Projeto de Sistemas Fotovoltaicos

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PROJETO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
Introdução 
O projeto de um sistema Fotovoltaico é o “casamento” entre a energia 
fornecida pelo sol ao sistema e a demanda de energia pela carga. 
Avaliação do recurso solar e estimativa da curva de carga 
Os blocos básicos de um sistema fotovoltaico são: 
 
 
 
 
 
 
 
Partindo de dados meteorológicos e de uma boa estimativa da curva de 
carga, o projetista irá dimensionar ou especificar cada um desses blocos, além 
dos demais componentes necessários à operação segura e confiável do 
sistema. 
A princípio, neste momento, será detalhado apenas o projeto de 
sistemas isolados (não interligados a rede), puramente fotovoltaicos, fixo (sem 
tracking) e sem concentração da radiação solar. 
Incialmente, busca-se quantificar a radiação solar incidente sobre o 
painel fotovoltaico de forma que possamos calcular a energia gerada. 
A radiação solar se divide, basicamente, em três tipos: a radiação solar 
direta, a radiação solar difusa e a radiação solar global que é a soma das 
radiações diretas mais a radiação difusa. 
Ig = Idir + Idif 
PAINEL 
FOTOVOLTAICO 
CONTROLADOR 
DE CARGA 
BATERIA 
INVERSOR DE 
FREQUENCIA 
CARGA 
AC 
CARGA 
DC 
220 Vac 
12 V 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- - 
- 
A irradiância (w/m2) solar direta é medida através de um aparelho 
chamado Pireliômetro. A irradiância solar (w/m2) difuso é obtida através de um 
anel de sombreamento ou dos “Shading Balls”. A irradiância (w/m2) solar global 
pode ser medida por um aparelho chamado Piranômetro. 
Para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos é fundamental o 
conhecimento da irradiância (w/m2) solar direta aplicada sobre o painel 
fotovoltaico. Apesar de podermos fazer a medição da irradiância solar direta a 
partir de um Pireliômetro, este equipamento, por sua vez, é muito caro. Para 
contornarmos essa situação fazemos uso de um Piranômetro (irradiância solar 
global (w/m2)) e de um anel de sombreamento (irradiância solar difusa (w/m2)). 
E aplicamos o resultado dessas medições na formula: 
Idir = Ig - Idif 
Para os equipamentos de medição disponíveis no Brasil, as grandezas mais 
comumente medidas são o número de horas de insolação e a radiação global 
no plano horizontal. Equipamentos mais sofisticados poderão fornecer 
informações sobre os componentes difusa e direta da radiação solar no plano 
pré-estabelecido ou no plano normal dos raios do sol. 
 
 
 
 
 
Os dados de radiação solar podem está especificado em termos de fluxo 
de potência (valor instantâneos) ou energia por umidade diária. Normalmente é 
utilizada a umidade w/m2 para fluxo de potência e kwh/m2 para energia. A 
forma mais comum de apresentação dos dados de irradiação é através de 
valores médios mensais para a energia acumulada ao longo de um dia. 
 
Plano inclinado Plano normal 
Dia 1 – 4 kwh/m2 
Dia 2 – 3 kwh/m2 
Dia 3 – 4,5 kwh/m2 
Dia 4 – 5 kwh/m2 
 
Média diária mensal 
4 + 3 + 4,5 + 5 ... = Supor MDM = 4 kwh/m2 
 30 dias 
 
O que significaria... 
Dia 1 – 4 kwh/m2 
Dia 2 – 4 kwh/m2 
Dia 3 – 4 kwh/m2 
Dia 4 – 4 kwh/m2 
 
Dia 30 – 4 kwh/m2 
Uma forma bastante conveniente de se expressar o valor acumulado de 
energia solar ao longo de um dia é através do número de horas de sol pleno. 
Esta grandeza reflete o número de horas em que a radiação solar deve 
permanecer constante e igual a 1 kW/m2 (1000 w/m2) de forma que a energia 
resultante seja equivalente a energia acumulada para o dia e local em questão. 
Mostra-se, a seguir, um exemplo de cálculo do número de horas de sol pleno 
(SP) para um caso em que a energia diária acumulada é de 6 kwh/m2: 
 
 
. 
. 
. 
 
 8 kwh 
m2 * dia = 8 kwh * m2 = 8 h 
 1 kw m2 * dia 1 kw dia 
 m2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E1 = 400 w * 2h = 800 wh 
 m2 m2 
 
E2 = 600 w * 2h = 1200 wh 
 m2 m2 
 
E3 = 1000 w * 2h = 8000 wh 
 m2 m2 
 
ET = 2E1 + 2E2 + 2E3 = 1600 wh + 2400 wh + 4000 wh = 8000 wh = 8kwh 
 m2 m2 m2 m2 m2 
 
 
 
 
 6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 
1000 w/m2 
600 w/m2 
400 w/m2 
E1 
E2 
E3 
SP = 
E3 
E2 
E1 
Potência 
(w /m2) 
Horas