TCC_ Aplicação de sistemas fotovoltaicos em residências

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FACULDADE PITÁGORAS DE ENSINO 
UNIDADE RAJA NÚCLEO DE ENGENHARIAS 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APLICAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EM RESIDÊNCIAS 
 
 
Fabíola Pereira de Carvalho 
Fabrício Afonso Pereira Silva 
Mário Sérgio dos Santos 
Vinícius Souza Silva 
Weidman Firmino 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2012
 
 
Fabíola Pereira de Carvalho 
Fabrício Afonso Pereira Silva 
Mário Sérgio dos Santos 
Vinícius Souza Silva 
Weidman Firmino 
 
 
 
 
 
 
 
 
APLICAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EM RESIDÊNCIAS 
 
 
Monografia apresentada a Faculdade 
Pitágoras como pré-requisito para 
obtenção do título de bacharel em 
Engenharia Elétrica. 
 
Orientador: Prof. Jorge Magno 
Alves Pereira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2012 
 
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FACULDADE PITÁGORAS DE ENSINO 
UNIDADE RAJA NÚCLEO DE ENGENHARIAS 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
Fabíola Pereira de Carvalho 
Fabrício Afonso Pereira Silva 
Mário Sérgio dos Santos 
Vinícius Souza Silva 
Weidman Firmino 
 
 
APLICAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EM RESIDÊNCIAS 
 
 
 
Monografia aprovada em ____/____/____ para obtenção do título de Bacharel em 
Engenharia Elétrica. 
 
 
 
Banca Examinadora: 
 
 
_______________________________________ 
Jorge Magno Alves Pereira 
 
 
_______________________________________ 
Luiz Carlos Sperandio 
 
 
_______________________________________ 
Ricardo Morais de Aquino
 
 
 
 
 
Dedicamos este trabalho primeiramente a nossas famílias pela compreensão e 
auxílio durante esta jornada de estudos, essa que nos apoiaram e acreditaram em 
nossos potenciais. 
 
Também aos nossos colegas de profissão que confiaram em nossas escolhas e nos 
ajudaram a aplicar e aprimorar os conhecimentos adquiridos ao longo do curso. 
 
Aos amigos adquiridos nesse período, que sempre se esforçaram para que em todos 
os momentos realizássemos o melhor trabalho possível, ajudando-se uns aos outros 
e finalmente a todos os professores que nos deram a única coisa que ninguém pode 
nos tirar, o conhecimento. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Agradecemos esta conquista a todas as pessoas que durante todos estes anos de 
curso, estiveram ao nosso lado, compreendendo as ausências para que 
pudéssemos adquirir o conhecimento necessário para esta formação e nos 
incentivando nos momentos mais difíceis. Esta vitória dedicamos a todos os amigos, 
familiares e professores que acompanharam a nossa caminhada, confiaram, 
torceram e incentivaram, para que chegássemos até aqui, somos eternamente grato 
a todos. 
 
Mesmo a jornada sendo árdua e difícil e muitas vezes o desânimo tentando nos 
derrotar, o apoio incondicional de nossas famílias e amigos nos impulsionaram nesta 
luta. A nossos professores – em especial nossos orientadores do TCC, Ângela 
Baumgratz e Jorge Magno Alves Pereira – fica a gratidão eterna do fornecimento de 
seus conhecimentos para que pudéssemos nos aprimorar, a disponibilidade para 
tirar dúvidas mesmo em finais de semana e feriados, paciência de explicar repetidas 
vezes algo que não intendíamos e nos proporcionar este momento de glória. Nessa 
nossa grande batalha, creiam todos, a vitória também é de vocês. MUITO 
OBRIGADO! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“O esforço de dois indivíduos trabalhando como 
unidade em direção a uma meta comum é maior que a 
soma dos esforços dos indivíduos trabalhando 
individualmente.” 
Willian B. Cornell 
 
 
 
RESUMO 
 
 
De acordo com as novas estimativas da EPE–Empresa de Pesquisa Energética para 
estudos feitos até o ano de 2021, o crescimento médio anual da demanda total de 
eletricidade será de 4,5% ao ano no período, passando de 472 mil gigawatts-hora 
(GWh), dados de 2011, para 736 mil GWh em 2021. Por outro lado, a taxa de 
crescimento do PIB brasileiro é estimada em 4,7% ao ano, em média, nos próximos 
10 anos. É esperado que a expansão média do consumo anual de energia elétrica 
seja um pouco inferior à da economia. Este fator poderia representar um paradoxo, 
uma vez que no passado o crescimento da economia significava uma proporção 
direta na demanda por energia elétrica. A explicação para estas previsões são às 
claras sinalizações da elevação da eficiência no uso da eletricidade. Alinhadas com 
essas tendências estão a utilização de fontes de energias limpas e renováveis, 
destacando-se cada vez mais a energia solar fotovoltaica como alternativa viável, 
principalmente pelos benefícios ambientais. Neste trabalho abordaremos a utilização 
de geração de energia solar fotovoltaica em ambientes residenciais como meio 
complementar de produção de energia elétrica. 
 
Palavras chave: energia solar fotovoltaica, energia elétrica, viabilidade, valores 
ambientais, economia. 
 
 
ABSTRACT 
 
 
According to new estimates by the Energy Research Company (EPE) in studies done 
by the year 2021, the average annual growth of total electricity demand will be 4.5% 
per annum over the period, rising from 472,000 gigawatt-hours (GWh), data from 
2011 to 736,000 GWh in 2021. The growth rate of the Brazilian GDP is estimated at 
4.7% per year on average in 10 years. The expansion of the average annual 
consumption of electricity will be slightly lower than the economy. This factor could 
represent a paradox, since in past economic growth meant a direct proportion to the 
demand for electricity. The explanations for these predictions are the clear signs of 
increased efficiency in electricity use. Aligned with these trends is the use of sources 
of clean and renewable energy, highlighting growing solar photovoltaic energy as a 
viable alternative, especially for the environmental benefits. In this work we discuss 
the use of solar photovoltaic generation in residential ambients as a supplementary 
means of producing electricity. 
 
Keywords: solar photovoltaics, electricity, feasibility, environmental values, 
economy. 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
TABELA 1 - Tabela de cargas da residência ............................................................ 50 
TABELA 2 - Orçamento para instalação do sistema fotovoltaico na residência ........ 51 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
FIGURA 1 - Radiação solar médiaque incide na superfície terrestre ....................... 13 
FIGURA 2 - Gráfico comparativo de tarifas de energia no mundo ............................ 14 
FIGURA 3 - Matriz energética no Brasil e no Mundo ................................................ 15 
FIGURA 4 - Perfil Esquemático de Usina hidrelétrica ............................................... 22 
FIGURA 5 - Perfil esquemático da Usina nuclear ..................................................... 23 
FIGURA 6 – Vista em corte de um aerogerador ........................................................ 25 
FIGURA 7 - Perfil esquemático de um aerogerador .................................................. 25 
FIGURA 8 - Percentuais de absorção e reflexão da radiação solar terrestre. ........... 27 
FIGURA 9 - Estrutura de uma célula fotovoltaica ...................................................... 29 
FIGURA 10 - Kit de geração de energia fotovoltaica. ................................................ 31 
FIGURA 11 - Painel solar. ......................................................................................... 32 
FIGURA 12 - Bateria de descarga profunda, usada em sistemas fotovoltaicos. ....... 37 
FIGURA 13 - Gráfico da tensão contínua fornecida pela bateria e painel solar. ....... 38 
FIGURA 14 - Gráfico da tensão alternada na saída do inversor. ............................. 39 
FIGURA 15 - Esquema elétrico de um inversor trifásico conectado a painel 
fotovoltaico. ............................................................................................................... 40 
FIGURA 16 - Onda de tensão quadrada ................................................................... 40 
FIGURA 17 - Usina solar Tauá .................................................................................. 45 
FIGURA 18 - Diagrama esquemático de uma central fotovoltaica ............................ 46 
FIGURA 19 - Configurações de centrais fotovoltaicas com um (a) ou vários 
inversores (b) ............................................................................................................ 47 
FIGURA 20 - Esquema de residência com sistema interligado à rede elétrica ......... 48 
FIGURA 21 - Consumo médio mensal em kW/h ....................................................... 51 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 11 
1.1 Problema ............................................................................................................. 15 
1.2 Objetivos ............................................................................................................. 16 
1.2.1 Objetivos específicos........................................................................................ 16 
1.3 Justificativa .......................................................................................................... 17 
1.4 Divisão de Trabalho ............................................................................................ 17 
2 METODOLOGIA .................................................................................................... 19 
3 PRINCIPAIS FONTES DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ..................... 21 
3.1 Energia hidráulica ............................................................................................... 21 
3.2 Energia Nuclear .................................................................................................. 22 
3.3 Energia eólica ..................................................................................................... 24 
3.4 Energia solar ....................................................................................................... 26 
4 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA ................................................................. 28 
4.1 Princípio de funcionamento de sistemas fotovoltaicos ....................................... 28 
4.1.1 Junção P-N ...................................................................................................... 28 
4.2 Os benefícios da energia solar fotovoltaica ........................................................ 29 
4.3 Componentes de sistemas solares fotovoltaicos ................................................. 30 
4.3.1 Painéis solares ................................................................................................. 31 
4.3.2 Tipos de células solares ................................................................................... 32 
4.3.2.1 Células de silício monocristalino .................................................................. 33 
4.3.2.2 Células de silício policristalino ...................................................................... 33 
4.3.2.3 Células de silício amorfo ............................................................................. 34 
4.3.2.4 Célula de arsenieto de gálio (AsGa) ............................................................. 34 
4.3.2.5 Células de telureto de cadmio (TeCd) .......................................................... 34 
4.3.2.6 Célula de disseleneto de cobre e índio (CuInSe2) ....................................... 35 
4.3.3 Baterias ........................................................................................................... 35 
4.3.4 Controlador de carga ....................................................................................... 37 
4.3.5 Inversor ........................................................................................................... 38 
5 UTILIZAÇÃO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS RESIDENCIAIS ....................... 41 
5.1 Esquema de montagem ..................................................................................... 41 
5.1.1 Painéis solares ................................................................................................ 41 
5.1.2 Direcionamento e inclinação dos módulos ....................................................... 42 
5.1.3 Instalação dos demais componentes .............................................................. 43 
5.2 Interligação com a rede elétrica ......................................................................... 44 
5.2.1 Grandes centrais ............................................................................................. 44 
5.2.2 Produção distribuída ....................................................................................... 48 
5.3 Custos de instalação .......................................................................................... 49 
5.4 Custos de Manutenção....................................................................................... 52 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 53 
6.1 Panorama brasileiro de sistemas fotovoltaicos interligados a rede ..................... 53 
6.2 Proposta de continuidade de estudo .................................................................. 57 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 58 
APÊNDICE A – Proposta Técnico Comercial da Montagem de um Sistema Real. ... 63
11 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
O mundo está em crescente desenvolvimento de tecnologias e aproveitamentos 
energéticos. A demanda por energia produzida por meio de fontes renováveis e 
sustentáveis está sendo bastante valorizada neste novo cenário. Assim, a utilização 
de fontes de energias limpas é essencial para avanços em todos os seguimentos da 
economia global, principalmente a do Brasil que têm experimentado uma taxa de 
crescimento e estabilidade superior a sua média histórica. O objetivo deste trabalho 
é o estudo da energia fotovoltaica. Essa energia apesar de relativamente nova têm 
tido uma expressiva elevação na sua utilização para geração de energia elétrica. 
 
Nos últimos 10 anos,a tecnologia fotovoltaica tem mostrado potencial para 
tornar-se uma das fontes de eletricidade predominantes no mundo – com um 
crescimento robusto e contínuo mesmo em tempos de crise financeira e 
econômica. Espera-se que esse crescimento continue nos anos seguintes, 
respaldado pela conscientização das suas vantagens. No final de 2009, a 
capacidade mundial instalada acumulada de sistemas fotovoltaicos era de 
aproximadamente 23 GW. Um ano depois era de 40 GW. Em 2011, mais de 
69 GW estão instalado no mundo, podendo produzir 85 TWh de eletricidade a 
cada ano. Esse volume de energia é suficiente para abastecer a necessidade 
anual de mais de 20 milhões de casas. 
(EPIA – Global Market Outlook for Photovoltaics until 2016 – maio de 2012, p. 
11.) 
 
O efeito fotovoltaico foi descoberto por Edmond Becquerel em 1839, que produziu 
corrente elétrica expondo dois eletrodos de prata à luz. Em 1877 foi construída a 
primeira célula fotovoltaica, sendo que essa apresentava um rendimento baixíssimo 
e consequentemente não houve desenvolvimento da mesma. 
 
Somente em 1954 foi publicado o primeiro artigo sobre células fotovoltaicas de 
silício, que apresentava um rendimento de aproximadamente 4,5%. 
 
Aplicações nos campos espacial e militar impulsionaram o desenvolvimento das 
células solares para a geração de energia para satélites artificiais. 
 
A crise energética mundial de 1973 renovou e ampliou o interesse em aplicações 
terrestres. Nos Estados Unidos, as empresas de petróleo resolveram diversificar 
seus investimentos, englobando a produção de energia a partir da radiação solar. 
12 
 
 
Porém, para tornar economicamente viável essa forma de conversão de energia, 
seria necessário, naquele momento, reduzir em até 100 vezes o custo de produção 
das células solares em relação ao daquelas células usadas em explorações 
espaciais (CEPEL, 2006). 
 
Segundo o Cresesb, em 1993 a produção de células fotovoltaicas atingiu a marca de 
60 MWp, sendo o Silício praticamente absoluto no “ranking” dos materiais utilizados. 
Ele é o segundo elemento mais abundante no globo terrestre e tem sido explorado 
sob diversas formas: monocristalino, policristalino e amorfo. No entanto, a busca por 
materiais alternativos está sendo intensa e concentra-se na área de filmes finos, 
onde o silício amorfo se enquadra. As células de filmes finos, além de utilizarem 
menor quantidade de material do que as que apresentam estruturas cristalinas, 
requerem uma menor quantidade de energia no seu processo de fabricação, ou 
seja, possuem uma maior eficiência energética. 
 
Para Lisita (2005), a disponibilização de energia elétrica a partir do aproveitamento 
da energia solar através de painéis fotovoltaicos e a sua conexão com a rede 
elétrica de distribuição, é uma realidade em diversos países e vem crescendo e se 
consolidando como uma forma sustentável de obtenção de eletricidade, 
caracterizando-se como um processo de cogeração. 
 
Campelo (2003) define cogeração como “a produção descentralizada de 
eletricidade, e em particular a micro-geração” apresentando-a como uma solução 
para o futuro, pois a partir das novas tecnologias é possível, no próprio local de 
consumo, transformar e disponibilizar energia elétrica em quantidade suficiente com 
alta eficiência já que não ocorrem perdas por transporte de energia. 
 
Se considerarmos que a radiação solar no planeta é abundante, podendo ser 
considerada uma fonte inesgotável e o reduzido impacto ambiental da geração de 
energia elétrica fotovoltaica, justifica-se o porquê ela é vista como a solução 
energética para o futuro. A figura abaixo mostra a distribuição diária média entre 
1991-1993 da energia solar recebida pela terra ao redor do mundo. Os círculos 
pretos representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia do 
planeta terra. 
13 
 
 
 
 
 
 FIGURA 1 - Radiação solar média que incide na superfície terrestre 
 Fonte: http://www.solarenergy.com.br/energia-solar/ 
 
 
No Brasil a aplicação de painéis fotovoltaicos em unidades comerciais e residenciais 
está apenas na fase inicial, a falta de estudos relativos ao assunto podem trazer 
atrasos tecnológicos para a sociedade brasileira. 
 
As tarifas residenciais e industriais de energia elétrica aplicadas no Brasil estão em 
valores próximos aos das praticadas em economias desenvolvidas da Europa, 
entretanto o valor dos tributos e encargos embutidos na tarifa são mais elevados que 
na maioria dos países europeus, desta forma incidindo em um valor final elevado ao 
consumidor. A figura abaixo faz um comparativo das tarifas industriais de consumo 
de energia elétrica de 27 países. 
 
14 
 
 
 
 FIGURA 2 - Gráfico comparativo de tarifas de energia no mundo 
 Fonte: Portal o Setor Elétrico 
 
 
Vale destacar ainda que são fortes os impactos ambientais para novos 
empreendimentos de geração em larga escala. 
 
Estes fatos citados reforçam a necessidade da implementação de sistemas 
fotovoltaicos para contribuir no processo de geração de energia de forma eficiente e 
de baixo custo, levando ao aperfeiçoamento da tecnologia da cogeração, inclusive 
para pequeno porte. 
 
 
 
 
 
 
15 
 
 
1.1 Problema 
 
 
O Brasil possui uma das matrizes energéticas mais renováveis do mundo 
industrializado com 44,1% de sua produção proveniente de fontes como recursos 
hídricos, biomassa e etanol, além das energias eólicas e solares. 
 
As usinas hidrelétricas são responsáveis pela geração de mais de 75% da 
eletricidade do País. Vale lembrar que a matriz energética mundial é composta por 
13% de fontes renováveis no caso de países industrializados, caindo para 6% entre 
as nações em desenvolvimento. Na Figura 3, consta a matriz energética mundial e 
do Brasil. 
 
 
 
FIGURA 3 - Matriz energética no Brasil e no Mundo 
Fonte: Os autores (dados coletados do Ministério de Minas e Energia (2012)) 
 
 
Os grandes aproveitamentos hídricos já estão praticamente consolidados em termos 
de suas capacidades instaladas, sobretudo no eixo sul e sudeste de maior consumo. 
A formação de reservatórios de acumulação de água e regularização de vazões, por 
sua vez, provoca alterações no regime das águas e a formação de microclimas, 
favorecendo certas espécies (não necessariamente as mais importantes) e 
prejudicando ou até mesmo extinguindo outras. 
16 
 
 
 
Desta forma é fundamental o desenvolvimento e uso de outras fontes de geração de 
energia elétrica. 
 
A utilização da energia fotovoltaica em aplicações em unidades residenciais e 
comerciais ainda não está difundida devido à resistência em mudanças nos meios 
tradicionais de geração para alternativos e sustentáveis. 
 
 
1.2 Objetivos 
 
 
Este trabalho tem como objetivo detalhar o sistema de produção de energia 
fotovoltaica mostrando sua viabilidade como importante alternativa para contribuir no 
suprimento da crescente demanda mundial de energia. Para isso será feito o estudo 
dos componentes básicos e a aplicação de um projeto de sistema fotovoltaico 
aplicado a uso residencial. 
 
Vale ressaltar ainda que serão demonstrados os benefícios e baixos impactos 
ambientais de seu uso como fonte adicional de geração de energia elétrica. Como 
objetivo final desse trabalho será apresentado o custo benefício da implementação 
de placas fotovoltaicas para fornecimento de energia em uma residência. 
 
 
1.2.1 Objetivos específicos 
 
 
Para concluir o trabalho serão abordados os seguintes objetivos específicos: 
a) Detalhar o processo de produção de energia fotovoltaico desde a geração da 
energia, armazenagem e a efetiva utilização em unidades residenciais, processos 
para que a mesma chegue às condições de utilização em unidades residenciais. 
b) Pesquisara capacidade de geração das placas fotovoltaicas e projetar um 
sistema para atendimento a uma demanda específica. 
c) Avaliar o custo de instalação e manutenção das placas fotovoltaicas; 
17 
 
 
1.3 Justificativa 
 
 
A utilização de energia elétrica, a partir do aproveitamento da energia solar 
com painéis fotovoltaicos e sua conexão com a rede elétrica está bastante 
difundida em países desenvolvidos e vem se consolidando como uma forma 
sustentável de obtenção de eletricidade mundialmente. A Alemanha é líder 
em produção de energia fotovoltaica, onde sua produção representa 55% da 
produção global (http://www.gstriatum.com/pt/alemanha-o-lider-mundial-em-
energia-solar/). 
 
Estudar como os painéis solares fotovoltaicos convertem a diretamente a energia da 
luz do sol em energia elétrica confiável, limpa e sem interferências externas torna-se 
especialmente importante na atualidade. 
 
Os estudos mostrarão a quantificação dos custos de geração em Wh por $ e isso 
servirá de parâmetros para que novos empreendimentos sejam iniciados. 
 
 
1.4 Divisão de Trabalho 
 
 
Neste trabalho falaremos sobre a instalação de um sistema de geração fotovoltaico 
em uma residência. 
 
No Capítulo 1, apresentada uma introdução abordando os avanços dos estudos 
fotovoltaicos, o problema objeto de estudo, o objetivo e a justificativa que levou à 
proposta desse trabalho. 
 
No Capítulo 2, será exposta a metodologia demonstrando todo o caminho para as 
soluções propostas. 
 
No Capítulo 3, será realizado um referencial teórico, onde são citadas as principais 
fontes de geração de energia elétrica segundo alguns autores pesquisados. 
 
No Capítulo 4, será apresentado o sistema fotovoltaico, abordando os princípios de 
funcionamento das células fotovoltaicas, os benefícios da implantação e seus 
18 
 
 
componentes, descrevendo os equipamentos e suas funções no sistema de 
geração. 
 
No Capítulo 5, será apresentada sua utilização em residências, onde serão 
abordados o esquema de montagem, como é feita sua interligação com a rede 
elétrica e seus custos com instalação e manutenção para estudo da viabilidade 
econômica da implantação do sistema de geração fotovoltaico. 
 
No Capítulo 6, serão apresentadas as conclusões deste trabalho e serão propostos 
temas para futuros trabalhos. 
19 
 
 
2 METODOLOGIA 
 
 
A palavra metodologia origina-se do alfabeto grego, onde META significa caminho e 
LOGOS estudos. Assim, metodologia se define como o caminho utilizado para o 
estudo de um tema. 
 
A metodologia utilizada neste TCC é a coleta de dados, informações e aspectos 
gerais relacionados à energia fotovoltaica, principalmente, voltados para o uso 
residencial. 
 
Foi realizado um levantamento para verificar a real disponibilidade bibliográfica a 
respeito do tema em questão (energia solar fotovoltaica). Uma vez que essa 
disponibilidade foi confirmada, tornando possível consultar variadas referências 
bibliográficas para o levantamento também dos tipos e das características de 
diversos meios de produção de energia elétrica, o método descritivo – que, segundo 
os autores A. L. Cervo e P. A. Bervian, consiste em observar, registrar, analisar, 
descrever e correlacionar fatos ou fenômenos sem manipulá-los, procurando 
descobrir com precisão a frequência em que um fenômeno ocorre e sua relação com 
outros fatores – foi usado para explicitar tais informações. 
 
Ainda devido a essas referências bibliográficas, que permitiram o recolhimento de 
dados sobre a constituição dos sistemas fotovoltaicos, foram citados os 
componentes e suas respectivas funções, a fim de melhor esclarecer o 
funcionamento de cada componente desse sistema. 
 
Também foram abordados aspectos qualitativos sobre a energia solar fotovoltaica e 
sua aplicação em residências. Isso, com o intuito de apresentar suas qualidades e 
defeitos para que fique bem claro ao leitor do trabalho, até que ponto o sistema 
fotovoltaico pode ser vantajoso ou não. 
 
Por fim, a viabilidade ambiental e econômica do uso, instalação e da manutenção 
dos painéis fotovoltaicos pôde ser comprovada devido aos dados reais que foram 
recolhidos, analisados e processados a respeito da residência de um dos 
20 
 
 
componentes da nossa equipe, Fabrício Afonso, que reside no bairro Santa Lúcia, 
em Betim. Onde foi feito um levantamento de todos os equipamentos que 
consomem energia elétrica existentes nesta residência e suas respectivas potências. 
Com o intuito de se dimensionar a energia elétrica necessária para manter uma 
casa, foi feita uma relação de todas essas cargas, para então definir qual a potência 
exigida do equipamento fotovoltaico. 
 
Por fim, todo esse processo de pesquisa, com o qual nos deparamos e analisamos 
livros, monografias, artigos científicos e fornecedor, foi essencial para que os 
autores agregassem mais conhecimento, no sentido de aplicação da energia 
fotovoltaica em residências. Além disso, esse conhecimento serviu como a base 
para a elaboração das considerações finais, onde está exposto tudo o que foi 
tangibilizado pelos autores. 
 
 
21 
 
 
3 PRINCIPAIS FONTES DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
 
Segundo Ruth Leão (2011), a energia elétrica sempre ocupou, desde sua 
descoberta, um lugar fundamental na sociedade. E hoje com avanço tecnológico é 
impossível falar de tecnologia sem falar de energia elétrica, pois é ela que possibilita 
o perfeito funcionamento de cada produto que faz parte deste avanço. 
 
A geração de energia elétrica conforme Leonel Márquez (2011) se dá através de 
diversas outras fontes de energia, como energia hidráulica, energia cinética, energia 
eólica, energia nuclear, energia solar. 
 
 
3.1 Energia hidráulica 
 
 
Segundo ANEEL (2008), o sistema de geração de energia elétrica através de fontes 
hídricas se dá pela integração da vazão dos rios obedecendo à periodicidade deste 
recurso e o desnível do relevo e na maioria dos casos a água é represada em 
reservatórios aumentando assim sua energia potencial. Esta água represada é 
responsável por acionar uma turbina que tem a função de converter a energia 
cinética da água em energia mecânica através de um eixo que por sua vez aciona 
um gerador de eletricidade. O conjunto de equipamento e instalações é chamado de 
Hidrelétrica. 
 
A hidrelétrica segundo a ANEEL (2008) é composto por: 
a) Sistema de Captação e Adução de água: estes sistemas são formados por túneis 
ou canais que tem a função de levar a água até a casa de força; 
b) Casa de Força: nelas estão contidas as turbinas, que são compostas por uma 
série de pás ligadas a um eixo acopladas a um gerador. Durante seu giro, as 
turbinas convertem energia cinética em energia elétrica por meio do gerador; 
c) Barragem cujo objetivo é: interromper o curso natural do rio formando um 
reservatório que além de armazenar água permite a formação do desnível 
necessário para configuração da energia potencial hidráulica; 
22 
 
 
d) Vertedouro: tem a função de permitir a saída da água sempre que os níveis 
ultrapassem os limites recomendáveis. 
 
A figura abaixo mostra o esquema básico de funcionamento de uma usina 
hidrelétrica. 
 
 
 FIGURA 4 - Perfil Esquemático de Usina hidrelétrica 
 Fonte: Atlas de Energia Elétrica do Brasil. 
 
 
3.2 Energia Nuclear 
 
 
Segundo Luiz Augusto (2006), a energia nuclear utilizada para produção de energia 
elétrica esta associada à fissão de átomos pesados, como urânio, tório e plutônio. E 
isto se dá devido a instabilidade natural de alguns isótopos destes materiais estes, 
que tendem a converter em outros materiais com números atômicos mais baixos 
com liberação de energia devido a perda de massa. Esta energia é elevada e se 
apresenta na forma de calor, por isso é usadanas usinas termonucleares para 
produção de energia elétrica. 
 
Para a Eletronuclear, subsidiária da Eletrobrás, átomos de alguns elementos 
químicos conhecidos como átomo pesado, transformam massa em energia através 
de reações nucleares. Essa energia pode ser transformada em energia elétrica de 
duas formas: A fissão nuclear, que ocorre quando a divisão do núcleo atômico se 
divide em dois menores, quando atingidos por um nêutron, e a fusão nuclear, na 
23 
 
 
qual dois ou mais núcleos se unem para produzir um novo elemento. A fissão do 
átomo de urânio é o principal processo empregado em usinas nucleares para 
geração de energia elétrica, devido à energia liberada durante esse processo. 
 
A usina nuclear é constituída de três circuitos independentes, ou seja, sem que haja 
contato físico entre os dois circuitos, a saber: primário, secundário e de refrigeração. 
No primário, a água no reator é aquecida, a uma média de 300ºC pela energia 
térmica liberada na fissão do átomo. Em seguida, essa água passa por tubulações e 
vai até o gerador de vapor, onde vaporiza a água do circuito secundário, esse vapor 
que é utilizado para movimentar a turbina acoplada ao gerador elétrico. Já na última 
etapa, o vapor é condensado através da transferência de energia térmica com a 
água de refrigeração, e a água volta ao gerador de vapor para reiniciar o ciclo. 
 
A figura abaixo mostra o funcionamento de uma central nuclear, que também é uma 
termoelétrica, ou seja, produz eletricidade a partir de calor. 
 
 
 
 FIGURA 5 - Perfil esquemático da Usina nuclear 
 Fonte: http://www.vivaterra.org.br/vivaterra_energia_nuclear.htm 
 
 
24 
 
 
3.3 Energia eólica 
 
 
A energia eólica é denominada a energia cinética contida nos ventos. Para a 
geração de energia elétrica, empregam-se turbinas eólicas, também denominadas 
aerogeradores, esses são compostos por hélices que captam a força do vento e são 
ligadas a turbinas que acionam um gerador elétrico. 
 
Os aerogeradores segundo Felix A. Farret (2010) são máquinas que transformam a 
energia cinética dos ventos em energia mecânica e esta energia mecânica em 
energia elétrica acopladas a um gerador de eletricidade. 
 
Para o Ceresb (2006), esses aerogeradores são compostos pelos seguintes 
subconjuntos: 
 
a) Rotor: é onde são fixadas as pás da turbina. O rotor capta a energia cinética dos 
ventos e a transforma em energia elétrica. Esse subconjunto é conectado a um eixo 
que transmite a rotação das pás para um gerador elétrico; 
b) Nacele: é o suporte do gerador, que fica instalado no alto da torre. O gerador que 
também faz parte desse subconjunto que tem a função de realizar a conversão 
eletromecânica, produzindo a energia elétrica; 
c) Torre: é a estrutura que sustenta a nacele e o rotor, permitindo que os dois 
subconjuntos tenham altura ideal para capturar ventos de maior velocidade. 
 
A figura abaixo mostra um aerogerador com todos os seus componentes: 
 
 
25 
 
 
 
FIGURA 6 – Vista em corte de um aerogerador 
Fonte:http://www.cresesb.cepel.br/content.php?catid%5B%5D=1&catid%5B%5D=5 
 
 
Na Figura 7, consta o perfil esquemático do funcionamento de um aerogerador. 
 
 
FIGURA 7 - Perfil esquemático de um aerogerador 
Fonte: http://www.prysmianclub.com.br/revista/PClub_19/frame_energia.html 
 
 
26 
 
 
3.4 Energia solar 
 
 
A energia solar segundo Antônio Roque (2012) é a fonte primária que garante a 
existência da vida na terra. Ela é gerada no interior do sol através de fusão nuclear e 
é transmitida para terra através de radiação eletromagnética, podendo ser 
transformada em diversas outras formas de energia, como energia gravitacional, 
energia cinética, energia térmica, energia elétrica, energia química, energia eólica, 
etc. Estas formas de energia por sua vez podem ser transformadas também em 
outras formas de energia permitindo assim obter energia elétrica através de diversas 
fontes de energia. 
 
A energia elétrica proveniente de fonte solar, segundo Paul Hewitt (2002), pode ser 
gerada diretamente ou indiretamente. Diretamente é o caso que ocorre com as 
células fotovoltaicas que serão apresentadas no próximo tópico. E indiretamente é o 
que ocorre conforme citado abaixo. 
 
Hídrica ou hidráulica: o sol é o responsável pelo ciclo da água. É ele que faz 
evaporar a água que mais tarde se transforma em chuva, a qual segue para o rio, 
que por sua vez é armazenado para gerar energia potencial gravitacional e depois 
energia cinética, a qual tem a função de girar as turbinas de uma hidrelétrica. 
 
Energia Térmica: o sol é o responsável pela vida das plantas. Conforme dito acima 
ele que garante o ciclo das águas e ele é que permite que as plantas realizem 
fotossíntese gerando assim as árvores que mais tarde se transforma em carvão 
vegetal e é usada em usinas termoelétrica. 
 
Energia Eólica: o sol é o responsável pelo aquecimento desigual da superfície da 
terra o que gera assim os ventos, estes por sua vez podem ser usados para girar as 
pás de uma turbina, transformando a energia eólica em energia mecânica e esta em 
energia elétrica. 
 
27 
 
 
A figura abaixo mostra os percentuais de absorção e reflexão da radiação solar 
terrestre, comprovando assim, como a energia elétrica é gerada direta ou 
indiretamente por fonte solar. 
 
 
 
 FIGURA 8 - Percentuais de absorção e reflexão da radiação solar terrestre. 
 Fonte: http://www.prysmianclub.com.br/revista/PClub_19/frame_energia.html 
 
 
 
28 
 
 
4 A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
4.1 Princípio de funcionamento de sistemas fotovoltaicos 
 
 
Para entender o processo de conversão da energia solar é necessário explicar o que 
é efeito fotovoltaico. Através do efeito fotovoltaico, células solares convertem 
diretamente a energia do sol em energia elétrica. 
 
Quando os fótons contidos na energia do sol penetram sobre um material 
semicondutor com características elétricas do tipo junção PN, a energia de uma 
fração destes fótons pode excitar elétrons no semicondutor, que por sua vez 
poderão dar origem a uma corrente elétrica. 
 
 
4.1.1 Junção P-N 
 
 
O principal componente do sistema fotovoltaico é a célula fotovoltaica, que são 
fabricadas com material semicondutor, ou seja, material com características 
intermédias entre um condutor e um isolante. 
 
O material semicondutor mais utilizado é o diodo de silício, esse é formado por uma 
junção P-N, que durante sua formação, cria uma barreira de potencial e uma região 
de depleção. 
 
Um material semicondutor é dito ser do tipo n quando contém excesso de 
elétrons, isto é, quando é portador de uma carga elétrica negativa. É obtido 
dopando-se (contaminando) o silício com algum elemento químico com mais 
elétrons em sua banda de valência que o silício. O átomo de fósforo, por 
exemplo, possui cinco elétrons na banda de valência (um a mais que o 
silício). Quando um átomo de silício é substituído por um átomo de fósforo um 
elétron é “solto” e fica relativamente livre para se mover no cristal de silício. 
Por isso o fósforo é comumente utilizando para a produção de 
semicondutores tipo-n. Um semicondutor é dito ser do tipo-p quando contém 
excesso de lacunas (ausência de elétron em local que deveria existir, 
resultando em “carga positiva”). É obtido dopando-se o silício com algum 
elemento com menos elétrons em sua banda de valência que o próprio. Por 
29 
 
 
sua vez, o átomo de boro tem três elétrons na camada de valência (um a 
menos que o silício). Quando substitui o silício, produz uma “lacuna” (falta de 
elétron) que pode se mover livremente no cristal de silício. Se, partindo de um 
silício puro, forem introduzidos átomos de boro em uma metade e de fósforo 
na outra, seráformado o que se chama junção pn, que é central para o 
funcionamento da célula fotovoltaica. 
(http://www.abinee.org.br/informac/arquivos/profotov.pdf) 
 
Conforme ilustração abaixo, cada célula solar compõe-se de camada fina de 
material tipo N e outra com maior espessura de material tipo P. 
 
 
 
FIGURA 9 - Estrutura de uma célula fotovoltaica 
Fonte: www.soloneg.com.br 
 
 
4.2 Os benefícios da energia solar fotovoltaica 
 
 
Os sistemas solares fotovoltaicos integrados a residências oferecem diversas 
vantagens. O sol é uma fonte de calor que pode ser considerada inesgotável, e uma 
parte da luz solar que incide na terra pode ser convertida pelas centrais fotovoltaicas 
para produzir energia. 
 
Como as placas são instaladas na própria residência, há uma redução de perdas por 
transmissão e distribuição de energia e dos investimentos em linhas de transmissão 
e distribuição, já que a eletricidade é consumida onde é produzida. 
 
30 
 
 
Outra vantagem a ser destacada é que a instalação dispensa uma área física 
dedicada, o sistema pode ser incorporado no próprio telhado assumindo parte da 
arquitetura da residência. 
 
O investimento se concentra na aquisição dos componentes para montagem de uma 
central de produção de energia solar fotovoltaica, o custo com instalação e 
manutenção é baixo, principalmente se considerarmos que a instalação é simples e 
as células fotovoltaicas tem uma vida útil de mais de 25 anos, sendo necessário 
manter os painéis limpos de elementos que impeçam a absorção da luz solar pelo 
painel. 
 
A energia solar fotovoltaica é renovável, não polui o meio ambiente e ainda ajuda a 
reduzir o efeito dos gases produzidos pelas emissões de CO2 para a atmosfera e 
alterações climáticas causadas pelo efeito estufa. 
 
Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo 
vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução 
economicamente viável. 
 
 
4.3 Componentes de sistemas solares fotovoltaicos 
 
 
Para conversão da energia solar em elétrica, é necessária a utilização de um 
conjunto de equipamentos para geração de energia fotovoltaica. O qual tem a 
função de converter a radiação solar em energia elétrica para o uso e ainda 
armazenar parte dela para momentos de geração insuficiente, podendo ou não ser 
conectado a rede da concessionária de energia elétrica. 
 
O equipamento fotovoltaico é composto basicamente de painel solar, bateria, 
inversor e controlador de carga da bateria, conforme mostrado na figura abaixo: 
 
 
31 
 
 
 
FIGURA 10 - Kit de geração de energia fotovoltaica. 
Fonte: Centro de referência para a energia solar e eólica Sérgio de Salvo Brito - CRESESB. 2000. 
(adaptado). 
 
 
A sua instalação é simplificada e consiste nas seguintes etapas: 
a) Fixação do painel em local com o maior período de incidência de radiação solar 
durante o dia, visto que a produção de energia elétrica será diretamente proporcional 
à quantidade de radiação solar recebida pelo painel, tornando-o mais ou menos 
vantajoso; 
b) Instalação das baterias e do controlador de carga, que deve estar em local 
ventilado, seco e de acesso restrito; 
c) Instalação de um quadro de distribuição de energia exclusivo, permitindo que 
alguns equipamentos ou a instalação elétrica inteira possam ser ligados respeitando-
se a potência do conjunto de geração que normalmente é insuficiente para 
alimentação de cargas muito grandes, como por exemplo, o chuveiro. 
 
 
4.3.1 Painéis solares 
 
 
Os painéis são os responsáveis pela absorção e transformação da radiação solar 
incidente em energia elétrica através de células solares. Essas células, de uma 
forma individual, têm baixa eficiência, pois fornecem uma quantidade de energia 
relativamente pequena. Mas em conjunto (associadas em série), podem fornecer a 
potência necessária para suprir certa demanda. Segundo Wolfgang Palz, 1995, o 
32 
 
 
rendimento de uma célula fotovoltaica é definido como a potência da luz incidente e 
a potência elétrica disponível nos terminais, isto é, sua eficiência de conversão é 
medida pela proporção da radiação solar incidente e a quantidade de energia 
elétrica gerada. A figura abaixo mostra o sistema fotovoltaico instalado em uma 
residência. 
 
 
 
 FIGURA 11 - Painel solar. 
 Fonte: Conceito Cidades Solares 
 
 
4.3.2 Tipos de células solares 
 
 
As células solares são constituídas de materiais semicondutores e podendo ser 
encontradas em diversos componentes químicos cada um com o seu grau de 
dopagem, destacando, segundo Ricardo Ruther (2004) as de silício (Si), a telureto 
de cádimo (TeCd), dissileneto de cobre (gálio) e indio (CuInSe2) . 
 
De acordo com o processo de fabricação, nas células de silício cristalinos são 
formadas estruturas atômicas conhecidas como monocristalinas, policristalinas ou 
amorfas. 
 
 
33 
 
 
4.3.2.1 Células de silício monocristalino 
 
 
Segundo Câmara (2011), essas células, dentre as disponíveis no mercado, são as 
que apresentam melhor eficiência em termos de conversão da luz solar em energia 
elétrica, na faixa de 24,7%. Não são de uso exclusivo dos sistemas solares 
fotovoltaicos, uma vez que chips de computador e outros equipamentos eletrônicos 
também são fabricados a partir do silício monocristalino. 
 
Seu processo de fabricação exige elevadas temperaturas de trabalho (na faixa de 
1400°C), ambiente limpo, adequado e tecnologia de ú ltima geração. 
Consequentemente, isso gera um aumento dos gastos com a produção dessas 
células. Mesmo assim, são as mais utilizadas nos painéis solares fotovoltaicos. 
 
 
4.3.2.2 Células de silício policristalino 
 
 
Este tipo de célula apresenta eficiência inferior as monocristalinas, devido ao menor 
refinamento do processo de produção da mesma, o que a torna mais simples e 
baratas. Apesar da perda de eficiência, os valores dos painéis produzidos com este 
tipo de célula o faz ser competitivo perante os demais em relação ao custo/benefício. 
 
Seu método de fabricação consiste em aquecer o silício bruto até o estado de fusão, 
ele é resfriado em formato de blocos, sendo logo após serrado em pastilhas e 
dopado em sua camada superior com fósforo. 
 
Segundo o Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sergio de Salvo Brito e 
o documento “Energia Fotovoltaica - Manual sobre tecnologias, projeto e 
instalação”, a eficiência dessas células é de aproximadamente 14% em escalas 
industriais. 
 
 
34 
 
 
4.3.2.3 Células de silício amorfo 
 
 
As células fabricadas deste material diferem-se das anteriores pela falta de 
formação de cristais de silício e fabricação relativamente mais simples, 
comprometendo a eficiência de conversão que gira em torno de 5 a 8%. 
 
Esta é produzida através de processo conhecido como processo a plasma, onde 
filmes finos do material são depositados sobre materiais de baixo custo como o 
vidro, por exemplo, a temperatura aproximada de 200º. Desta forma esta tecnologia 
se torna bastante versátil, podendo-se adequar as características do painel ao 
desejado facilmente. 
 
 
4.3.2.4 Célula de arsenieto de gálio (AsGa) 
 
 
As células de AsGa apresentam uma eficiência um pouco melhor que as células 
monocristalinas, aproximadamente 27%, segundo FALCÃO, 2005. 
 
Mesmo se mostrando mais eficiente, os gastos envolvidos no seu processo de 
fabricação inviabilizam o seu uso em residências. Assim, são utilizadas geralmente 
no espaço, em satélites. 
 
 
4.3.2.5 Células de telureto de cadmio (TeCd) 
 
 
Este tipo de célula apresenta baixa participação no mercado devido a toxicidade dos 
materiais utilizados em seu processo de fabricação e falta de matéria prima. Apesar 
de serem de fabricaçãobarata e esteticamente mais vantajosa em relação ao silício 
policristalino, tendo um tom marrom/azul, até pouco tempo seu uso era restrito aos 
equipamentos de pequeno porte, principalmente calculadoras de mão, devido aos 
problemas apresentados anteriormente. 
35 
 
 
 
Em termos de eficiência essas células apresentam um valor em torno de 10%, 
segundo Falcão, 2005. 
 
 
4.3.2.6 Célula de disseleneto de cobre e índio (CuInSe2) 
 
 
A células à base de disseleneto de cobre e índio, CuInSe2 – ou CIS – apresentam 
potencial de atingir eficiências relativamente elevadas, na ordem de 19%, segundo 
Falcão, 2005. Contudo, deixam a desejar quanto à estabilidade em ambientes 
quentes e úmidos, ou seja, variam sua eficiência. Por este motivo exigem a garantia 
de uma boa isolação contra umidade. 
 
Painéis solares de CIS apresentam, como o silício amorfo e o TeCd, 
uma ótima aparência estética e devem surgir no mercado com grandes 
superfícies, encontrando aplicações arquitetônicas diversas. 
Se esta tecnologia atingir quantidades significativas de produção, assim como 
no caso do TeCd, a pouca abundância dos elementos envolvidos e sua 
toxicidade são aspectos que têm de ser levado em conta. Atualmente, a liga 
CuIn1-x GaxSe2 surge como uma alternativa ao CIS. Estas ligas, conhecidas 
como CIGS, mostram-se também promissoras para fabricação em grande 
escala. Elas são estáveis e resistentes não só quando expostas à radiação 
solar terrestre como também às condições de radiação no espaço. 
(FALCÃO, Vivienne Denise. Fabricação de células solares de CdS/ CdTe. Rio 
de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2005. (Dissertação de Mestrado 
para obtenção do título de Mestre em Ciências dos materiais)). 
 
Em seu processo de fabricação surge um resíduo toxico (o selênio), porém em 
pouca proporção. Não demanda de temperaturas muito altas, como o processo da 
fabricação de células monocristalinas (1400 °C) e nem muit o baixas, como o das 
células amorfas (250 °C), na faixa de 500 °C, o que pe rmite considerar um custo 
intermediário. 
 
 
4.3.3 Baterias 
 
 
A bateria tem a função de armazenar a energia elétrica sobressalente, quando a 
oferta de energia do painel é maior que a demanda da instalação. É utilizada 
36 
 
 
geralmente durante a noite ou em dias nublados, quando a incidência de radiação 
solar é insuficiente para uma geração significativa. Elas transformam a energia 
elétrica recebida durante seu carregamento em energia química, que pode ser 
armazenada em seu interior e quando necessário fazem a conversão contrária 
fornecendo novamente eletricidade para o sistema. Este processo é controlado pelo 
controlador de carga das baterias, o que não as deixa carregar além do seu limite a 
fim de evitar danos nas mesmas. 
 
As baterias mais indicadas para o uso em sistemas fotovoltaicos são as de chumbo-
ácido, geralmente agrupadas em um banco de baterias, dependendo da demanda 
da instalação. Em alguns casos esse tipo é considerado o menos eficiente, com a 
pior relação entre peso e energia. Em compensação, é a tecnologia cujo 
custo/benefício encontra-se mais vantajoso, já que o chumbo é um material barato. 
O processo de obtenção destas baterias é simples e a maior parte da matéria prima 
é proveniente de reciclagem. 
 
As baterias automotivas também são de chumbo-ácido, mas não são apropriadas 
para o sistema fotovoltaico, uma vez que se forem descarregadas, por várias vezes, 
abaixo de 20% da sua capacidade perdem suas características químicas e se 
tornam inutilizáveis, diminuindo a autonomia do sistema. 
 
A bateria mais utilizada então é a de chumbo-ácido do tipo descarga profunda 
selada (também conhecida como estacionária), a qual mesmo se for descarregada 
até 80% de sua capacidade máxima e recarregada novamente, todos os dias, pode 
durar por vários anos, conforme especificação do fabricante. Isso ocorre por causa 
da espessura de suas placas serem mais espessas que as convencionais. 
Essas baterias seladas requerem pouca manutenção, sendo necessário apenas 
conferir sempre o aperto dos terminais para que se mantenham livres de corrosão, a 
qual pode ser ocasionada, principalmente por mau contato elétrico. A figura abaixo é 
uma bateria de descarga profunda. 
 
 
37 
 
 
 
FIGURA 12 - Bateria de descarga profunda, usada em sistemas fotovoltaicos. 
 Fonte: http://www.electricasas.com/wp-content/uploads/2009/01/bateria2.jpg 
 
 
Baterias com esta topologia de construção são compostas por placas de chumbo e 
dióxido de chumbo, colocadas dentro de uma solução de ácido sulfúrico misturado 
com água. Quando se solicita corrente elétrica da bateria, conectando-se algum 
circuito elétrico entre seus terminais, ocorre uma reação química onde o ácido da 
solução dissolve o chumbo, gerando como produtos finais sulfato de chumbo e 
água. Durante o processo de carregamento, ocorre reação contrária, ocorrendo uma 
reconstrução das placas de chumbo e ácido sulfúrico ao estado inicial, lembrando 
que como as conversões não são perfeitas, a bateria vai perdendo a capacidade de 
se recarregar ao longo dos ciclos de carga e descarga. 
 
 
4.3.4 Controlador de carga 
 
 
O controlador de carga é o equipamento responsável pelo correto controle de carga 
das baterias. Durante o fornecimento de energia elétrica pelos painéis solares este 
equipamento detecta momentos em que a capacidade de fornecimento é maior que 
o consumo e direciona parte da corrente elétrica para as baterias, caso estas não 
estejam completamente carregadas. Durante o processo ele assegura o 
fornecimento correto de tensão e corrente dependendo das características da 
bateria. 
38 
 
 
 
Em sistemas mais modificados este componente assume a função também de 
controlar o fluxo de potências, entre a carga a ser alimentada e a rede da 
concessionária. Em momentos de baterias totalmente carregadas e que a produção 
supera o consumo, esta energia pode até mesmo ser vendida, dependendo da 
legislação vigente, contribuindo para a redução da conta de energia e gerando 
lucros. Quando a geração passa a ser insuficiente o equipamento chaveia a 
instalação para rede elétrica da concessionária fazendo com que não haja 
intermitência da energia elétrica. 
 
 
4.3.5 Inversor 
 
 
Por último temos o inversor, que transforma a tensão elétrica contínua fornecida 
pelas baterias e painel solar em alternada, que é o tipo fornecido pelas 
concessionárias e mais utilizado pelos aparelhos eletroeletrônicos. As figuras abaixo 
mostram as tensões contínuas e alternadas durante o processo de geração 
fotovoltaico. 
 
 
 
FIGURA 13 - Gráfico da tensão contínua fornecida 
pela bateria e painel solar. 
Fonte: Os autores 
 
39 
 
 
 
FIGURA 14 - Gráfico da tensão alternada na saída do 
inversor. 
Fonte: Os autores 
 
 
O Inversor é conhecido como dispositivo de estado sólido por não conter partes 
móveis, sendo totalmente eletroeletrônico. Trata-se de um equipamento bastante 
versátil, com aplicações em diversas funções. É comum sua utilização na indústria, 
para o acionamento e controle de motores elétricos. Em residências para a 
alimentação de computadores, através de “NO-BREAK” durante faltas de energia 
elétrica. 
 
O princípio da inversão de corrente, parte do pressuposto de transformar a corrente 
elétrica da entrada que é de natureza contínua em alternada em sua saída, com 
frequência e tensão compatíveis com os aparelhos a serem alimentados. 
Geralmente essa tensão é de 127 V ou 220 V e essa frequência 60 Hz, de acordo 
com o sistema nacional brasileiro. 
 
A partir do conceito de que a corrente alternada senoidal inverte sua polaridade duas 
vezes por ciclo, no tipo de inversor usado, utilizam-se as chamadas chaves 
eletrônicas, que trocam a polaridade do circuitovárias vezes por segundo de acordo 
com a frequência desejada, criando o efeito de uma corrente alternada. Estas 
chaves controladas podem ser de transistores1, convencionais IGBT’s, IGCT’s ou 
MOSFETs. 
 
1
 - Dispositivo eletrônico construído com material semicondutor que tem a função de controle de 
tensão e corrente elétrica, podendo funcionar como chave eletrônica ou impedância variável, operado 
através de aplicação de corrente elétrica controlada em sua base.É utilizado em praticamente todos 
os equipamentos eletrônicos. 
 
40 
 
 
 
FIGURA 15 - Esquema elétrico de um inversor trifásico conectado a painel fotovoltaico. 
Fonte: http://www.ufjf.br 
 
 
Além dos vários componentes possíveis de se utilizar para sua construção há 
também vários tipos de inversão, que são responsáveis diretamente pelo formato de 
onda em sua saída. O principal e mais usual é o PWM (por largura de pulso), onde a 
forma de onda é quadrada, aproximadamente semelhante à da rede, que é a 
senoidal. 
 
 
 
FIGURA 16 - Onda de tensão quadrada 
Fonte: Os autores 
 
41 
 
 
5 UTILIZAÇÃO DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS RESIDENCIAIS 
 
 
5.1 Esquema de montagem 
 
 
5.1.1 Painéis solares 
 
 
Os painéis fotovoltaicos são partes vitais dos sistemas de produção de energia 
elétrica fotovoltaica e são necessários alguns cuidados em sua instalação para 
garantir o máximo aproveitamento das características do equipamento e sua 
confiabilidade. A quantidade de painéis a ser instalada deverá ser estimada por 
projeto diante da sua aplicação, através da relação entre necessidade de 
fornecimento de determinada potência elétrica total e a nominal fornecida pelo 
painel. Estes devem ser fixados em local livre de sombreamento observando-se a 
variação da posição do sol ao longo das estações, evitando locais em que edifícios, 
vegetação e qualquer outro objeto possam obstruir a radiação solar direta, visto que 
isto pode reduzir desproporcionalmente a produção de energia elétrica. 
 
Para maior segurança, devem-se cobrir os painéis durante sua instalação para não 
haver a geração de tensões indesejadas em seus terminais que podem causar 
choque elétrico no instalador e como em toda instalação elétrica, as partes metálicas 
tem de ser devidamente aterradas na malha principal da instalação para garantir a 
segurança a pessoas que possam ter contato com o conjunto e a integridade 
material, protegendo os equipamentos também contra descargas elétricas mais 
severas. 
 
Considerando que as características elétricas onde se tem tensões baixas e 
correntes elevadas os demais componentes do sistema devem ser instalados com a 
menor distância possível para diminuição das perdas e da necessidade de 
cabeamento de seção maior que pode onerar os custos. O projeto da instalação e 
todos os procedimentos aplicados na execução devem estar de acordo com as 
normas cabíveis. 
42 
 
 
 
Em relação a fixação dos painéis solares um ponto importante é construção do 
suporte dos painéis. Ele deve oferecer robustez, com elevada resistência mecânica 
devendo ser capaz de resistir aos ventos que em determinadas partes do país 
podem vir a atingir até velocidades superiores a 100 km/h durante tempestades, 
caso contrário, há a possibilidade de danos ao equipamento e o arremesso sobre 
outros objetos ou pessoas. 
 
 
5.1.2 Direcionamento e inclinação dos módulos 
 
 
O correto posicionamento dos módulos se faz importante para gerenciamento da 
produção energética durante o ano e para fatores externos também não 
comprometerem sua eficiência. Devem-se seguir as regras abaixo: 
a) Não se recomenda que os painéis fiquem com inclinação inferior a 10° em relação 
ao plano horizontal devido à necessidade de escoamento de água, dificultar o pouso 
de pássaros e facilitar a retirada de materiais repousados sobre a cobertura do 
módulo através das chuvas ou ventos; 
b) No hemisfério sul, caso do Brasil, os painéis devem ser direcionados para o Norte 
geográfico, garantindo maior exposição média ao sol e durante o ano. A maior 
inclinação para esta direção melhora a produção de energia nos meses de inverno, 
mas prejudica a produção de energia nos meses de verão, sendo necessário um 
balanceamento adequado para que se obtenha a maior produção elétrica média 
possível; 
c) O ângulo de inclinação para o norte em relação ao plano horizontal é em função 
da localização geográfica, das características climáticas da região e também das 
características sazonais de consumo de energia elétrica da instalação atendida, 
sendo de 5° a 25° maior que a latitude local; 
 
 
 
 
43 
 
 
5.1.3 Instalação dos demais componentes 
 
 
a) Controlador de carga 
Ao conectá-lo ao sistema deve-se fazê-lo na seguinte ordem: bateria, painéis e 
cargas consumidoras. Para desconectá-lo seguir a ordem inversa conforme manual. 
Respeitar diagrama elétrico fornecido pelo fabricante atentando-se a polaridade que 
se não respeitada pode danificar definitivamente todo sistema. 
 
b) Central de controle 
Quando possível utilizar caixa para instalação ser instalados do controlador de 
carga, inversor, e disjuntores de proteção, abrigando os equipamentos e tornando 
seu acesso mais restrito. As proteções elétricas devem estar presentes para 
proteção não apenas dos sistema fotovoltaico em si mais também de toda instalação 
da residência em caso de curto circuitos o sobrecargas. A central deverá ser 
instalada o mais próximo possível do restante dos componentes, fixado a parede ou 
local plano e sólido. 
 
c) Baterias 
As baterias deverão ser instaladas em local abrigado, próximo a central de controle. 
Poderão ser instaladas em um armário metálico preso ao armário de controle ou 
separadas em um rack apropriado. O local de instalação também deve ser fresco e 
ventilado para não haver perigo de incêndio em caso de formação de gases. Os 
terminais, fiação e o eventual visor para observação do eletrólito deverão ser 
acessíveis para futuras inspeções. As conexões elétricas deverão ser protegidas 
com pasta antioxidante e estarem bem realizadas, as tornando livres de mau contato 
que pode danificar seus terminais e ocasionar problemas futuros na instalação. 
Onde houver a necessidade de várias baterias elas podem ser instaladas em série 
ou paralelo de acordo com as características de tensão do controlador de carga e 
inversor de tensão. 
 
 
 
 
44 
 
 
5.2 Interligação com a rede elétrica 
 
 
Além dos sistemas autônomos, principalmente rurais, onde a geração elétrica 
realizada pelos sistemas fotovoltaicos é totalmente separada da rede principal, há 
também sistemas interligados a rede elétrica convencional, que podem ser centrais 
de grande porte ou constituir a geração distribuída em instalações de pequeno porte. 
Este tipo de geração representa atualmente apenas uma fonte complementar ao 
sistema elétrico de grande porte ao qual estão conectados, visto sua potência ser 
muito menor que os demais meios de geração conectados. 
 
Para que ocorra essa interligação com a rede elétrica, todo o sistema deve estar 
conectado a inversores que contêm componentes e topologia adequada para 
realizar a interface com a rede elétrica, ou equipamentos dedicados a este fim. Os 
aparelhos devem possuir dispositivos especiais para não inserir perturbações e 
outros efeitos indesejados na rede, possuindo sistema anti ilhamento2, filtros contra 
inserção de distorção harmônica, saída de corrente elétrica compatível com a rede 
em que está conectado, proteções contra sub e sobretensões, sobrecorrente e 
curtos circuitos, dentre outras, de acordo com as normas vigentes. Isto é muito 
importante para não ocorrer perturbações que venham a comprometer o 
fornecimento elétrico de todasinstalações conectadas a esta rede ou danos ao 
equipamentos de geração. 
 
 
5.2.1 Grandes centrais 
 
 
No Brasil, a implantação de grandes centrais fotovoltaicas está atrasada em relação 
aos demais países, somente vindo a ocorrer a instalação da primeira no ano de 
2011. A usina solar de Tauá é a primeira grande central brasileira, atualmente 
 
2
- Sistema que protege a instalação de desconexão da rede elétrica da concessionária, evitando 
alteração das propriedades elétricas pela perda de referência da rede, operação isolada e possível 
desabastecimento em momentos de baixa geração. 
45 
 
 
contando com capacidade de geração de 1 MW, capaz de atender 
aproximadamente 1.500 famílias, e conectada ao Sistema Interligado Nacional 
(SIN), sendo operada pela empresa MPX Energia S.A.. Instalada na cidade de Tauá, 
a 344 km de Fortaleza, iniciou suas operações em julho de 2011. 
 
Atualmente a central é composta por 4.680 painéis, distribuídos em uma área de 
12.000 m². A conexão entre a produção elétrica e o SIN é realizado por meio de 
subestação pertencente à concessionária de energia elétrica do Ceará, a Coelce. 
Apesar do início recente das operações já há planos para expansão da capacidade 
instalada para 5 MW e a área destinada a suas instalações permite a expansão para 
até 50 MW. A figura 17 apresenta a visão aérea da usina solar Tauá. 
 
 
 
 FIGURA 17 - Usina solar Tauá 
 Fonte: www.globo.com 
 
 
Estas centrais fornecem potência elétrica à rede durante o período de insolação, 
sendo desprovidas de métodos de armazenamento em grande escala, o que seria 
inviável financeiramente. Assim, durante a noite ainda é necessário a utilização de 
meios tradicionais de produção para suprir a demanda da rede. Os equipamentos 
responsáveis por realizarem o gerenciamento da produção são inversores 
comutados pela rede para evitar a operação isolada, equipados com seguidor de 
ponto de máxima potência, otimizando ao máximo o aproveitamento da energia 
gerada pelos painéis. 
 
46 
 
 
A figura abaixo mostra o diagrama esquemático de uma central fotovoltaica e sua 
conexão com a rede elétrica. 
 
 
 
 FIGURA 18 - Diagrama esquemático de uma central fotovoltaica 
 Fonte: Câmara, 2011 
 
 
A topologia adotada para construção destas centrais depende das necessidades 
locais e potência da instalação. Esta pode ser através de um único inversor, 
centralizando a produção dos painéis principalmente onde a instalação não prover 
grande potência instalada para contenção de custos ou distribuindo a produção 
entre vários inversores, o que agrega maior confiabilidade e disponibilidade, no caso 
de algum equipamento vier a apresentar defeito, os demais mantém o sistema ativo. 
47 
 
 
 
FIGURA 19 - Configurações de centrais fotovoltaicas 
com um (a) ou vários inversores (b) 
Fonte: Markvart (1994) 
 
 
Grandes centrais fotovoltaicas conectadas à rede têm desvantagens em relação aos 
sistemas de menores proporções, por ocuparem grandes áreas, muitas vezes 
exclusivas, estarem geralmente afastadas do centro de consumo, necessitando de 
sistema de transmissão, distribuição e subestações, reduzindo uma de suas maiores 
vantagens em relação aos meios tradicionais de geração elétrica, que é a redução 
de investimentos com infraestrutura elétrica de transmissão, distribuição e operação, 
além de aumentos de perdas elétricas neste processo. Apesar disso seu uso é 
recomendável visto que se trata de uma energia limpa, renovável e não impacta em 
grandes alterações do ambiente para ser instalada. 
 
 
 
 
 
48 
 
 
5.2.2 Produção distribuída 
 
 
A produção distribuída é caracterizada por sistemas de pequeno porte instalados 
diretamente nas proximidades do centro consumidor e conectados à rede elétrica, 
geralmente é encontrada em cobertura de edificações, podendo também estar 
presente em estacionamentos, estádios ou áreas livres ou qualquer outro local em 
que haja condições técnicas e ambientais favoráveis. Atualmente é o tipo mais 
comum e vantajoso do uso de energia fotovoltaica. A Figura abaixo mostra o 
esquema de uma residência com sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica. 
 
 
 
FIGURA 20 - Esquema de residência com sistema 
interligado à rede elétrica 
Fonte: http://www.ecodebate.com.br 
 
 
Nestes tipos de instalação, os geradores fotovoltaicos são dimensionados para 
atender a demanda parcialmente ou totalmente, analisando-se o custo/benefício 
para escolha da melhor forma, pois quando se tem um consumo elétrico maior que a 
eletricidade produzida pelos módulos, à rede a qual o sistema está conectado irá 
49 
 
 
fornecer a energia para o atendimento das suas necessidades. Em contrapartida, 
quando o consumo elétrico for menor que a capacidade de produção, o excedente é 
inserido na rede de distribuição da concessionária seguindo as regras impostas pela 
legislação vigente. Os medidores de energia devem ser dotados de tecnologia capaz 
de fornecer a informação a cerca da quantidade de energia consumida e fornecida 
para a concessionária, para verificação dos valores a serem pagos ou recebidos da 
desta. 
 
Uma das principais vantagens de aplicação deste tipo de sistema consiste no fato de 
a geração elétrica ficar nas proximidades da carga minimizando as perdas nas redes 
de transmissão e distribuição além de reduzir a necessidade de investimentos por 
parte de concessionárias e governo na ampliação infraestrutura elétrica existente. 
Além disto, não há necessidade de grandes áreas exclusivas para geração elétrica 
como nas hidroelétricas, por exemplo, uma vez que produção e distribuição de 
energia elétrica são integradas a edificação. 
 
Nos locais de grande concentração de edificações comerciais, há principalmente a 
vantagem da coincidência de produção com a maior demanda de energia elétrica. 
Durante o período de maior consumo durante o dia, principalmente com a 
alimentação de aparelhos de ar condicionado e computadores, é o período de 
produção máxima dos módulos fotoelétricos, diminuindo parte da energia consumida 
da rede da concessionária. 
 
5.3 Custos de instalação 
 
 
Para análise de custos de instalação e manutenção foi consultada a empresa “Minha 
Casa Solar”, a qual nos forneceu orçamento para instalação de tal sistema em 
residência cuja carga instalada pode ser verificada abaixo: 
 
 
 
 
50 
 
 
TABELA 1 - Tabela de cargas da residência 
Quantidade Equipamento Potência 
1 Computador 500W 
18 Lampadas fluorescentes 15W cada 
2 Chuveiros 6500W cada 
1 Aparelho de DVD 15W 
1 Aspirador de pó 1200W 
1 Batedeira 200 W 
1 Ferro de passar roupas 1200 W 
1 Fogão 25W 
1 Geladeira 200 VA 
1 Lampada fluorescente 20W 
1 Liquidificador 400 W 
1 Microondas 1200W 
1 Microsistem 12W 
1 Mini sistem 60W 
1 Minisistem 80W 
1 Notebook 60W 
1 Secador de cabelos 1300W 
1 Tanquinho 500W 
1 Telefone sem fio 4W 
1 Televisão 68W 
1 Televisão 80W 
1 Televisão 86W 
1 Video game 120W 
 Fonte: Os autores 
 
A residência em questão possui quatro moradores e fica localizada em região de 
classe média, apresentando um consumo médio mensal conforme gráfico que pode 
ser verificado abaixo: 
51 
 
 
 
FIGURA 21 - Consumo médio mensal em kW/h 
Fonte: Fatura CEMIG 
 
 
O orçamento para atender esta demanda exceto os chuveiros, ficou em R$ 
12.992,00, conforme segue anexo a este trabalho. Os valores elevados destes 
equipamentos devem-se principalmente ao fato de serem todos importados, o que 
onera os custos com transporte e pagamento de taxas alfandegárias, chegando a 
dobrar seu valor final. 
 
 
TABELA 2 - Orçamento para instalação do sistema fotovoltaico na residência 
EquipamentosQuant. Valor unit. Valor total 
Painel Solar Fotovoltaico Policristalino de 
140W Kyocera Solar 6 R$ 855,00 R$ 5.130,00 
Bateria Estacionária Freedom DF2500 
150Ah/165Ah 6 R$ 679,00 R$ 4.074,00 
Controlador de carga ou descarga de 60A 
(12V/24V/48V) Morningstar 1 R$ 1.489,00 R$ 1.489,00 
Inversor de Energia Profissional de 3000W 
Wagan Tech 1 R$ 2.299,00 R$ 2.299,00 
TOTAL R$ 12.992,00 
Fonte: Minha Casa Solar 
 
 
A instalação, deve ser realizada somente por profissional habilitado e com 
treinamento específico para a configuração e disposição correta dos dispositivos. 
52 
 
 
5.4 Custos de Manutenção 
 
 
Os sistemas de produção de energia elétrica fotovoltaicos são confiáveis e exigem 
pouca manutenção. Essa consiste principalmente na limpeza periódica dos painéis, 
inspeção do sistema em geral para detecção de anormalidades nos componentes 
que o compõe e sua fiação. Em caso de necessidade deve ser feita a substituição 
das baterias danificadas. 
 
A poeira acumulada nos painéis diminui consideravelmente a geração elétrica 
causando o mesmo efeito do sombreamento, mas é de fácil retirada, sendo muitas 
vezes totalmente removida durante as chuvas, demandando atenção especial em 
regiões de alto índice de poluição. Em algumas regiões, problema mais comum 
encontrado é o acúmulo de fezes de pássaros, que pode ser resolvido com a 
instalação de dispositivos na parte superior dos módulos próprios para impedir o 
pouso das aves. A lavagem dos painéis, caso se faça necessário, deve ser feita 
durante período de baixa insolação ou à noite para não se quebrar o vidro de 
proteção pelo choque térmico do contato da água com o vidro quente o que pode o 
inutilizar. 
 
Como as baterias têm uma vida útil estimada entre 3 e 5 anos, é necessária a troca 
para manter a continuidade do fornecimento em períodos de produção insuficiente. 
No caso de instalações não interligadas à rede, dependendo de sua magnitude, a 
troca dessas torna a manutenção cara em relação a outros em que não é necessário 
esse tipo de processo, pois elas são responsáveis por cerca de metade do valor de 
implementação de sistemas dotados de acumuladores de energia. 
 
Vale lembrar que com o aumento no uso da energia fotovoltaica, os custos 
envolvidos tendem a cair, visto que haverá fabricação em grande escala de todos os 
componentes. Caso o Brasil se torne fabricante de componentes não existirá mais a 
aplicação de taxas alfandegárias, diminuindo o preço dos módulos solares e o 
provável surgimento de empresas especializadas no ramo. 
 
53 
 
 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
6.1 Panorama brasileiro de sistemas fotovoltaicos interligados a rede 
 
 
Segundo o Grupo Setorial de Sistemas Fotovoltaicos da ABINEE (Associação 
Brasileira de Indústria Elétrica e Eletrônica), no Brasil, as estimativas mais aceitas 
davam conta de uma capacidade instalada acumulada de sistemas fotovoltaicos, até 
o final de 2011, seria de aproximadamente 31,5 MW instalados no país, sendo 30 
MWp em sistemas não conectados à rede, e 1,5 MW conectados 
 
O Brasil não verá surgir, tão cedo, grandes "fazendas" de captação de energia solar 
para geração centralizada de eletricidade, como as que já existem nos Estados 
Unidos, Ucrânia, China e, principalmente, na Alemanha. 
 
A geração fotovoltaica - pela qual a luz do Sol é convertida diretamente em energia 
elétrica - deve ganhar espaço na matriz brasileira nos próximos anos, mas de modo 
mais sutil. 
De acordo com Roberto Meira Júnior, coordenador-geral de Fontes Alternativas e 
Renováveis do Ministério das Minas e Energia (MME), "a previsão [no Brasil] é 
adotar o modelo de geração distribuída", no qual os painéis fotovoltaicos são 
instalados nos telhados de casas ou outros tipos de edifício, gerando eletricidade de 
baixa ou média tensão que é, então, inserida na rede, e não o modelo de geração 
centralizada, no qual grandes áreas de solo são cobertas por painéis solares. 
 
"A energia fotovoltaica vai acontecer no Brasil", disse ele, ao falar durante o 4º 
Congresso Brasileiro de Energia Solar e 5ª Conferência Latino-Americana da 
Sociedade Internacional de Energia Solar, evento realizado no Memorial da América 
Latina na última semana. "Mesmo porque, a lei exige a diversificação das fontes. 
Mas a mesma lei também exige modalidade tarifária, e a fotovoltaica impacta na 
tarifa". 
54 
 
 
 
Meira Júnior disse ainda que o governo não pretende realizar, por ora, um leilão 
para compra de energia fotovoltaica, embora acrescentando que algo assim poderá 
ocorrer no "médio prazo", sem dar mais detalhes. 
 
Como pôde ser verificada ao longo deste trabalho a energia fotovoltaica tem se 
mostrado bastante promissora em complemento ou até mesmo em substituição a 
fontes tradicionais de geração de energia elétrica, visto que sua fonte é inesgotável 
e durante sua operação não é gerado nenhum dano ambiental e nem poluição. Por 
falta de incentivos governamentais e divulgação dos benefícios para as pessoas, 
ainda não há uma instalação em grande escala de energia solar nas unidades 
habitacionais. 
 
Este panorama vem mudando aos poucos ao longo do tempo, com a corrida para 
adoção cada vez maior de energias limpas e renováveis, para diminuição de 
impactos ambientais e também com novas pesquisas que tem aumentado a 
eficiência dos painéis solares e facilitado a fabricação destes, diminuindo os custos 
de fabricação e aumentando o apelo à sua utilização. 
 
A aplicação de sistemas fotovoltaicos vem apresentando crescimento acentuado no 
cenário mundial. Muitos países, com destaque para Alemanha, incorporaram a 
energia solar à sua matriz energética e implantaram políticas nacionais de incentivos 
a essa fonte e legislações de acordo com as características locais e tecnologia 
vigente. 
 
As pequenas centrais presentes em edificações têm se mostrado eficientes. Estas 
como geralmente estão próximas ao centro consumidor minimizam as perdas 
elétricas de transmissão e distribuição, reduzindo também os investimentos 
necessários em linhas de transmissão. São também sistemas de elevada 
confiabilidade e a necessidade de manutenção é quase insignificante, se limitando a 
limpeza dos painéis e/ou troca das baterias em sistemas que as possuam. Em locais 
de grande concentração de pontos comerciais, o pico de geração coincide com os 
horários de maior demanda, reduzindo a necessidade de energia elétrica fornecida 
55 
 
 
diretamente pela concessionária, não sobrecarregando a rede elétrica da 
concessionária e gerando redução de custos provenientes desta iniciativa. 
 
Em relação à aplicação em residências, foco de estudos deste trabalho, a instalação 
destes têm se mostrado viável mesmo com os custos elevados de aquisição. 
Segundo o Sr. Thiago da empresa Minha Casa Solar, estima-se que dependendo 
dos hábitos de consumo dos moradores, a recuperação do valor investido acontece 
entre 5 a 10 anos. 
 
Uma vez que os módulos solares possuem baixa potência unitária, é recomendável 
que não os utilizem para alimentar chuveiros. Para aquecimento de agua por meio 
da energia solar são utilizados sistemas solares que usam a circulação da agua por 
meio de densidade em função da temperatura. O consumo de energia de toda a 
residência proveniente da rede elétrica convencional pode vir a se tornar 
praticamente nulo com a adoção simultânea de sistemas de aquecimento de água e 
fotovoltaicos. Por isso, seria de extrema importância iniciativas governamentais para 
tentativa de popularização de sistemas fotovoltaicos principalmente para famílias de 
baixa renda, que ficam impossibilitadas de comprá-los atualmente devido aos custos 
relacionados. 
 
O custo total de instalação tomado como base uma residência de classe média, com 
carga instalada de aproximadamente 10,0 kW, de acordo com proposta comercial 
(vide