geração solar para complementar o fornecimento da rede elétrica convencional ou injetar 
energia elétrica na rede da distribuidora. 
Este sistema é instalado para fornecer energia ao consumidor, que pode usar a 
energia da rede elétrica convencional para complementar a quantidade de energia demandada, 
caso haja algum aumento do consumo de energia em sua residência ou estabelecimento 
comercial. 
Os principais componentes dos sistemas fotovoltaicos distribuídos e conectados à 
rede elétrica são as células ou módulos fotovoltaicos, agrupados em arranjos e inversores CC-
CA. Outros equipamentos são utilizados em algumas topologias como conversores CC-CC e 
transformadores, como apontado por Lacerda (2010). 
 
3.4.4 Sistemas Fotovoltaicos centralizados conectados à rede elétrica 
Já os sistemas fotovoltaicos centralizados conectados à rede elétrica exercem o 
mesmo papel das grandes unidades de geração, como térmicas, nucleares e hidrelétricas. Sendo 
assim executam a função de estações centralizadas de energia. A fonte de alimentação por tal 
sistema não é associada com um cliente particular da eletricidade. Estes sistemas são 
tipicamente instaladosem terrenos ou campos e funcionam normalmente a certa distância do 
ponto de consumo (MAYCOCK, 1981; MARKVART, 2000; RÜTHER et al., 2005; IEA-
PVPS, 2006). 
Uma grande central fotovoltaica fornece a potência é rede elétrica instantaneamente 
por meio de um ou mais inversores e transformadores (Figura4). 
 
 
 
 
 
24 
 
Figura 4 – Configurações de centrais fotovoltaicas com um (a) ou vários inversores (b). 
 
Fonte: MARKVART, 1994. 
 
Esses sistemas utilizam inversores comutados pela rede para evitar a operação 
isolada, e em geral, são equipamentos com seguidor de ponto de máxima potência (SPMP). 
A Figura 5 mostra a primeira central de 1 MW de potência nominal em módulos de 
silício cristalino, montados em sistemas de seguimento em dois eixos, em um deserto próximo 
a Hysperia, no sul da Califórnia (MARKVART, 1994). 
 
Figura 5 – Primeiro sistema fotovoltaico centralizado 
 
Fonte: Markvart (1994) 
 
25 
 
Essa instalação foi construída em 1982, próximo a uma subestação e, segundo 
Strong & Scheller (1993), levou menos de nove meses para ser concluída, suprindo cerca de 
100 MWh/mês à rede elétrica de transmissão de alta tensão da concessionária, com poucas 
interrupções. 
 
3.5 LEGISLAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO BRASIL 
A legislação e condições regulatórias envolvendo a geração distribuída no país 
também devem ser levadas em consideração ao se instalar um módulo solar. Devem ser levados 
em consideração o Procedimento de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema 25, Elétrico 
Nacional (PRODIST) e a Resolução Normativa nº 482 (e suas respectivas alterações segundo 
a Resolução Normativa nº 687). 
O PRODIST, em seu Módulo 3 - Acesso ao Sistema de Distribuição, visa 
estabelecer as condições de acesso, compreendendo a conexão e o uso, ao sistema de 
distribuição, não abrangendo as Demais Instalações de Transmissão – DIT, e definir os critérios 
técnicos e operacionais, os requisitos de projeto, as informações, os dados e a implementação 
da conexão, aplicando-se aos novos acessantes bem como aos existentes. Enquanto no Módulo 
8 – Qualidade da Energia Elétrica, o PRODIST estabelece os critérios da qualidade da energia 
elétrica que será conectada à rede. Este Módulo também deve ser levado em consideração, uma 
vez que o projeto trata de um sistema fotovoltaico on-grid (conectado à rede). 
A Resolução Normativa nº 482/2012 da ANEEL estabeleceu as condições gerais 
para o acesso de microgeração e minigeração distribuídas aos sistemas de distribuição de 
energia elétrica e o sistema de compensação de energia elétrica e mais recentemente, a 
Resolução Normativa Nº 687/2015 veio alterar alguns dados da resolução nº482. Segundo ela, 
a microgeração e minigeração distribuída a partir de centrais geradoras passam a se enquadrar 
de acordo com a potência limitada nas seguintes faixas de valores: 
• Microgeração distribuída: potência instalada menor ou igual a 75 kW 
(anteriormente 100 kW) e que utilize cogeração qualificada, conforme 
regulamentação da ANEEL, ou fontes renováveis de energia elétrica, conectada 
na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras; 
• Minigeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potência 
instalada superior a 75 kW (anteriormente 100 kW) e menor ou igual a 3 MW 
(anteriormente 1 MW) para fontes hídricas, ou menor ou igual a 5 MW para 
cogeração qualificada, conforme regulamentação da ANEEL, ou para as demais 
26 
 
fontes renováveis de energia elétrica, conectadas na rede de distribuição por 
meio de instalações de unidades consumidoras; 
 
A resolução determina também que embora as concessionárias não sejam obrigadas 
a pagar um valor monetário pela energia excedente de geradores distribuídos, são gerados 
créditos de energia para que possam ser utilizados nos meses subsequentes pelos 
consumidores/geradores distribuídos e é possível que o crédito gerado seja utilizado por outra 
unidade consumidora, desde que esta esteja relacionada ao mesmo CPF (Cadastro de pessoa 
Física) ou CNPJ (Cadastro de Pessoa Jurídica) da unidade consumidora responsável pela 
geração dos créditos. 
Mesmo com estes grandes avanços para o micro e mini gerador de energia no Brasil, 
ainda existem questões fiscais negligenciadas como o ICMS (imposto sobre a circulação de 
mercadoria) aplicado a esta operação. O Conselho Nacional de Política Fazendária (CONFAZ) 
define, no Convênio ICMS 6, de 5 de Abril de 2013, questões fiscais relacionadas ao Sistema 
de Compensação de Energia proposto pela Resolução 482 da ANEEL, conforme cita a sua 
Cláusula primeira: ― A emissão de documentos fiscais nas operações internas relativas à 
circulação de energia elétrica, sujeitas a faturamento sob o Sistema de Compensação de Energia 
Elétrica de que trata a Resolução Normativa Nº 482, da Agência Nacional de Energia Elétrica 
- ANEEL, de 17 de abril de 2012, deverá ser efetuada de acordo com a disciplina prevista neste 
convênio, observadas as demais disposições da legislação aplicável‖. De acordo com o 
Convênio, em sua Cláusula segunda, a base de cálculo para a cobrança do ICMS é ―o valor 
integral da operação, antes de qualquer compensação, correspondente à quantidade total de 
energia elétrica entregue ao destinatário, nele incluídos‖. Na prática, este convênio implica em 
um valor da energia injetada na rede pelo micro/mini gerador menor do que o pago para a 
energia convencional, da rede elétrica, uma vez que se paga o imposto do ICMS na chegada de 
energia provinda da rede, mas o produtor da microgeração de energia não recebe o imposto de 
volta no caso de enviar o excedente de volta à rede. 
 
3.6 PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 
3.6.1 String box 
Esse equipamento que faz a proteção da parte CC (corrente contínua) da usina e é 
conectada entre os módulos fotovoltaicos e o inversor. Basicamente ele é o responsável por 
27 
 
isolar o sistema de produção de energia fotovoltaica, com o propósito de impedir o risco de 
propagação de acidentes elétricos, como os curtos-circuitos e os surtos elétricos. 
Dessa forma, a String Box sacrifica seus componentes e abre o circuito elétrico em 
que ela está instalada. Analogamente, ela funciona como os disjuntores de energia dentro do 
seu quadro de distribuição de circuitos (QDC) (MATOS, 2019). 
 Embora sua composição possa se alterar de acordo com o projeto, normalmente é 
montado dentro de uma caixa com proteção e isolamento adequados. Possui entradas CC, que 
estão relacionadas aos cabos vindos das strings. Os elementos básicos de uma string box são: o 
invólucro onde serão alocados os dispositivos de proteção e as conexões elétricas; o dispositivo 
seccionador, podendo ser implementado com chave seccionadora ou disjuntor; o dispositivo de 
proteção contra sobretensão – DPS; também dispositivo de proteção contra sobrecorrente, 
disjuntor ou fusível; não esquecendo dos Cabos CC (SILVA, 2018). Na Figura 6, pode ser 
observado a string box. 
Figura 6 – String Box 
 
Fonte: Bio Energy Solutions, 2022. 
 
3.6.2 Controladores de cargas 
O Controlador de Carga é o responsável por realizar o gerenciamento da energia 
produzida pelos módulos fotovoltaicos e enviá-la para o banco de baterias, de forma segura 
(VILLALVA, 2015). A tensão produzida pelos módulos fotovoltaicos possui uma variação 
constante, proporcional a intensidade dos raios solares, e os bancos de baterias não aguentam 
essa variação, em busca de estabilizar a tensão que será enviada para o seu banco de baterias, 
ele é usado. 
O banco de baterias deve ser protegido contra o carregamento excessivo, para que 
não ocorra sobrecarga ou um descarregamento maior que o permitido. Essa proteção também é 
28 
 
feita pelo controlador de carga, limitando, através da tensão, a entrada e saída de energia do 
banco de baterias (VILLALVA; GAZOLI, 2012). Podemos observar o controlador na Figura 
7, e da forma que ele é utilizado. 
Figura 7 – Controladorde Carga Solar 
 
Fonte: Embrar, 2022. 
 
3.6.3 Banco de baterias 
Banco de baterias ou back-up é um sistema acumulador de energia que serve 
basicamente para fornecer eletricidade em casos de falha no fornecimento da fonte principal ou 
nos momentos em que há pouca ou nenhuma radiação, no período da noite ou em dias nublados 
e/ou chuvosos. Esses bancos são, portanto, fundamentais para garantir a estabilidade dos 
sistemas elétricos, pois podem entrar em operação quase imediatamente (BHATIA, 2014). 
 Atualmente existem diversos modelos de baterias, sendo que as mais 
recomendadas são estacionárias. Onde têm como vantagens nas aplicações as funções que 
demandam por longos períodos de corrente elétrica moderada, ao invés de sobrecargas por 
poucos segundos, e esse tipo de bateria é projetada para suportar períodos maiores de descarga, 
por isso tem o tempo de vida útil prolongado e são adequadas para o uso em sistemas solares 
fotovoltaicos (BHATIA, 2014). Entretanto, tem um custo mais elevado devido a aplicação das 
baterias. 
29 
 
Quando temos uma falta de luz em nossa rua, o sistema fotovoltaico com back-up 
(banco de baterias), será isolado automaticamente da rede elétrica e a sua casa terá energia por 
um determinado número de horas de acordo com o tamanho do seu banco de baterias. Na Figura 
8 podemos observar como é um banco de baterias. e como é instalado. 
 Figura 8 – Banco de Baterias 
 
Fonte: Portal Solar, 2022. 
 
3.6.4 Inversores 
Sabemos que o inversor fotovoltaico, é um item indispensável no sistema 
de energia solar, nada mais é que um conversor elétrico, cuja função é transformar a energia 
produzida pelos módulos solares de corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), com a 
finalidade de possibilitar a sua utilização em aparelhos elétricos. 
Existem diversos tipos de inversores, cada um com características especificas para 
se adaptar as condições e faixas de potência (CEPEL – CRESESB, 2014). Na Figura 9 a seguir 
podemos ver os tipos de inversores 
Figura 9 – Inversores 
 
Fonte: Canal solar, 2020. 
https://canalsolar.com.br/como-funciona-a-energia-solar/
https://canalsolar.com.br/o-que-e-e-para-que-serve-a-placa-de-energia-solar-fotovoltaica/
30 
 
 
3.7 GERADOR FOTOVOLTAICO OU CAMPO SOLAR 
3.7.1 Célula Solar 
Segundo a CRESESB (2006) a energia elétrica é obtida da conversão direta da luz 
por meio do efeito fotovoltaico. Esse efeito, relatado por Edmond Becquerel, em 1839, é o 
aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material 
semicondutor, produzida pela absorção da luz. CRESESB (2006) salienta que o primeiro 
aparato fotovoltaico foi montado em 1876 e apenas em 1956, quando deu início a produção 
industrial. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental para o processo de conversão. 
As células fotovoltaicas são dispositivos formados por material semicondutor, que 
transformam energia luminosa, proveniente do sol ou de outra fonte de luz, em energia elétrica. 
O semicondutor mais usado na fabricação das células é o silício. 
Figura 10 – Célula solar 
 
Fonte: Portal solar, 2022. 
 
3.7.1.1 Características 
Os semicondutores se caracterizam pela presença de duas bandas de energia: a 
banda de valência (onde existe a presença de elétrons) e a banda de condução (totalmente 
“vazia”, onde não existem elétrons) (FELIPE, 2017). 
 
3.7.1.2 Tipos de células solares 
Os principais tipos de células disponíveis no mercado são, monocristalinas e 
policristalinas. 
As células de silício monocristalinas são cerca de 2% mais eficientes que as 
policristalinas, a diferença está no custo, pois a policristalina exige um processo de preparação 
31 
 
das células menos rigoroso. Quanto às células de silício amorfo, estas possuem uma eficiência 
menor, e necessitam de uma área de instalação maior. Por outro lado, possuem um processo de 
fabricação simples e barato, e são mais resistentes ao efeito do sombreamento e altas 
temperaturas (CUNHA, 2006). 
 
3.7.2 Módulo Fotovoltaico 
Módulo Solar Fotovoltaico (Figura 11) está definido na norma NBR 10899 (ABNT, 
2013) como um conjunto de células fotovoltaicas, tornando-se a unidade básica de um sistema 
solar fotovoltaico. É o responsável por captar a irradiação solar e a transformar em energia 
elétrica. 
Comparado com os demais componentes de um gerador solar fotovoltaico, possui 
eficiência baixa, com o melhor módulo acreditado pelo INMETRO possuindo cerca de 21 % 
de eficiência energética em abril de 2017. Para melhorar seu desempenho, são levados em 
consideração dados como inclinação do módulo, número de células e se o seu material de 
fabricação é mono ou poli-cristalino (BESSO, 2017). 
Figura 11 – Módulo fotovoltaico 
 
Fonte:Ecori,2020 
 
3.7.2.1 Características 
O módulo fotovoltaico é o componente unitário do gerador e, dependendo da 
associação e das características das células, pode ter diferentes valores para tensão e corrente 
nominal. Módulos com tensão nominal de 12 V, com 36 células em série, são utilizados para 
carregar baterias e podem ser associados em série para sistemas de 24 V ou 48 V em corrente 
contínua. Para outras aplicações, é comum encontrar módulos com tensões nominais diferentes, 
com maior ocorrência entre 30 V e 120 (CRESESB,2006) 
32 
 
As principais características dos módulos são: 
 
• Voltagem do circuito 
• corrente do circuito 
• potência máxima 
• voltagem máxima 
• corrente máxima. 
 
3.7.2.2 Critérios de seleção 
Os módulos fotovoltaicos devem atender aos seguintes critérios: 
• Classe de Eficiência A (PBE/Selo INMETRO) 
• Estar listado na base de dados online mais recente do Selo PROCEL 
• Índice de Eficiência Energética (IEE) igual ou superior a 20% na base de dados 
online oficial do PROCEL. 
 
3.8 SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO DE PÔTENCIA 
3.8.1 Reguladores de tensão 
Como a geração fotovoltaica é intermitente, a tensão local sofre com variações ao 
longo do dia, proporcionais aos níveis de geração e, consequentemente, ao nível de irradiação 
solar. Isto provoca desgaste em equipamentos já que tais variações interferem nos sistemas de 
distribuição, uma vez que se torna necessária a atuação dos reguladores de tensão. Portanto, 
com a inserção de geração distribuída fotovoltaica em nível elevado, os sistemas de distribuição 
ficam vulneráveis quanto às variações de tensão e isto provoca aumento no número de atuações 
de mudança de tape dos reguladores de tensão, o que reduz consideravelmente a vida útil do 
equipamento (SILVA, 2018). 
 
3.8.2 Conversores CC-CA 
Os conversores CC/CA podem ser classificados quanto ao número de fases 
(monofásicos e trifásicos), quanto à topologia (meia ponte e ponte completa) e quanto ao 
número de níveis. A Figura 12 mostra algumas possibilidades existentes para agrupar estas 
classificações. 
33 
 
Figura 12 – Classificações dos conversores CC/CA 
 
Fonte: Lopes, 2019. 
 
As formas de onda na saída dos conversores CC-CA são normalmente retangulares 
apresentando alto conteúdo harmônico. Para determinadas aplicações esse tipo de forma de 
onda pode ser aceitável. Contudo, em muitos casos desejam-se formas de onda senoidais com 
baixo conteúdo harmônico. Felizmente, com o desenvolvimento atual dos dispositivos 
semicondutores de potência de alta velocidade, o conteúdo harmônico das formas de onda de 
saída dos conversores CC-CA pode ser minimizado, e em muitos casos reduzido 
significativamente, utilizando técnicas específicas de modulação e filtragem que serão ainda 
abordados neste trabalho (MARANGONI, 2012; PACHECO, 2012). 
Os conversores CC/CA monofásicos são aqueles que possuem uma fonte de tensão 
CC de entrada e uma saída monofásica, podendo apresentar configuração meia ponte e ponte 
completa (SKVARENINA, 2002). 
Os conversores CC/CA trifásicos transformam a tensão contínua de entrada em 
tensão alternada trifásica na saída. Em sua configuração, conforme a Figura 12,há três pares de 
chaves onde o chaveamento de cada par deve ter um deslocamento de fase de 120º (graus) um 
do outro; as chaves superiores e inferiores devem ficar entre si com um acionamento defasado 
de 180º (graus) (LOPES, 2019). 
 
 
34 
 
3.9 SEGURANÇA E PROTEÇÕES 
Na área dos sistemas fotovoltaicos, há dois principais perigos, nos quais os 
instaladores estão expostos: O trabalho com eletricidade, devido ao risco de choque elétrico 
(mesmo desconectados, os módulos produzem tensão elétrica se expostos ao sol); e trabalho 
em altura, devido ao risco de queda (durante a instalação, o técnico pode cair do telhado ou da 
estrutura na qual os módulos fotovoltaicos serão fixados). Há outros riscos, tais como risco de 
insolação, ataque de animais e insetos peçonhentos, tais como abelhas, aranhas e escorpiões; 
riscos ergonômicos por postura inadequada do trabalhador e carga excessiva de trabalho, por 
exemplo (KURATA, 2016). 
Figura 13 – Exemplos de placas indicativas de alerta. 
 
Fonte: CENTRO DE PESQUISA DE ENERGIA ELÉTRICA (CEPEL), 2014. 
 
Deve-se restringir o acesso à área de trabalho, sinalizar o acesso aos ambientes onde 
se encontram os equipamentos de potência (como as placas indicativas da Figura13), para 
proteção contra choques elétricos, umidade, poeira e insetos (ibid). 
Para o instalador, antes de iniciar qualquer trabalho, deve: 
• Remover adereços metálicos do corpo, tais como anéis, correntes ou relógios; 
• Usar roupas e equipamentos de proteção individual (EPI) adequados para o 
serviço, de preferência conforme as recomendações da norma regulamentadora nº.6 (NR-06); 
• Usar ferramentas e aparelhos de medição adequados às faixas de tensão dos 
equipamentos, e em bom estado de conservação; 
• Cobrir os módulos fotovoltaicos durante as conexões; 
• Trabalhar acompanhado, para auxílio na atividade e em caso de acidentes. 
(CENTRO DE PESQUISA...,2014; KURATA, 2016; SANTOS,2012, p.121) 
 
 
 
35 
 
4 METODOLOGIA 
O método utilizado para realizar o trabalho foi quantitativo, apresenta os resultados 
através de percepções e analises, informações foram consultadas por fontes confiáveis de 
revistas técnicas e sites especializados no assunto a partir dos quais biscou dados sobre essa 
tecnologia. 
Este estudo fez o uso da metodologia em estudo de caso. A pesquisa foi dividia em 
três etapas conforme Figura 14: 
Figura 14 – Fluxograma de estruturação da pesquisa 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
Na etapa inicial foi feito um levantamento bibliográfico que serviu como base para 
fundamentar o estudo de caso. Na fase de coleta de dados, o método utilizado foi a análise 
documental através de fotos, documentos e dados de um relevante projeto realizado em uma 
residência na cidade de Arcos-MG. 
Para o tratamento e análise das informações, foram usados indicadores econômico-
financeiros que pudessem oferecer inferências acerca da relação entre os custos envolvidos e 
os benefícios do investimento realizado pelo cliente na instalação dos painéis fotovoltaicos. Por 
fim, temos as discussões dos resultados com apoio na literatura acadêmica e as conclusões do 
estudo. 
 
4.1 ESTUDO DE CASO 
O estudo de caso foi realizado com base nos dados fornecidos por uma empresa que 
realiza vendas e serviços de painéis fotovoltaicos em Arcos-MG. Os dados foram coletados 
36 
 
entre os meses de dezembro de 2022 e janeiro de 2023. Foi feito um orçamento para a residência 
em estudo utilizando o software i.Sales. 
O estudo analisou como ocorreu a instalação do sistema fotovoltaico, suas 
vantagens e desvantagens, e qual é a relação custo-benefício de usar tecnologia. A gestão da 
empresa de venda de painéis solares forneceu informações sobre como funciona o seu sistema 
de atendimento ao cliente. 
Para adquirir o sistema solar, inicialmente foi realizado uma simulação para avaliar 
e analisar a viabilidade técnico financeira do potencial econômico com o futuro sistema solar. 
Após simular o sistema, o proprietário pede o orçamento personalizado para sua residência. 
Definido qual a melhor solução e realizado a documentação de acesso à rede 
procede a instalação do sistema solar e posterior ativação na distribuidora. Nessa última etapa, 
realiza-se a troca do medidor de energia para contabilizar os créditos energéticos solares. 
 
4.2 SIMULADOR 
Neste tópico foi descrito a simulação feita sobre retornos financeiros, quantidade 
de painéis, a parte do valor de conta antes da instalação dos painéis. A Tabela 1 apresenta a 
simulação realizada na residência em estudo. 
Tabela 1 – Simulador de retorno financeiro 
Características do Módulo Fotovoltaico 
Potencia 550W 
Garantia (defeitos de Fábrica) 12 anos 
Garantia (eficiência) 25 anos 
Modelo ELGIN 
Quantidade 6 
Peso 29 
Geração e Consumo Estimado 
Potência do sistema 3,30kWp 
Área necessária para instalação(m²) 15,39 
 
Características Valor Unidade 
Consumo Médio Mensal 400 Kwh/Mês 
Taxa de disponibilidade (tarifa Mínima) R$ 50,00 R$/Mês 
Custo médio mensal de energia R$ 400,00 R$/Mês 
Consumo anual estimado 4800 Kwh/Ano 
Resumo Financeiro 
Fator Valor Unidades 
Valor médio mensal energia R$ 400,00 R$/Mês 
Geração média mensal de energia 402 Kwh/Mês 
Geração média anual estimada 4821 Kwh/Mês 
Economia média mensal estimada para o primeiro ano R$ 350,00 R$/Mês 
Economia total estimada para o primeiro ano R$ 4.200,00 R$/Ano 
Custo Total do Sistema Solar = R$ 15.500,00 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
37 
 
As Figuras 15, 16 e 17 demonstram alguns dos equipamentos utilizados na 
instalação do sistema solar. 
Figura 15 – Inversor 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
Figura 16 – Painel Fotovoltaico antes da aplicação 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
38 
 
Figura 17 – Painel montado na Residência 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
De acordo com o Atlas solar global realizou-se uma busca de dados da região na 
qual este trabalho enfoca e, foi encontrado a radiação solar na cidade de Arcos-MG no ano de 
2022, conforme representado pela Figura18. 
 
Figura 18 – Gráfico produção anual 
 
 Fonte: Atlas solar global (2022). 
 
Com base nas soluções observadas, foi proposto o desenvolvimento de um 
protótipo de um modelo de residência do ELG550-M72HCH. Este protótipo foi projetado com 
39 
 
uma área aproximada de 82,00 m², com espaço necessário para que os indivíduos pudessem 
habita-lo. Na cobertura, foi avaliada nesse estudo, a viabilidade de aplicação de sistema de 
geração de energia elétrica com o objetivo de suprir a demanda da casa. 
Para dimensionamento de consumo de energia elétrica desta residência, foram 
considerados o consumo anual em kWh. 
A potência total, estimada foi de 400 kWh, valor esse necessário para o 
dimensionamento do inversor e condutores. A partir dos equipamentos relacionados, os 
mesmos foram tomados de base na determinação do consumo de energia elétrica para o 
protótipo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
5.1. INSTALAÇÃO DA MICROUSINA FOTOVOLTAICA 
5.1.1. Características gerais 
O sistema fotovoltaico para geração de energia elétrica será composto pelos 
seguintes elementos: 
• Módulos fotovoltaicos; 
• Estrutura metálica de suporte dos módulos fotovoltaicos; 
• Inversor AC/DC; 
• Cabos de conexão; 
• Dispositivos de proteção CC e CA 
O sistema de geração fotovoltaica será composto por alinhamentos de séries de 
módulos, onde cada série é composta por diversos módulos fotovoltaicos, que por sua vez são 
compostos de diversas células fotovoltaicas (as células fotovoltaicas captam a luz do sol, fonte 
primária de energia, transformando a energia luminosa em energia elétrica). Os módulos 
fotovoltaicos são montados sobre a estrutura metálica, denominado como suporte dos módulos, 
que por sua vez são fixados sobreo telhado de forma adequada. Os cabos provenientes dos 
diversos conjuntos de series se conectam entre si por intermédio de uma caixa de junção, a saída 
da caixa de junção é ligada ao inversor. O inversor transforma a corrente contínua (CC) em 
corrente alternada (CA). A energia elétrica produzida é consumida pelo local da instalação ou 
injetada na rede elétrica por meio do ponto de entrega de energia da distribuidora, caso a 
demanda seja inferior a energia produzida. 
A quantidade de energia gerada em um dia por um sistema fotovoltaico, é 
proporcional à irradiação disponível no plano dos módulos fotovoltaicos. A energia gerada 
pelos módulos fotovoltaicos, em corrente contínua, é fornecida a carga local ou injetada na rede 
de forma sincronizada através dos inversores, que por sua vez, é transformada em corrente 
alternada. Durante a noite o inversor deixa de operar e se mantém em estado de“stand by” com 
o objetivo de minimizar o consumo do sistema. O inversor supervisiona a tensão e a frequência 
da rede, entrando em operação somente quando os valores estão dentro da faixa de regime 
normal de operação. O conjunto de proteções de conexão dos inversores não permite que 
funcione de forma ilhada, ou seja, em caso de falha da rede elétrica a planta de geração solar 
fotovoltaica é desligada automaticamente (Trip). 
 
41 
 
5.2. MÓDULO FOTOVOLTAICO 
O módulo fotovoltaico fabricado deverá ser constituído de células de silício mono-
cristalino, possuir robustas esquadrias de alumínio resistente à corrosão e independentemente 
ser testado para suportar altas cargas de vento e cargas de neve. Os módulos deverão dispor das 
certificações de qualidade ISO 9001:2008, ISSO 14001:2004 e OHSAS 18001:2007. O módulo 
fotovoltaico deverá apresentar elevada eficiência e classificação “A” pelo INMETRO. A 
garantia do produto contra defeitos de fabricação deverá ser de no mínimo de 10 anos de 
duração. A garantia de produção mínima deverá ser de 90% após 10 anos e 80% após 25 anos 
de sua potência nominal (Wp). A seguir, na Figura 19, estão presentes as características técnicas 
desse módulo: 
Figura 19 – Especificação técnica dos módulos fotovoltaicos 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
5.3. INVERSOR SOLAR 
O lado de corrente continua (DC) do inversor, será conectado aos módulos 
fotovoltaicos, e no lado de corrente alternada (AC), será conectado ao ponto de distribuição 
elétrica mais próximo da planta fotovoltaica, com tensão monofásica de saída AC de 220 V. 
Como a tensão do ponto de conexão projetado é de também 220 V, as saídas F1 e F2 do inversor 
serão ligadas respectivamente nas fases R e S. 
O inversor será do tipo microprocessado, garantindo que a corrente alternada será 
uma curva senoidal com o mínimo de distorção. 
42 
 
O inversor é especialmente projetado para perseguir o ponto de máxima 
transferência de potência do gerador fotovoltaico (MPPT), e entregar esta potência a rede com 
o mínimo de perdas possíveis. O inversor a ser utilizado garante uma ótima qualidade de energia 
com baixa distorção harmônica (<3,0%). 
O equipamento conta com classe de proteção IP-67, com uma faixa de temperatura 
tolerável, de -40°C a +65°C, e uma umidade relativa de 0 a 100%. A seguir, na Figura 20 está 
às principais características do modelo do inversor: 
Figura 20 – Especificação técnica do inversor 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
5.4. ESTRUTURA METÁLICA 
A instalação deverá ser equipada com uma estrutura baseada em perfis de alumínio 
ultraleve para evitar corrosão por conta de intempéries. Estas estruturas de apoio para módulos 
fotovoltaicos são calculadas tendo em conta o peso da carga de vento para a área em questão, e 
a altitude da instalação. Os pontos de fixação para o módulo fotovoltaico são calculados para 
uma perfeita distribuição de peso na estrutura, seguindo todas as recomendações do fabricante. 
O desenho da estrutura deve basear-se no ângulo de orientação e declive 
especificada para o módulo fotovoltaico, dada a facilidade de montagem e desmontagem, e a 
eventual necessidade de substituição de elementos. Os módulos serão prestados fora das 
sombras das paredes e fixados a própria estrutura. O modelo adotado para esta instalação será 
conforme a Figura 21, a seguir: 
43 
 
Figura 21 – Desenho da Estrutura Metálica 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
5.5. PADRÃO DE ENTRADA 
O padrão de entrada deverá ser montado conforme a norma GED 15303 - Conexão 
de Micro e Mini Geração Distribuída sob Sistema de Compensação de Energia Elétrica. No 
padrão de entrada será colocado uma ou mais placas de advertência, confeccionadas em aço 
inoxidável ou alumínio anodizado, deverá ser afixada de forma permanente na tampa da caixa 
de medição do padrão de entrada ou cabine primária da unidade consumidora, com os dizeres 
“CUIDADO – RISCO DE CHOQUE ELÉTRICO – GERAÇÃO PRÓPRIA”, com gravação 
indelével conforme Figura 22. 
Figura 22 - Placa de advertência a ser fixada em frente ao padrão de entrada 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
44 
 
 
A seguir informações do fornecimento de energia: 
 
CATEGORIA: B1 
 
CARGA INSTALADA: 15,00 kW 
 
CONEXÃO: 3 FIOS (Bifásico 127/220V) 
 
5.6. MEDIDOR BIDIRECIONAL 
O sistema de medição de energia utilizado pelo usuário deverá ser tipo bidirecional. 
Em outras palavras, o medidor instalado na entrada deste usuário, será capaz de registrar o 
consumo e a geração de eletricidade. Este medidor bidirecional certificado pelo INMETRO é 
homologado pela CEMIG, e será instalado pela mesma. 
Este medidor deverá ser montado conforme a norma GED 15303 - Conexão de 
Micro e Mini Geração Distribuída sob Sistema de Compensação de Energia Elétrica. O 
consumo corresponde ao fluxo de potência com o sentido tradicional da concessionária para o 
usuário. A geração corresponde à injeção ou exportação de energia para a rede elétrica, que 
ocorrerá nos instantes em que a geração fotovoltaica for superior ao consumo da unidade 
consumidora. 
O medidor do tipo bidirecional deverá ter dois registradores, com numerações 
distintas, um para o consumo e outro para a geração de eletricidade. Isso permitirá a 
apresentação de dois valores, um de geração e outro de consumo, nas faturas de eletricidade 
dos usuários que possuem um sistema fotovoltaico registrado junto à concessionária. As 
concessionárias serão responsáveis pela troca do medidor convencional pelo medidor 
bidirecional, cabendo ao acessante cobrir as despesas deste equipamento para com a CEMIG, 
pagando o custo total em caso de padrão de entrada novo, ou a diferença, entre o custo do 
medidor bidirecional e o existente. 
Existe um único ponto de conexão do medidor com a rede elétrica, no qual pode 
ocorrer, entrada ou saída de energia. O gerador fotovoltaico será conectado ao quadro elétrico 
mais próximo da planta, e as cargas são alimentadas por meio deste. 
 
 
45 
 
5.7. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CC E CA 
Para a proteção dos equipamentos do sistema, das instalações e das pessoas, 
deverão ser incorporados aos circuitos CC (Corrente Continua) e CA (Corrente Alternada) os 
seguintes dispositivos de proteção: 
• CIRCUITO DE CORRENTE CONTINUA: 
DPS (Dispositivo de Proteção Contra Surto); 
Chave seccionadora; 
• CIRCUITO DE CORRENTE ALTERNADA: 
DPS (Dispositivo de Proteção Contra Surto); 
Disjuntor Termomagnético; 
Todos os equipamentos de proteção deverão ser condicionados em quadros 
elétricos com proteção contra intempéries, devidamente sinalizados, para a proteção e instrução 
de pessoal autorizado, quanto às manobras de operação dos dispositivos de proteção, em caso 
de manutenções futuras. 
Caso o inversor apresente incorporado a ele alguma das proteções aqui descritas, 
será dispensado o uso de equipamento externo. 
 
5.8. CONDUTORES E ELETRODUTOS 
Todos os condutores deverão ser de cobre, preferencialmente se utilizará cabos 
flexíveis, adequados para uso em intempéries, e sua seção será asuficiente para assegurar que 
a queda de tensão no cabeamento seja inferior a 4%, conforme a norma ABNT NBR 5410. 
O circuito entre a série de módulos e a entrada DC do inversor, deverá ser composto 
por cabos preparados para ambientes externos com secção entre 4 e 6 mm². Serão utilizados 
conectores do tipo MC4, concebidos especificamente para utilização em sistemas fotovoltaicos 
para interligar os módulos um ao outro em série e/ou paralelo no circuito. Os módulos 
fotovoltaicos já saem de fábrica com um cabo e conectores MC4, assim como a entrada DC do 
inversor já é preparada para este tipo de conector, o que melhora a qualidade da instalação, 
facilita a conexão entre módulos e apresentam melhor durabilidade quando expostos as 
condições climáticas típicas de sistemas fotovoltaicos. Os cabos entre o inversor e a caixa de 
proteção e entre a caixa de proteção e a conexão com a rede, serão dimensionados de acordo os 
critérios definidos pela ABNT NBR 5410. Os circuitos serão condicionados preferencialmente 
em eletrodutos e os cabos serão de cobre isolado tipo HEPR 0,6/1 kV de tensão nominal não 
inferior a 1000 V de isolação. 
46 
 
 
5.2. LOCAL DA INSTALAÇÃO 
O sistema fotovoltaico aqui projetado visa atender uma residência no município de 
Arcos-MG, é um município brasileiro do interior do estado de Minas Gerais, Região Sudeste 
do país. Localiza-se a uma latitude 20º17'29" sul e a uma longitude 45º32'23" oeste. A Figura 
23 mostra o local exato da residência, obtida através do Google Earth. 
Figura 23 – Localização da Residência 
Fonte: Google Earth (2022). 
 
5.3. DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE CARGA ELÉTRICA 
Esta seção apresenta a estimativa dos cálculos da produção de energia elétrica, que 
terá a instalação fotovoltaica. Para a irradiância média mensal e anual sobre superfície 
horizontal e inclinada Gdm(0) em kWh/m²/dia, se utilizam dados do SWERA -Atlas 
Solarimétrico do Brasil (INPE, 2010). 
Conforme site SWERA (2022) de acordo com dados do de DNI do INPE para 
Irradiação Normal Direta, para a cidade de Arcos/MG, e tamanho do sistema apresentado, 
considerando uma inclinação de -20° das placas e direção Norte (Geográfico) do sistema de 
Captação, temos: 
 
47 
 
• Anual AVG DNI = 5,635 kWh/m²/dia 
• Potência pico do inversor = 3,30 kWp 
• Eficiência do sistema = 97% 
Calculando: 
• Produção diária máxima = 3,30 x 5,635 x 0,97 = 18,03 kWh; 
• Produção mensal máxima = 18,03 x 30,4 = 548,11 kWh/mês; 
• Produção anual máxima = 18,03 x 365 = 6.580,95 kWh/ano 
 
5.4. DIMENSIONAMENTO DOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 
Este tópico exibe os cálculos para o dimensionamento da instalação fotovoltaica e 
conexão dos módulos fotovoltaicos aos inversores. 
A conexão dos módulos fotovoltaicos faz-se tendo em conta as descrições elétricas 
de entrada do inversor. A tensão de máxima potência de cada série deve estar dentro da faixa 
de tensão de máxima potência do inversor. Isto deve cumprir-se em condições semelhante aos 
padrões de teste STC e a 60 °C de temperatura de célula solar. A tensão de circuito aberto de 
cada serie com uma temperatura de célula de 10 °C deve estar dentro da faixa de tensão de 
máxima transferência de potência do inversor. 
A faixa de tensão são valores entre mínimos e máximos, que para o inversor em 
questão varia de 16 a 55V. A tensão de cada série tende a aumentar com a diminuição da 
temperatura. O quanto diminui está tensão por graus °C acima do padrão de teste está indicado 
no data sheet dos módulos. A corrente de curto circuito de todas as séries deve ser inferior à 
intensidade de corrente contínua máxima do inversor. A seguir nas Tabelas 2 e 3 são 
apresentados dados do dimensionamento da instalação em função do Standard Test Condition 
(Condição de Teste Padrão) dos módulos fotovoltaicos: 
Tabela 2 – Dimensionamento da instalação 
Número de Inversores 1 
Número de entradas MPPT por inversor 2 
Número de Arranjos 2 
Número de módulos 6 
Potência total (kWp) 3,30 (6x0,550) 
Potência do Inversor (kW) 5 
Faixa de temperatura operação da célula (°C) -25 <> 65 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
48 
 
Tabela 3 – Dimensionamento do agrupamento de módulos geradores 
Inclinação (ß) 20° 
Azimute (a) -15º 
Número de Arranjos 1 
Número de Módulos por Série 6 
Número de Séries em Paralelo 1 
Número total de Módulos 6 
Fabricante ELGIN 
Modelo 
ELG550-
M72HCH 
Potência Nominal P (kWp) 550 
Tensão de Circuito Aberto -Voc (STC) 50,2 
Tensão de Circuito Aberto -Voc (NOCT 20°C) 47,49 
Tensão de Máxima Potência -Vmp (STC) 42,4 
Tensão de Máxima Potência -Vmp (NOTC 20°C) 40,11 
Corrente de Curto Circuito -Isc (STC) 13,82 
Corrente de Curto Circuito -Isc (NOTC 20°C) 13,96 
Corrente de Máxima Potência -Imp (STC) 12,98 
Corrente de Máxima Potência -Imp (NOTC 20°C) 13,11 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
5.4.1 Cálculos elétricos 
Este tópico exibe os cálculos elétricos e/ou a normas consultadas para dimensionar 
os condutores da instalação fotovoltaica. Para o perfeito dimensionamento técnico do circuito 
foi revisado os itens da NBR 5410/2004 relativos à escolha da seção de um condutor e do seu 
respectivo dispositivo de proteção. 
Além de analisar as informações do cabo, e seguir as normas da NBR5410 onde é 
possível encontrar a capacidade de condução de corrente para condutores à temperatura 
ambiente de 30ºC, de acordo com o tipo de linha elétrica. Na figura 28, destacam se os dois 
principais tipos de linha que poderão ser utilizados nessa instalação, ambas possuem a mesma 
classificação quanto ao método de referência. 
 
5.4.3 Seção mínima e capacidade de condução 
Para encontrar a seção do condutor de acordo com a NBR 5410 (ABNT, 2004) é 
necessário encontrar a corrente do circuito. Esta pode ser obtida por meio da folha de dados dos 
equipamentos, como inversores e módulos ou calculada com as equações a seguir: 
49 
 
 
 
𝑙 =
𝑃
𝑉
. cos 𝜑 para circuitos monofásicos (1) 
 
 
𝑙 =
𝑃
𝑉.√3.cos𝜑
 para circuitos trifásicos (2) 
 
 
Onde: 
 
𝑙:corrente circulante (A) 
𝑃: Potência total (W) 
𝑉: tensão de alimentação (V) 
cos𝜑: fator de potência 
 
De acordo com os cálculos realizados, pode-se observar as características elétricas 
e dispositivos de proteção de cada circuito pela Tabela 4. 
Tabela 4 – Dimensionamento dos circuitos 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
5.5. CÁLCULO DO RETORNO SOBRE O INVESTIMENTO (PAYBACK) 
Este método, nas palavras de SENAC (2004), consiste em apurar o tempo 
necessário para que um investimento cubra os dispêndios iniciais. Existe um tempo para 
recuperar o que foi investido e somente depois que o valor dos lucros se equipararem ao 
investimento inicial é que se pode afirmar que tal empreendimento está tendo retorno. 
DE 
DE / 
PARA 
POT.MAX 
(kWp) 
CORRENTE 
(A) 
TENSÃO 
(V) 
Nº 
MÓD.SÉRIE 
(UN) 
SEÇÃO 
NOM.(MM) 
COMP.(M) 
QUEDA 
DE 
TENSÃO 
(%) 
Módulos 
(STRING 1) 
Inversor 
1(MPPT 
1/1) 
3,3 12,98 254,4 6 4 18 0,7 
Inversor (1) 
Conexão 
com a 
rede 
5 24 220 - 10 15 0,56 
50 
 
Para realizar os cálculos do retorno financeiro de um sistema solar energia solar, o 
consumidor deve analisar o local onde os equipamentos serão instalados, além de levar em 
conta fatores como potência, tensão, número de horas de irradiação. 
Para calcular o valor do payback é preciso analisar também o valor do kWh 
praticado em cada região. Feito isso, é preciso dividir o valor do investimento pelo produto de 
energia gerada e o ano pela tarifa. 
No presente estudo foi utilizado o sistema Isales, onde obtivemos o resultado do 
investimento conforme apresentado na Figura 24. Podemos observar que para um payback no 
período de 3 anos o retorno sobre o investimento é de R$ 970.336,16. 
Figura 24 – Gráfico retorno investimento 
 
Fonte: Próprio Autor (2023). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
51 
 
6 CONCLUSÕES 
A cada ano, a geração distribuída de energia fotovoltaica tem ganhado mais espaço