Trabalho eletrica

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Instituto Superior Politécnico e Universitário de Tete 
Engenharia Civil 
Instalações Eléctricas em Edificios 
 
Produção de energia eléctrica com base sistemas photovoltaic 
 
 
Discentes: Cornelio Nacapi 
 Edmilson Mugema 
 Eliana Inácio 
 Hipólito Filimone 
 Jorge Carlos 
 Kurshid Farook 
 Mauro Dias 
 Nataniel Domingos 
 
 
Docente: Manzur Amade 
 
 
 
Maio de 2023 
 
 
 
Instituto Superior Politécnico e Universitário de Tete 
Engenharia Civil 
Instalações Eléctricas em Edificios 
Produção de energia eléctrica com base sistemas photovoltaic 
 
 
 
 
Trabalho em grupo da Universidade Politécnica 
de Tete, 7° semestre de Engenharia civil como o 
Requisitos parcial para obtenção de conhecimento 
aprimorado quanto a produção de energias electric 
Com base sistemas fotovoltaicos. 
 
 
 
 
 
 
Maio de 2023 
 
 
 
Índice 
HISTÓRICO ....................................................................................................................................... 8 
Objetivos ................................................................................................................................................. 9 
Objetivo Geral ..................................................................................................................................... 9 
Objetivos Específicos ...................................................................................................................... 9 
Justificativa ................................................................................................................................... 10 
Energia fotovoltaica .............................................................................................................................. 10 
Diferença entre energia Solar e energia Fotovoltaica ........................................................................... 11 
Células fotovoltaica .............................................................................................................................. 11 
Tipo de célula fotovoltaica ................................................................................................................ 11 
Os componentes de Sistema solar fotovoltaico ..................................................................................... 12 
Conversão da energia fotovoltaica em eletricidade ............................................................................. 13 
Vantagens das energias fotovoltaica ..................................................................................................... 13 
Desvantagens ........................................................................................................................................ 14 
Tipos de sistemas fotovoltaicos ............................................................................................................ 14 
Sistemas fotovoltaicos on grid (conectados à rede elétrica) ............................................................. 15 
Sistema OFF-Grid ............................................................................................................................. 18 
Sistemas fotovoltaicos híbridos ........................................................................................................ 21 
O processo de produção da energia fotovoltaica................................................................................... 21 
Princípio de funcionamento .................................................................................................................. 22 
Aplicações da tecnologia fotovoltaica .................................................................................................. 23 
Sistema autônomo isolado ................................................................................................................ 25 
Impacto ambiental ................................................................................................................................. 26 
Conclusão .............................................................................................................................................. 27 
Referência bibliográfica ........................................................................................................................ 29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Figuras 
Figura 1:componentes do sistema solar fotovoltaico ............................................................................ 13 
Figura 2: Sistema conectado à rede. ...................................................................................................... 16 
Figura 3: Sistemas Off-Grid .................................................................................................................. 19 
Figura 4: Sistemas fotovoltaicos híbridos ............................................................................................. 21 
Figura 5: Produção de energia fotovoltaica .......................................................................................... 22 
Figura 6: Composição de uma célula fotovoltaica ................................................................................ 23 
Figura 7: Sistemas autônomos .............................................................................................................. 24 
Figura 8: Sistemas autônomo isolados ou híbridos ............................................................................... 25 
Figura 9: Diagrama de componentes de uma central fotovoltaica ........................................................ 25 
 
 
 
 
 
Lista de Siglas 
CA Corrente Alternada 
CC Corrente Contínua 
FV Fotovoltaico 
GEE Gases de Efeito Estufa 
SFV Sistema Fotovoltaico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
Estes trabalho contém 5759 palavras pelas quais foram digitadas todas pelos membros dos 
grupos mencionados, na qual deverá refletir nas nossas vidas acadêmicas. 
O presente trabalho contextualiza a geração de energia elétrica por meio da fonte de energia 
solar e apresenta um estudo sobre os sistemas fotovoltaicos ON-Grid e OFF-Grid, os quais são 
sistemas conectados e não conectados à rede elétrica, respectivamente. Para tanto, este trabalho 
apresenta duas análises sobre os sistemas fotovoltaicos ON-Grid e OFF-Grid. 
Palavras-chave: Energia solar. Sistemas de energia fotovoltaica. Sistemas ON-Grid. Sistemas 
OFF-Grid. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Introdução 
A rápida expansão do número de habitantes no planeta Terra tem importantes implicações em 
muitos setores da vida. Algumas destas implicações podem ser citadas, tais quais: a saúde e o 
envelhecimento, a urbanização, a demanda por habitação, o abastecimento inadequado de 
alimentos, o acesso à água potável e à energia. 
Dentre as questões supracitadas, a energia é destacada neste trabalho pelo fato de ser necessária 
para a vida do ser humano, a exemplo disso tem-se: acender a luz, bem como preparar refeições. 
Essa energia é fornecida por meio de um conjunto de fontes disponíveis para suprir a demanda 
de energia - matriz energética. No entanto, a matriz elétrica - conjunto de fontes disponíveis 
para a geração de energia elétrica no mundo - faz parte da matriz energética, a qual é composta 
por fontes não renováveis e renováveis. 
Ao longo do século, uma atenção crescente está sendo dada ao estudo das possibilidades de 
aproveitamento desta forma de energia. Isto requer um conhecimento detalhado da mesma, de 
quanta energia está realmente disponível e em que frequência e comprimento de onda. 
A energia solar pode ser convertida diretamente em eletricidade utilizando-se das tecnologias 
de células fotovoltaicas. É vista como uma tecnologia do futuro, visto que se utiliza uma fonte 
limpa e inesgotávelque é o Sol. 
O termo "fotovoltaica" vem do grego (Phos), que significa "luz", e "volt", a unidade de força 
eletro-motriz, que por sua vez vem do sobrenome do físico italiano Alessandro Volta, inventor 
da pilha. O termo "foto-voltaica" tem sido usado em Inglês desde 1849. 
A energia fotovoltaica pode ser chamada também de solar, porém, é importante ressaltar que 
existem outros tipos de energia solar, como a energia termossolar e a energia heliotérmica. 
Os sistemas fotovoltaicos são classificados de acordo com a metodologia utilizada para 
produzir energia elétrica por meio da energia solar. Tais sistemas tornaram-se importantes 
devido à maneira com que eles contribuem para uma sociedade mais sustentável, através de 
uma energia abundantemente renovável. No entanto, a fonte renovável solar fotovoltaica é 
considerada fonte intermitente de energia. Esse termo se dá em decorrência das altas variações 
temporais associadas às condições meteorológicas presentes no local da planta. 
 
 
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Há diversos benefícios da energia solar, tais como vida útil longa, maior economia e 
valorização do imóvel. Conheça as vantagens da energia solar e saiba por que essa fonte de 
energia está em constante crescimento. 
A definição de energia solar é associada à energia fotovoltaica, tecnologia que utiliza a luz do 
Sol como fonte de energia para gerar eletricidade e, portanto, possui a vantagem de ser uma 
energia gratuita, renovável, alternativa e limpa, apesar da desvantagem de seu alto custo inicial. 
Porém, sabe-se que o mercado fotovoltaico é ainda uma fração do que poderia ser, visto que 
existe uma parcela significativa da população mundial, cerca de 1 bilhão de habitantes ou 
aproximadamente 20% da população mundial, localizadas principalmente nas áreas rurais, que 
não têm acesso a eletricidade . 
HISTÓRICO 
O conhecimento do efeito fotovoltaico remonta ao século XIX, quando em 1839 Becquerel 
demonstrou a possibilidade de conversão da radiação luminosa em energia elétrica mediante a 
incidência de luz em um eletrodo mergulhado em uma solução de eletrólito. Esse mesmo efeito 
é observado num sólido, o selênio, em 1877 por Adams e Day na Inglaterra. Em 1883 aparece 
a primeira célula solar produzida com selênio, com eficiência de conversão de 
aproximadamente 1%. 
Já neste século, na década de 30, os trabalhos de diversos pioneiros da física do estado sólido, 
como Lange, Grondahl e Schottkl, apresentaram importantes contribuições para se obter uma 
clara compreensão do efeito fotovoltaico em junção do estado sólido. Em 1941, Ohl obtém a 
primeira fotocélula de silício monocristalino. No ano de 1949, Billing e Plessnar medem a 
eficiência de fotocélulas de silício cristalino, ao mesmo tempo em que a teoria da junção P-N 
de Shockely é divulgada. É, porém, apenas em 1954 que surge a fotocélula de silício com as 
características semelhantes às encontradas hoje com eficiência de 6%. 
O ano de 1958 marca o início, com grande sucesso, da utilização de fotocélulas nos programas 
espaciais, sendo este o principal uso das células solares até o final da década de 70. 
Grande impulso foi dado à utilização terrestre da geração fotovoltaica a partir da crise mundial 
de energia em 1973/1974. A partir do fim da década de 70, o uso terrestre supera o uso espacial, 
sendo que esta diferença tem aumentado grandemente. 
 
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Este uso crescente vem sendo acompanhado por inovações que permitem o aumento da 
eficiência de conversão de energia das fotocélulas, bem como uma significativa redução de 
seus custos. 
O problema da eficiência de conversão e custo de material, e ainda o grande conhecimento 
adquirido pela teoria física das células têm impulsionado a pesquisa de células solares 
produzidas com materiais diferentes do silício monocristalino. Atualmente são estudados e 
mesmo utilizados o silício policristalino e amorfo, o arseneto de gálio e o sulfeto de cádmio, 
dentre outros. No entanto, o conhecimento da tecnologia que emprega o silício, em particular 
o monocristal e a abundância da matéria prima que lhe dá origem, tem sido as razões mais 
importantes que tornaram o silício o material predominante no processo de desenvolvimento 
tecnológico. 
Objetivos 
Objetivo Geral 
O principal foco deste trabalho é o estudo comparativo dos sistemas fotovoltaicos, que utilizam 
a conversão direta de energia solar em energia elétrica. Desta forma, este estudo objetiva 
apresentar e comparar a geração de energia elétrica por meio de dois principais tipos de 
sistemas fotovoltaicos, os quais serão abordados neste trabalho: o sistema ON-Grid e o sistema 
OFF-Grid. 
Objetivos Específicos 
Os objetivos específicos do presente trabalho são: 
-Entender a Produção de energia eléctrica com base sistemas photovoltaic 
-análises sobre o sistema fotovoltaico ON-Grid e sobre o sistema fotovoltaico OFF-Grid, tanto 
do ponto de vista técnico, quanto do ponto de vista socioambiental, tendo como propósito a 
sustentabilidade; 
-comparar os dois sistemas fotovoltaicos, de modo a apresentar onde são mais utilizados; 
-conscientizar os futuros leitores deste trabalho a respeito da importância do uso de fontes 
alternativas de energia renovável (neste caso, energia solar), a fim de se evitar maior poluição 
 
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Justificativa 
A busca por novas fontes alternativas de energia está cada vez mais presente nos dias atuais, 
uma vez que as tecnologias convencionais de energia que utilizam os combustíveis fósseis 
causam negativos impactos socioambientais ao liberarem GEE na Terra e, por consequência, 
contribuem para o aquecimento global e para as mudanças climáticas. 
Vale evidenciar que a utilização da energia vinda do sol tem ganhado mais força, no que diz 
respeito à geração de energia elétrica de forma sustentável. A principal forma de utilização da 
energia solar para geração de energia elétrica é através dos sistemas fotovoltaicos. Esta 
importância se dá pelo fato de esses sistemas serem silenciosos, por não emitirem poluentes ao 
meio ambiente, além de não prejudicarem o ecossistema. Outra grande relevância em se utilizar 
os sistemas fotovoltaicos é a redução do custo de produção de energia e economia com a conta 
de luz, além de uma possível não dependência do fornecimento de energia elétrica pela 
distribuidora de energia elétrica - sistema OFF-Grid; o consumidor também ganha em 
autonomia energética. 
A motivação para o estudo dos sistemas fotovoltaicos decorre, então, do interesse em aprender 
como funciona este tipo de energia solar , como são produzidos e quais sistemas são 
operacionais 
Neste sentido, fez-se uma reflexão sobre o quanto esses sistemas podem contribuir com o meio 
ambiente, a fim de se melhorar a qualidade de vida das pessoas. 
Energia fotovoltaica 
Energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir da luz solar, e pode ser gerada 
mesmo em dias nublados ou chuvosos. Quanto maior for a radiação solar, maior será a 
quantidade de eletricidade produzida. 
A energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir da luz solar. Quanto maior a 
incidência de radiação solar sobre as placas solares, maior será a quantidade de energia elétrica 
produzida. A energia fotovoltaica é considerada uma fonte de energias alternativas, renovável, 
limpa e sustentável. 
A produção de energia fotovoltaica é altamente eficiente! 
 
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A energia fotovoltaica é agora, depois de hidráulica e eólica, a terceira mais importante fontes 
renováveis de energia em termos de capacidade instalada a nível mundial. Mais de 100 países 
utilizam energia solar fotovoltaica. 
Essa fonte de luz e vida produz energia renovável, limpa e silenciosa. E vale afirmar que o Sol 
é repleto de átomos que transformam massa em energia. O Sol transforma 657 milhões de 
toneladas de hidrogênio em 653 milhões de toneladas de hélio e os outros 4 milhões de 
toneladas se transformam em energia e se descarregam no espaço naforma de radiação solar. 
Diferença entre energia Solar e energia Fotovoltaica 
A energia solar é a energia proveniente dos raios solares que é convertida em energiaelétrica, 
a partir dos painéis fotovoltaicos. O termo “energia fotovoltaica” representa essa 
mesma energia solar que fora convertida emelétrica, logo ambos são usados para se referir à 
mesma coisa. 
Células fotovoltaica 
A célula fotovoltaica, também chamada de célula solar, é a unidade básica necessária para o 
funcionamento da energia solar fotovoltaica. Produzida sempre com materiais semicondutores, 
ela é responsável por gerar o efeito fotovoltaico, fazendo com que a luz do sol se converta em 
energia elétrica. 
As células fotovoltaicas podem ser dispostas de diversas formas, sendo a mais utilizada a 
montagem de painéis ou módulos solares. Além disso, elas também podem ser utilizadas em 
filmes flexíveis ou até mesmo incorporadas em outros materiais, como o vidro. 
Tipo de célula fotovoltaica 
As células fotovoltaicas podem ser fabricadas de muitas maneiras diferentes e com uma 
variedade de materiais semicondutores. Mesmo que produzidas de modos distintos, todas elas 
realizam a mesma função: captar energia solar e convertê-la em eletricidade útil. 
O material mais comum para a construção dessas células é o silício, que possui propriedades 
semicondutoras — uma matéria-prima muito abundante no Brasil, geralmente extraída da 
areia. 
 
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O silício cristalino é hoje a principal matéria-prima para a fabricação de células fotovoltaicas, 
oferecendo boa eficiência e custo-benefício. 
Dependendo da quantidade de cristais de silício utilizados na composição, também há no 
mercado as células solares de silício monocristalino ou mono-Si (ou seja, que utilizam apenas 
um cristal e são mais eficientes) ou de silício policristalino ou multi-Si (compostas por vários 
cristais e ligeiramente menos eficientes, mas que possuem custo também ligeiramente menor, 
e, portanto, podem ter um melhor custo-benefício). 
Os componentes de Sistema solar fotovoltaico 
Um sistema fotovoltaico possui quatro componentes básicos. 
Enquanto um sistema isolado necessita de baterias e controladores de carga, sistemas 
conectados à rede funcionam somente com painéis e inversores, já que não precisam armazenar 
energia. 
 Painéis solares – Fazem o papel de coração, “bombeando” a energia para o sistema. 
Podem ser um ou mais painéis e são dimensionados de acordo com a energia 
necessária. São responsáveis por transformar energia solar em eletricidade. 
 Controladores de carga – Funcionam como válvulas para o sistema. Servem para 
evitar sobrecargas ou descargas exageradas na bateria, aumentando sua vida útil e 
desempenho. 
 nversores – Cérebro do sistema, são responsáveis por transformar os 12 V de corrente 
contínua (CC) das baterias em 110 ou 220 V de corrente alternada (AC), ou outra 
tensão desejada. No caso de sistemas conectados, também são responsáveis pela 
sincronia com a rede elétrica. 
 Baterias – Trabalham como pulmões. Armazenam a energia elétrica para que o 
sistema possa ser utilizado quando não há sol, como em dias nublados ou durante a 
noite. 
 
 
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Figura 1:componentes do sistema solar fotovoltaico 
Conversão da energia fotovoltaica em eletricidade 
A energia solar é convertida em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico, que ocorre quando 
partículas de luz solar colidem com os átomos presentes no painel solar, gerando movimento 
dos elétrons e criando a corrente elétrica que chamamos de energia solar fotovoltaica. 
Para poder ser utilizada em residências e comércios, é necessário converter a corrente elétrica 
alternada gerada em corrente contínua, que é a corrente de baixa tensão. O inversor solar é o 
equipamento responsável por essa conversão, transformando a corrente elétrica e deixando-a 
pronta para uso no local. 
Vantagens das energias fotovoltaica 
A energia solar fotovoltaica não faz nenhum barulho 
Um dos benefícios da energia solar é que os painéis fotovoltaicos não fazem um único barulho 
ao gerarem energia. O processo fotovoltaico é 100% silencioso, diferente da energia eólica, por 
exemplo. 
A energia solar fotovoltaica não polui 
Esta talvez seja a vantagem mais importante da energia solar. Sim, para se produzir o painel 
fotovoltaico precisa-se de muita energia mas, o painel solar, durante a sua vida útil, gera mais 
de 20 vezes a energia consumida na sua fabricação. 
 
 
 
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O sistema fotovoltaico quase não precisa de manutenção 
O sistema fotovoltaico não possui peças móveis, portanto, quase não há desgaste mecânico. Os 
painéis fotovoltaicos duram mais de 25 anos apenas com uma simples limpeza anual. 
Placas solares são resistentes às intempéries. 
Parte da grande vida útil de sistemas de energia solar é fruto de sua resistência significativa aos 
danos causados pela ação da natureza, como chuvas, ventos ou até mesmo granizo. 
Painéis fotovoltaicos são fáceis de instalar. 
Desvantagens 
-Não gera energiadurante o período noturno 
-Mudança estética do imóvel 
Tipos de sistemas fotovoltaicos 
Os sistemas fotovoltaicos são divididos em três tipos: conectados à rede (on grid), isolados (off 
grid) e híbridos. 
Os três tipos de sistemas geram energia de uma forma similar: módulos solares são colocados 
geralmente nos telhados de imóveis e captam a luz do sol, que se transforma em corrente 
elétrica. A corrente alternada gerada a partir dos módulos é convertida em corrente contínua 
por um equipamento chamado de inversor. Assim, a energia gerada a partir do sol torna-se apta 
a alimentar os equipamentos elétricos de uma residência ou comércio. 
A diferença é que o sistema on grid é conectado à rede, utilizando energia da distribuidora 
durante a noite ou em dias de pouco sol e acumulando créditos energéticos com a energia 
excedente gerada durante o dia; o sistema off grid não é conectado à rede e faz uso de baterias 
para acumular a energia excedente e usá-la quando não é possível produzir; e o sistema híbrido 
é a união dos dois: um sistema conectado à rede que possui baterias. 
Cada um deles possui vantagens e desvantagens, o que varia é a necessidade de cada um. Em 
centros urbanos, o sistema on grid costuma ser mais vantajoso e econômico, mas em lugares 
afastados da cidade, onde a rede elétrica não chega, sistemas off grid são mais adequados. 
 
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Sistemas fotovoltaicos on grid (conectados à rede elétrica) 
No sistema on grid, seu sistema solar doméstico ou comercial é ligado à rede elétrica da 
distribuidora da região, que abastece sua casa durante a noite ou em momentos em que não há 
sol. A energia gerada que não é consumida é injetada na rede de distribuição e convertida em 
créditos de energia, que podem ser utilizados para abater esse uso noturno. 
São, portanto, considerados uma fonte complementar ao sistema elétrico e empregados em 
locais já atendidos por energia elétrica. Esse sistema de energia solar fotovoltaico utiliza a luz 
do sol para gerar a energia elétrica. A rede da concessionária funciona como uma bateria que 
recebe todo excedente de energia gerado pelo sistema. 
Este tipo de sistema utiliza a geração distribuída e pode ser classificado de acordo com a 
potência gerada. Em um sistema fotovoltaico de microgeração, geralmente, a unidade 
consumidora - local onde a microgeração ou minigeração distribuída se encontra instalada 
- está em residências ou em lotes próximos ao local de consumo da energia gerada por este tipo 
sistema. Já os tipos de unidades consumidoras que utilizam um sistema fotovoltaico de 
minigeração são, em sua maioria, prédios comerciais. 
Este tipo de sistema funciona por meio do painel fotovoltaico, doravante FV, que tem a função 
de gerar energia elétrica em corrente contínua (CC), convertê-la em corrente alternada (CA) e 
injetá-la na rede de energia elétrica. A interface entre o painel e a rede elétrica sedá através do 
inversor de frequência. 
Assim, os módulos FV são montados diretamente em edificações residenciais ou comerciais, 
em coberturas de estacionamento ou, ainda, em áreas livres e fachadas. 
Um importante componente do sistema fotovoltaico ON-Grid é o gerador fotovol- taico, que é 
composto por módulos que produzem eletricidade em corrente contínua e que, posteriormente, 
é convertida em corrente alternada. Os referidos módulos são compostos por células 
fotovoltaicas fabricadas com materiais semicondutores conectados em série 
(para aumentar a tensão) e em paralelo (para aumentar a corrente do sistema). Após essa 
conversão, a energia advinda do sol pode ser utilizada no local de consumo ou pode, ainda, ser 
transferida para a rede elétrica. 
 
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A estrutura de montagem e instalação é baseada na montagem de estruturas metálicas de 
suporte de módulos fotovoltaicos em telhado, que são fabricados em alumínio e aço e, portanto, 
são resistentes às tempestades do ambiente, além de que possuem design inovador, 
simplificando a instalação do painel solar. 
O inversor trata-se de um equipamento responsável por mudar a energia que vem do gerador 
fotovoltaico a ser utilizado na rede elétrica. Tal equipamento converte a CC, gerada por 
módulos fotovoltaicos, em CA. Assim, a eletricidade fica no mesmo padrão usado por diversos 
equipamentos elétricos. Como o inversor permite que a energia gerada pelo painel solar seja 
conectada à rede, então, a tensão gerada deve ter a mesma amplitude, frequência e fase da rede. 
Na figura 1 é apresentado o sistema ON-Grid, o qual ultiliza basicamente vários painéis 
fotovoltaicos conectados ao inversor e, posteriormente, à rede de energia elétrica. Esse sistema 
não armazena energia. Portanto, a energia gerada que não é utilizada pelo consumidor/gerador 
é entregue diretamente à rede elétrica. 
 
 
Figura 2: Sistema conectado à rede. 
PAINEL FOTOVOLTAICO 
O painel solar fotovoltaico converte a radiação solar em energia elétrica, em corrente contínua. 
Cada painel é composto por células fotovoltaicas. O arranjo de vários painéis fotovoltaicos 
pode compor iluminação pública, além de telhados e fachadas residenciais, comerciais, 
industriais, entre outras unidades consumidoras. 
 
 
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INVERSOR 
O inversor fotovoltaico transforma a energia em CC para CA, pois a maioria dos aparelhos 
eletrônicos utilizam CA, para que essa energia possa ser usada em unidades consumidoras 
residenciais ou mesmo comerciais. Esse equipamento é capaz de deixar a tensão e a frequência 
compatíveis com a rede elétrica da concessionária, ao qual o sistema está interligado. 
Os inversores para serem aplicados em sistemas foto- voltaicos devem apresentar forma de 
onda senoidal pura; eficiência superior a 85% na faixa entre 50% e 100% da potência nominal 
e distorção harmônica total (DHT) menor que 5%, em qualquer potência de operação. 
Os inversores também devem possuir as demais características : 
 alta confiabilidade e baixa manutenção; 
 operação em uma faixa ampla de tensão de entrada; 
 boa regulação na tensão da saída; 
 baixa emissão de interferência eletromagnética e de ruído audível; 
 tolerância aos surtos de partida das cargas a serem alimentadas; 
 segurança para pessoas e instalações; 
 grau de proteção IP adequado ao tipo de instalação; 
 garantia de fábrica de pelo menos dois anos; 
 baixa emissão de interferência eletromagnética e de ruído audível; 
 tolerância aos surtos de partida das cargas a serem alimentadas; 
 segurança para pessoas e instalações; 
 grau de proteção IP adequado ao tipo de instalação; 
 garantia de fábrica de pelo menos dois anos. 
 
 
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QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO 
A energia elétrica produzida pelas células fotovoltaicas nos painéis e, posteriormente, 
transformada pelo inversor é conduzida ao quadro de distribuição do local - no qual o sistema 
está sendo implantado - para que, assim, a energia seja distribuída para ser utilizada. 
APARELHOS ELÉTRICOS 
A energia produzida pelo sistema ON-Grid chega aos aparelhos elétricos e eletrô- nicos 
conectados na tomada e, automaticamente, esses aparelhos usarão a energia fotovoltaica para 
o próprio funcionamento. 
MEDIDOR DE ENERGIA BIDIRECIONAL 
O medidor bidirecional tem a função de monitorar a energia consumida da rede, bem como a 
energia injetada na rede. Por isso, se o sistema produzir menos energia elétrica do que o 
consumido no momento, a rede pública fornece, automaticamente, o necessário para que não 
falte energia para o consumidor. De maneira contrária e complementar, o sistema, ao produzir 
mais energia do que o necessário no momento, faz com que essa energia excedente seja injetada 
na rede elétrica da concessionária. E, portanto, nesse caso, o medidor bidirecional irá 
contabilizar esta energia e o consumidor/gerador ficará como um saldo positivo na conta de 
energia mensal. Este saldo será automaticamente deduzido quando o cliente precisar usar a 
energia da rede novamente. Portanto, o medidor de energia bidirecional registra a energia 
consumida e excedente gerada para compensação de créditos no fim do mês. Desta forma, o 
consumidor pode fazer a troca com a rede elétrica e reduzir a conta de energia elétrica, pois o 
excedente de energia gerado e não consumido é injetado na rede, gerando créditos e economia 
no fim do mês. 
Sistema OFF-Grid 
Os sistemas OFF-Grid são conhecidos como sistemas isolados ou, também, conhe- cidos como 
sistemas não conectados à rede elétrica. Estes sistemas trabalham de forma autônoma, isto é, 
não trabalham em paralelo com a rede elétrica convencional. 
 
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 sistemas isolados: trata-se de sistemas elétricos de serviço público de distribuição de 
energia elétrica que, em sua configuração normal, não estejam eletricamente 
conectados ao Sistema Interligado Nacional - SIN, por razões técnicas ou econômicas; 
 regiões remotas: pequenos grupamentos de consumidores situados em sistema isolado, 
afastados das sedes municipais e caracterizados pela ausência de economias de escala 
ou de densidade. 
Os sistemas OFF-Grid podem ser utilizados em regiões remotas, carentes de rede de 
distribuição elétrica ou que possuam um abastecimento precário de energia elétrica. Como 
exemplo de aplicação destes sistemas tem-se as zonas rurais, fazendas, sítios, estacionamentos 
e praias. 
Nestes contextos, os sistemas OFF-Grid são sistemas desconectados ou isolados. Portanto, não 
dependem da rede da concessionária para gerar energia elétrica em períodos como a noite, em 
que os sistemas não produzem energia. Para isso, eles possuem um sistema de armazenamento 
de energia, por meio da utilização de baterias. 
 
Figura 3: Sistemas Off-Grid 
Na figura 3, pode-se perceber a utilização de quatro equipamentos para compor o sistema 
fotovoltaico OFF-Grid. São eles: 
1 - PAINEL FOTOVOLTAICO 
Como nos sistemas ON-Grid. 
2 - CONTROLADORES DE CARGA 
 
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Os controladores protegem a bateria ou o banco de bateria contra sobrecarga ou descarga 
profunda. O controlador de carga é usado em sistemas pequenos, em que os aparelhos 
utilizados são de baixa tensão e corrente contínua (CC). Em sistemas isolados, esses 
controladores de carga não devem falhar, pois podem haver dados irreversíveis. Além disso, 
eles devem ser projetados de acordo com as características dos variados tipos de bateria. 
Quando a bateria atinge plena carga, os controladores devem desconectar o gerador 
fotovoltaico e interromper o fornecimento de energia se o estado de carga da bateria atingir um 
nível mínimo de segurança. Assim, há o aumento de vida útil das baterias. O ajuste dos 
parâmetros, bem como a escolha do método de controle devem ser adequados aos diferentes 
tipos de baterias. 
3 - BATERIAS 
Nos sistemas isolados há a utilização de alguma forma de armazenamento de energia, em que 
se pode realizar por meio de baterias, a fim de que o consumidorpossa utilizar aparelhos 
elétricos ou, ainda, na forma de energia gravitacional, ao se bombear água para tanques em 
sistemas de abastecimento. Alguns sistemas isolados não necessitam de armazenamento, o que 
é o caso da irrigação, onde toda a água bombeada é diretamente consumida ou estocada em 
reservatórios. 
Atualmente, são vários os tipos de baterias existentes no mercado, porém, por motivos 
econômicos, as baterias chumbo ácidas ainda são as mais empregadas para fins fotovoltaicos, 
ainda que outros tipos apresentem maior eficiência e vida útil, a exemplo do Níquel-Cádmio, 
do íon de Lítio, etc. 
4 - INVERSOR 
Como nos sistemas ON-Grid. 
Para alimentação de equipamentos de corrente alternada é necessário um inversor. 
Este dispositivo geralmente incorpora um seguidor de ponto de máxima potência, necessário 
para otimização da potência final produzida. Este sistema é usado quando se deseja mais 
conforto na utilização de eletrodomésticos convencionais. 
Os sistemas isolados, conforme o próprio nome sugere, não estão conectados a rede elétrica de 
distribuição convencional. Estes sistemas podem atender cargas CC sem armazenamento, 
 
21 
 
cargas CC com armazenamento, cargas CA sem armazenamento e cargas CA com 
armazenamento. 
 
Sistemas fotovoltaicos híbridos 
Os sistemas híbridos de energia solar fotovoltaica são uma mistura de sistemas isolados com 
sistemas conectados à rede elétrica. Isso significa que o sistema é conectado à rede elétrica ao 
mesmo tempo que faz uso de baterias para armazenar parte da energia excedente. 
Portanto os sistemas híbridos são mais caros que os tradicionais on grid, já que necessitam de 
baterias, um inversor fotovoltaico híbrido (que trabalha nas duas configurações, on e off) e 
outros equipamentos que compõem o seu kit solar. 
 
Figura 4: Sistemas fotovoltaicos híbridos 
O processo de produção da energia fotovoltaica 
O processo da energia fotovoltaica para produção de energia (chamado de efeito fotovoltaico) 
utiliza placas solares produzidas em material semicondutor para, quando as partículas de luz 
solar (fótons) incidirem, os elétrons do material semicondutor entrarem em movimento, 
gerando eletricidade. 
 
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A energia fotovoltaica é gerada pelas placas solares e levada ao inversor solar, equipamento 
responsável por transformar a corrente elétrica contínua em alternada e, então, ser distribuída 
para o local de consumo e utilizada pelos equipamentos. 
A energia fotovoltaica é uma tecnologia 100% comprovada. Sistemas fotovoltaicos conectados 
à rede elétrica já são utilizados há mais de 30 anos. 
 
Figura 5: Produção de energia fotovoltaica 
Princípio de funcionamento 
Existem na natureza materiais classificados como semicondutores, que se caracterizam por 
possuírem uma banda de valência totalmente preenchida por elétrons e uma banda de condução 
totalmente vazia à temperaturas muito baixas. A figura 4 ilustra a formação de uma célula 
fotovoltaica. 
A separação entre as duas bandas de energia permitida nos semicondutores (gap de energia) é 
da ordem de 1eV, o que os diferencia dos isolantes onde o gap é de vários eVs. Isto faz com 
que os semicondutores apresentem várias características interessantes. Uma delas é o aumento 
de sua condutividade com a temperatura, devido à excitação térmica de portadores da banda de 
valência para a banda de condução. Uma propriedade fundamental para as células fotovoltaicas 
é a possibilidade de fótons, na faixa do visível, com energia superior ao gap do material, 
excitarem elétrons à banda de condução. Este efeito, que pode ser observado em 
semicondutores puros, também chamados de intrínsecos , não garante por si só o 
funcionamento de células fotovoltaicas. Para obtê-las é necessário uma estrutura apropriada 
para que os elétrons excitados possam ser coletados, gerando uma corrente útil 
 
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Figura 6: Composição de uma célula fotovoltaica 
O semicondutor mais utilizado é o silício. Seus átomos se caracterizam por possuírem quatro 
elétrons de ligação que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao adicionarem-
se átomos com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo, haverá um elétron em 
excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará sobrando, fracamente ligado a seu átomo 
de origem. Isto faz com que, com pouca energia térmica, este elétron se livre, indo para a banda 
de condução. Diz-se assim, que o fósforo é um dopante doador de elétrons e denomina-se 
dopante n ou impureza n. 
Se, por outro lado, introduzem-se átomos com apenas três elétrons de ligação, como é o caso 
do boro, haverá uma falta de um elétron para satisfazer as ligações com os átomos de silício da 
rede. Esta falta de elétron é denominado buraco ou lacuna e ocorre que, com pouca energia 
térmica, um elétron de um sítio vizinho pode passar a esta posição, fazendo com que o buraco 
se desloque. Diz-se, portanto, que o boro é um aceitador de elétrons ou um dopante p. 
À temperatura ambiente, existe energia térmica suficiente para que praticamente todos os 
elétrons em excesso dos átomos de fósforo estejam livres, bem como que os buracos criados 
pelos átomos de boro possam se deslocar. 
Aplicações da tecnologia fotovoltaica 
As aplicações de um sistema fotovoltaico podem ser divididas em: Sistemas autônomos 
isolados e híbridos e sistemas conectados à rede elétrica. 
 
 
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Sistema autônomos 
Sistemas autônomos isolados- Consiste no sistema puramente fotovoltaico , não conectado à 
rede elétrica de distribuição. Dentre os sistemas isolados, existem muitas configurações 
possíveis. As configurações mais comuns são: 
Carga CC sem armazenamento – A energia elétrica é usada no momento da geração por 
equipamento que operam em corrente contínua. 
Carga CC com armazenamento – È o caso em que se deseja utilizar equipamentos elétricos, 
em corrente contínua, independente de haver ou não geração fotovoltaica simultânea. Para que 
isto seja possível, a energia elétrica deve ser armazenada em baterias. 
Carga CA sem armazenamento – Da mesma forma como apresentado para o caso CC, pode-se 
usar equipamentos que operem em corrente alternada sem o uso de baterias, bastando, para 
tanto, a introdução de um inversor entre o arranjo fotovoltaico e o equipamento a ser usado. 
Carga CA com armazenamento – Para alimentação de equipamentos que operem em corrente 
alternada é necessário que se utilize um inversor. Um caso típico de aplicação destes sistemas 
é no atendimento de residências isoladas que, por possuírem um nível de conforto superior 
àquelas alimentadas em corrente contínua, permitem o uso de eletrodomésticos convencionais. 
 
Figura 7: Sistemas autônomos 
 
 
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Sistema autônomo isolado 
Sistema autônomos híbridos – São sistemas onde a configuração não se restringe apenas à 
geração fotovoltaica. Em outras palavras, são sistemas que, estando isolados da rede elétrica, 
existe mais de uma forma de geração de energia, como por exemplo, gerador diesel, turbinas 
eólicas e módulos fotovoltaicos. Estes sistemas são mais complexos e necessitam de algum 
tipo de controle capaz de integrar os vários geradores, de forma a otimizar a operação para o 
usuário. 
 
Figura 8: Sistemas autônomo isolados ou híbridos 
Sistemas Conectados à rede – São basicamente de um único tipo e são aqueles em que o arranjo 
fotovoltaico representa uma fonte complementar ao sistema elétrico de grande porte ao qual 
está conectado. São sistemas que não utilizam armazenamento de energia, pois toda a potência 
gerada é entregue à rede instantaneamente. As potências instaladas vão desde poucos kWp em 
instalações residenciais, até alguns MWp em grandes sistemas operados por empresas. Estes 
sistemas se diferenciam quanto à forma de conexão à rede. A figura 8 mostra um diagrama de 
bloco de um esquema conectado á rede. 
 
Figura 9: Diagrama de componentes de uma central fotovoltaica 
 
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Impactoambiental 
Sob o ponto de vista da operação de sistemas fotovoltaicos, é evidente que o impacto ambiental 
é muito menor do que os impactos causados por fontes convencionais, visto que o recurso 
utilizado na produção de energia é renovável, não emite poluentes líquidos e gasosos e nem 
material radiativo. O uso direto da energia solar é vantajoso porque o equilíbrio térmico da 
Terra praticamente não é pertubado. A emissividade de geradores solares (que faz com que a 
geração solar não convertida seja irradiada de volta como infravermelho), é um parâmetro 
aberto. A emissividade depende praticamente do material de encapsulação dos painéis ou de 
espelhos solares, usando diferentes espécies de plásticos, vidros e metais. Assim ao 
emissividade poderia ser ajustada de modo que o equilíbrio local ou total permaneçam 
basicamente inalterados. 
Desde que o sistema não tenha partes móveis, ele é seguro sob o ponto de vista mecânico e não 
emite ruído. 
Quanto ao impacto visual, este equipamentos naturalmente são vistos pelas vizinhanças 
independente se estão instalados no solo ou nos telhados das edificações e podem ser bem 
aceitos ou não, dependendo da exigência estética de cada indivíduo. Diversas empresas, têm 
produzido módulos fotovoltaicos na forma de telhas especiais que misturam-se com as 
estruturas dos telhados de forma menos intrusa dos que os módulos comumente utilizados. 
O impacto ambiental que ocorre no processo de fabricação das células também não é tão 
significante, exceto no caso de um possível acidente na fabricação das mesmas. 
Finalmente, cuidados devem ser tomados também ao final da vida útil dos módulos na etapa 
de deposição ou reciclagem, especialmente no caso de módulos contendo pequenas partículas 
de metais tóxicos, a fim de que essas substâncias não sejam liberadas para o meio ambiente. 
 
 
 
 
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Conclusão 
O trabalho proposto para o grupo , podemos concluir que as energias fotovoltaica para captar 
os raios solares, os painéis fotovoltaicos são instalados sobre a cobertura de uma construção ou 
sobre áreas abertas e fixadas ao solo, ficando expostos para captar a maior quantidade possível 
de irradiação solar. 
O caminho da produção de energia pelo sol é um só, mas pode ser realizado com equipamentos 
diferentes. 
No caso de sistemas conectados à rede (On Grid), as células da placa fotovoltaica transformam 
a energia solar em energia elétrica. Após ser gerada, essa energia passa pelo inversor, que é 
responsável por proteger a rede e converter a corrente contínua (CC) [fornecida pelos painéis] 
em corrente alternada (CA) [disponível na rede elétrica convencional (ou seja, em 110 ou 
220V)]. 
 
Diante de todo o conteúdo exposto ao longo do texto, é perceptível que a produção de energia 
elétrica por conversão da radiação solar é uma promissora tecnologia, limpa e renovável para 
produzir a eletricidade. Como consequência da utilização desta energia, o presente trabalho 
apresentou os sistemas fotovoltaicos, que geram energia elétrica de forma sustentável. Além 
disso, mostrou as diferenças dos sistemas conectados e isolados da rede elétrica e apontou as 
características e finalidades de cada um. 
Portanto, a utilização dos sistemas ON-Grid são mais recomendados em áreas urbanas, pelo 
fato de estarem conectados à rede da concessionária de energia elétrica. Em contrapartida, os 
sistemas OFF-Grid não são conectados à rede elétrica e são mais utilizados em regiões remotas, 
longe dos grandes centros urbanos, uma vez que não dependem da energia elétrica da 
distribuidora de energia para funcionarem. 
Além disso, a energia solar fotovoltaica é extremamente limpa, possibilitando gerar grande 
quantidade de energia com impactos mínimos ao meio ambiente. Seja em sua instalação ou 
durante o uso, esse tipo de energia não emite gases poluentes e causa impactos mínimos no 
meio ambiente. 
 
 
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Este trabalho teve, pois, como propósito, o estudo dos sistemas fotovoltaicos ON- Grid e OFF-
Grid. No entanto, não fez parte do escopo de pesquisa abordar os sistemas híbridos. Estes 
sistemas são aqueles que, desconectados da rede convencional, apresentam várias fontes de 
geração de energia, resultantes da combinação de duas ou mais das seguintes fontes primárias 
de energia: solar, eólica, biomassa, hídrica e/ou diesel. Tais questões poderão, pois, ser 
aprofundadas em estudos posteriores, a fim de concientizar os consumidores de energia elétrica 
a respeito das diversas formas de se utilizar energias renováveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referência bibliográfica 
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fotovoltaica 
https://www.portalsolar.com.br/vantagens-e-desvantagens-da-energia-solar.html 
ABSOLAR. Seminário Desafios da Geração de Energia Elétrica no Brasil. Brasília – DF, 2017. 
Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/documents/10184/15266087/painel+ 
3+ap+7+2017.10.19+ABSOLAR+-+Energia+Solar+Fotovoltaica+-+Dr.+Rodrigo+ 
Lopes+Sauaia.pdf/54f8b161-751b-0639-bd04-77a60cac45c3>. 
Apostila Solar 
Grupo de Trabalho de Energia Solar fotovoltaica – GTEF. Sistemas fotovoltaicos. Manual de 
Engenharia. 1 ed., junho de 1995. 
[3] Fraidenraich, N.; Lyra,F. Energia Solar. Fundamentos e Tecnologias de Conversão 
Heliotermoelétrica e Fotovoltaica. Ed. Universitária da UFPE.1995, 471p.