Apostila de Energia Eólica e Solar

Prévia do material em texto

Energia Eólica e Solar
W
B
A
0
5
2
0
_
V
1.
0
2/220
Energia Eólica e Solar
Autoria: Prof. José Paulo Diogo Júnior
Como citar este documento: DIOGO JÚNIOR, José Paulo. Energia Eólica e Solar. Valinhos: 2017.
Sumário
Apresentação da Disciplina 04
Unidade 1: Noções Gerais sobre Energia Solar 05
Assista a suas aulas 21
Unidade 2: Conceitos em Energia Solar 28
Assista a suas aulas 48
Unidade 3: Aplicabilidades da Energia Solar 55
Assista a suas aulas 78
Unidade 4: Particularidades da Energia Solar 87
Assista a suas aulas 107
2/220
3/2203
Unidade 5: Conceitos em Energia Eólica 114
Assista a suas aulas 132
Unidade 6: Princípios do Funcionamento 139
Assista a suas aulas 160
Unidade 7: Aplicabilidades: Energia Eólica 167
Assista a suas aulas 185
Unidade 8: Particularidades da Energia Eólica 193
Assista a suas aulas 213
Sumário
Energia Eólica e Solar
Autoria: Prof. José Paulo Diogo Júnior
Como citar este documento: DIOGO JÚNIOR, José Paulo. Energia Eólica e Solar. Valinhos: 2017.
4/220
Apresentação da Disciplina
O conhecimento sobre as diversas fontes de 
energia existentes e também suas formas 
de serem coletadas, utilizadas e armazena-
das é de extrema importância para o pro-
fissional que se interessa pelas alternativas 
energéticas. Atualmente, muito se discute 
sobre o consumo de energia proveniente de 
fontes não renováveis, como de petróleo e 
nuclear; e o aumento do uso de fontes reno-
váveis para substituí-los, mitigando, assim, 
o impacto ambiental causado pela geração 
de energia. 
Entre as fontes de energia renováveis, des-
tacam-se a solar e a eólica, pois são utiliza-
das há séculos pela humanidade, desde a 
era feudal e colonial, sendo abundantes por 
ter diversos locais disponíveis para sua cap-
tação. A energia solar sempre foi necessária 
para a evaporação da água, mantendo o ci-
clo natural de rios, e é também crucial para 
o processo de fotossíntese, que garante o 
crescimento de plantas, alimentando ani-
mais e organismos que estão na base da ca-
deia alimentar; enquanto o vento, conven-
cionalmente, representa uma força motriz 
utilizada em barcos com velas para locomo-
ção e moinhos de vento para a produção de 
farinha.
Nesta disciplina, além de contextualizar e 
explicar conceitos sobre energia solar e eó-
lica, vamos também entender conceitos de 
captação e uso dessas energias para a área 
residencial, comercial e industrial. Indepen-
dentemente do caminho que deseja seguir, 
é essencial o entendimento sobre produção, 
captação e uso de energia solar e eólica.
5/220
Unidade 1
Noções Gerais sobre Energia Solar
Objetivos
1. Apresentar a disciplina, expondo as 
características do sol.
2. Discorrer sobre as formas de energia e 
sua condução.
3. Exemplificar as reações químicas que 
ocorrem no sol.
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar6/220
Introdução 
No nosso sistema solar, o Sol pode ser con-
siderado o astro mais importante, pois é o 
responsável pela manutenção natural do 
ecossistema terrestre através da radiação 
para o planeta Terra. O Sol é constituído 
predominantemente por hidrogênio e hélio, 
sendo que através da fusão de seus núcle-
os em isótopos (deutério e trítio) ocorre a 
emissão de luz e energia.
A energia solar é enviada apenas de uma 
forma para a Terra, mas ela pode ser capta-
da e utilizada de diversos modos, por exem-
plo, energia elétrica ou térmica. A luz é uma 
forma de onda eletromagnética, dessa for-
ma não necessita de substâncias para sua 
transmissão. A luz tem uma velocidade, que 
foi denominada por velocidade da luz, equi-
valente aproximadamente a 300 000 m/s, 
sendo reconhecida como a maior velocida-
de a ser atingida.
A energia solar vem sendo empregada há 
muito tempo como forma térmica por meio 
de aquecedores solares, pois, por conta do 
custo de produção e instalação, consegue 
ser acessível e gerar um grande impac-
to positivo na conta de energia elétrica do 
consumidor.
Já a energia solar como forma de produção 
de energia elétrica vem sendo utilizada ex-
clusivamente na área de pesquisa e tecno-
logia por conta dos altos custos de produção 
e baixos rendimentos. A grande maioria do 
uso de energia solar tem sido em satélites, 
por ser uma fonte permanente de energia; 
porém, com o avanço da tecnologia, hoje 
é possível produzir painéis solares com um 
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar7/220
custo menor e com maior eficiência, fazen-
do com que se tornem uma excelente opção 
para uso comercial e industrial. Alguns paí-
ses já utilizam essa tecnologia aliada a con-
centradores solares, que tentam assim au-
mentar ainda mais a eficiência dos painéis 
solares.
1. Sol 
Segundo pesquisas realizadas por diversos 
astrônomos, o Sol é uma entre bilhões de 
estrelas presentes no universo, porém, en-
tre todas elas, é a mais perto do planeta Ter-
ra. O Sol é uma esfera de gás incandescente 
na qual, em seu interior, acontecem diversas 
reações termonucleares. O seu estudo é de 
extrema importância, pois pode ser utiliza-
do como base em diversas áreas da ciência.
1.1 Características do Sol
Embora o Sol possa parecer só mais uma es-
trela no espaço, seu brilho aparente é 200 
bilhões de vezes maior que o da estrela Si-
rius, porém, suas características são co-
muns entre as estrelas, como pode ser visto 
na Tabela 1.1.
Para saber mais
Em nossa história, já foram realizados alguns tes-
tes envolvendo armas de fusão nuclear, como em 
1952, quando os Estados Unidos da América lan-
çaram a primeira bomba atômica de hidrogênio 
denominada “Mike”; chegou-se a conclusão de 
que ela possuía uma potência mil vezes maior que 
a bomba de Hiroshima (ZERO HORA, 2016).
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar8/220
Tabela 1.1| Principais características do sol
Massa
Raio 695 500 km 
Massa específica média
Distância
Luminosidade
Temperatura efetiva
Temperatura central
Composição química 
principal (mol)
Hidrogênio = 91,2%
Hélio = 8,7%
Oxigênio = 0,078%
Carbono = 0,043%
Fonte: adaptado de Oliveira e Saraiva (2016).
O Sol gera aproximadamente 1366 W/m2 ao 
ano, isso é aproximadamente o equivalente 
a queimar 7x1020 litros de gasolina por se-
gundo, ou seja, 10 milhões de vezes a pro-
dução anual de petróleo na Terra. Para gerar 
toda essa energia, o Sol transforma aproxi-
madamente 600 milhões de toneladas de 
hidrogênio em hélio por segundo.
Para saber mais
A Estrela Sirius, muitas vezes denominada por 
“Estrela Canina”, consta nos registros astronômi-
cos mais antigos e está somente a 8,7 anos luz da 
Terra (MARRACCINI, 2000).
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar9/220
1.2 Reações Químicas no Sol
A fusão nuclear, que é exatamente o con-
trário da fissão, é a união de dois ou mais 
núcleos pequenos e leves que formarão um 
núcleo maior, resultando na liberação de 
uma quantidade considerável de energia. 
Essa reação que ocorre no Sol tem como re-
agentes o Hidrogênio e seus isótopos, for-
mando produtos com maior massa, como o 
Hélio (He4) e pósitrons (β). Para que essa re-
ação ocorra, é necessária uma quantidade 
de energia, sendo esta provida de tempe-
raturas extremamente elevadas presentes 
no Sol. Em síntese, Cecatto (2010) ilustra a 
reação nuclear por:
Link
A NASA mantém um canal na internet com ima-
gens da Terra vindas da Estação Espacial Inter-
nacional (ISS) ao vivo. USTREAM. ISS HD Earth 
Viewing Experiment. Disponível em: <http://
www.ustream.tv/channel/iss-hdev-paylo-
ad>. Acesso em: 10 maio 2017.
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar10/220
Entretanto, essa reação consome muita 
energia do Sol, fazendo com que somente 
ela não seja compensatória, por isso a fusão 
dos isótopos de Hidrogênio,deutério ( H21 ) e 
trítio ( H31 ) torna-se extremamente necessá-
ria, podendo essas reações liberarem dez ve-
zes mais energia que uma fissão nuclear. As 
reações químicas estão ilustradas a seguir:
Link
O Sol apresenta um potencial de energia imen-
surável. Estima-se que, internamente, em um se-
gundo, há a produção de energia pelo Sol numa 
quantidade superior à já utilizada pela humanida-
de em toda a sua existência. Informações e curio-
sidades podem ser vistas em “Vantagens e des-
vantagens da energia solar”. Nas reações de fu-
são dos núcleos de hidrogênio, 4 bilhões de quilos 
de matéria por segundo são convertidos à medida 
que matéria é convertida em energia. Disponível 
em: <https://www.portal-energia.com/van-
tagens-e-desvantagens-da-energia-solar/>. 
Acesso em: 2 jun. 2017.
Link
Os neutrinos são gerados através de reações em 
cadeia próton-próton. Teorizados em 1930 por 
Wolfgang Pauli (1900-1958), ainda são motivos de 
muito estudo. CICLO Próton-Próton. 3 set. 2014. 
Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/evol/
reacoes/reacoes.htm> Acesso em: 30 abr. 2017.
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar11/220
Existem diversas formas de visualizar a se-
quência que leva o Hidrogênio a ser trans-
formado em Hélio. Contudo, algumas rea-
ções são excluídas pelas leis de conserva-
ção, são elas:
• Lei da conservação de cargas.
• Número de Bárions (prótons e nêu-
trons).
• Lei da conservação da energia.
As reações de queima do Hidrogênio são 
conhecidas por serem extremamente vio-
lentas e energéticas, por estarem na pre-
sença de oxigênio. No espaço, essa reação 
torna-se impossível de acontecer por conta 
da ausência do oxigênio, por isso o hidro-
gênio no Sol sofre o processo de fusão. O 
resultado da queima do hidrogênio na pre-
sença do oxigênio é a água, enquanto na fu-
são, a queima do hidrogênio na ausência do 
oxigênio gera o elemento químico Hélio.
Inicialmente imaginados por Wolfgang Pau-
li, a reação dominante em cadeia próton-
-próton I (ppI). Existe também outra reação 
próton-próton, conhecida como reação em 
cadeia próton-próton II (ppII), responsável 
por 15% da energia produzida pelo Sol. Essa 
reação pode ser vista a seguir:
É possível perceber que, na primeira reação, 
é gerada radiação gama (γ), que é uma onda 
eletromagnética com carga e massa nulas, 
que emite continuamente calor e tem capa-
cidade de ionizar o ar tornando-o um con-
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar12/220
dutor elétrico. Na segunda reação, tem-se a 
formação de um neutrino (v).
2. Formas de Energia 
A energia é responsável pela realização de 
trabalho, em outras palavras, qualquer sis-
tema que esteja realizando algum tipo de 
movimento é uma forma de trabalho, o qual 
pode ser positivo ou negativo. A energia 
nunca é gasta, ela sempre será consumida 
e transformada em outra forma de energia. 
Existem vários tipos de energia, por exem-
plo:
• Cinética: energia associada ao movi-
mento.
• Mecânica: energia relacionada ao tra-
balho.
• Térmica: energia associada a tempe-
ratura de objetos e fluidos.
• Elétrica: energia utilizada para uso em 
equipamentos.
• Química: Energia armazenada, geral-
mente em baterias.
• Nuclear: energia proveniente da fusão 
ou fissão nuclear.
A fissão nuclear é muito utilizada em rea-
tores nucleares com o elemento químico 
Urânio. Ele é enriquecido com raios gama 
e, ao ser disposto em um reator com bar-
ras de carbono, gera um diferencial elétrico, 
gerando assim energia elétrica. Esse modo 
energético “quebra” o urânio em outros di-
versos elementos químicos; ao contrário do 
Sol, que gera sua energia através da fusão 
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar13/220
nuclear, unindo átomos menores gerando 
elementos químicos maiores e mais pesa-
dos.Toda a energia gerada por essa fusão é 
enviada para todas as direções, sendo par-
te dela transferida para a Terra na forma de 
energia térmica. 
2.1 Transmissão de Energia
Existem três formas de transmissão de ca-
lor, sendo elas a condução, convecção e ra-
diação. A condução processa-se nos corpos 
em repouso, de tal forma que as partículas 
constituintes da matéria encostadas umas 
nas outras transferem calor através da agi-
tação molecular.
A convecção é a forma de transmissão de 
energia através de correntes de substân-
cias. Para que ela ocorra, é necessário que 
as moléculas fiquem encostadas durante 
um breve momento na fonte de calor, ge-
rando assim um fluxo ou uma corrente. Essa 
forma de transmissão só ocorre em fluidos 
em movimento, independentemente se o 
fluxo é laminar ou turbulento.
A radiação térmica pode ocorrer no vácuo, 
isso significa que não são necessárias par-
tículas para que essa transferência de ca-
lor aconteça; isso ocorre porque a radiação 
térmica se propaga através de ondas eletro-
Para saber mais
A distância entre a Terra e o Sol é de 149,6 mi-
lhões de quilômetros, fazendo com que a luz solar 
demore cerca de oito minutos para chegar a Terra 
(TODA MATÉRIA, 2016).
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar14/220
magnéticas, de maneira semelhante às ondas de rádio, às radiações luminosas, aos raios X, entre 
outros. Dessa forma, para radiação, apenas seu comprimento de onda, também conhecido como 
lambda (λ), importa. Como podemos ver na Figura 1.1, o comprimento de onda do espectro ele-
tromagnético é inversamente proporcional a sua energia, ou seja, quanto menor o comprimento 
da onda, maior será sua energia.
Figura 1.1 | Relação do comprimento de onda pela energia da radiação térmica
Fonte: Leopoldino (2012).
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar15/220
A faixa de comprimentos de onda encon-
trados na radiação térmica é de 0,1 até 100 
µm, sendo essa faixa dividida em outras 
três: ultravioleta, visível e infravermelho. A 
intensidade da radiação é uma relação di-
reta com a temperatura da superfície emis-
sora, utilizando para comparação o Sol e 
uma lâmpada. O Sol tem uma temperatu-
ra de superfície na ordem de 10 000 °C e 
a maior parte de sua energia emitida com 
comprimento de onda menor que 3 µm, en-
quanto o filamento de lâmpada a 1 000 °C 
emite 90% de sua radiação em uma faixa 
de comprimento de onda entre 1 e 10 µm. 
Desse modo, pode-se concluir que qualquer 
material a uma temperatura acima do zero 
absoluto (“0 K”) mantém uma transmissão 
de calor por radiação térmica em sua super-
fície (SILVA, [s.d.]).
Link
A única forma de energia térmica solar que con-
segue chegar à Terra é a radiação, pois há vácuo 
entre o Sol e a Terra. Veja: MECANISMOS de trans-
ferência de calor. Disponível em: <http://fisica.
ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap2/cap2-9.
html>. Acesso em: 10 maio 2017.
Para saber mais
A maioria da radiação infravermelha emitida pela 
Terra é absorvida por dióxido de carbono e vapor 
de água e é irradiada de volta para o planeta ou 
espaço exterior, sendo a irradiação que volta para 
nós conhecida por efeito estufa.
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar16/220
Glossário
Escoamento laminar: um fluxo de um fluido no qual existe um mínimo de agitação das várias 
camadas do fluido. 
Escoamento turbulento: um escoamento de um fluido em que as partículas se misturam de for-
ma não linear. 
Radiação alfa (α): partículas carregadas por dois prótons e dois nêutrons, podendo ser conside-
radas núcleos de hélio. Apresentam carga “+2” e número de massa “4”. 
Radiação beta (β): partículas de elétrons, pois apresentam carga “-1” e número de massa “0”. 
Radiação gama (γ): ondas de radiação que têm um comprimento de onda que varia de 0,005 a 
0,5 Å. Possuem carga e massa nulas.
Questão
reflexão
?
para
17/220
Ao longo desse tema, você viu como o Sol tem uma par-
ticipação importantena manutenção da Terra. Reflita 
sobre este assunto escolhendo um ou mais objetos a 
sua volta tentando identificar a participação da energia 
solar de forma direta ou indireta para a produção deste 
objeto.
18/220
Considerações Finais
• O Sol é de extrema importância para a manutenção da fauna e da flora da 
Terra.
• A energia gerada pelo Sol é muito maior que a consumida por todos no pla-
neta Terra.
• As reações químicas que ocorrem no Sol geram diversos elementos quími-
cos.
• Existem vários tipos de energia, cada uma com suas vantagens e desvanta-
gens.
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar19/220
Referências
CARACTERÍSTICAS do Sol. Toda Matéria, 2016. Disponível em: <https://www.todamateria.com.
br/caracteristicas-do-sol/>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
CECATTO, Jose Roberto. O Sol. In: MILONE, André de Castro et al.Introdução à Astronomia e As-
trofísica. São José dos Campos: – INPE, 2003. Disponível em: <http://www.das.inpe.br/ciaa/pdfs/
capitulo4.pdf>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
CICLO Próton-Próton. 3 set. 2014. Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/evol/reacoes/reacoes.
htm> Acesso em: 30 abr. 2017.
LEOPOLDINO, Karlo.  Visão além do alcance.  O Fantástico da Física, 20 out. 2012. Dispo-
nível  em:  <http://ofantasticodafisica.blogspot.com.br/2012/10/visao-alem-do-alcance.
html>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
MARRACCINI, Graziela. Sirius Astrology. jun. 2000. Disponível em: <http://www.astrosirius.com.
br/aestrela.htm>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
MECANISMOS de transferência de calor. Disponível em: <http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/
cap2/cap2-9.html>. Acesso em: 10 maio 2017.
OLIVEIRA FILHO, Kepler de Souza; SARAIVA, Maria de Fátima Oliveira. O sol: a nossa estrela. 2016. 
Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/esol/esol.htm>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
Unidade 1 • Noções Gerais sobre Energia Solar20/220
SILVA, Castro. Fenômenos dos Transportes. Notas de Aula. S.l.: Universidade Federal do Vale do 
São Francisco, s.d. Disponível em: <http://www.univasf.edu.br/~castro.silva/disciplinas/FT/Apos-
tila_Transcal_Mecfluidos.pdf>. Acesso em: 10 maio 2017. 
USTREAM. ISS HD Earth Viewing Experiment.. Disponível em: <http://www.ustream.tv/channel/
iss-hdev-payload>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
VANTAGENS e desvantagens da energia solar. Portal Energia, 5 jan. 2016. Disponível em: <ht-
tps://www.portal-energia.com/vantagens-e-desvantagens-da-energia-solar/>. Acesso em: 2 jun. 
2017. 
 ZERO HORA. Bomba H, infinitamente mais poderosa que Hiroshima. 2016. Disponível em:<http://
zh.clicrbs.com.br/rs/noticias/noticia/2016/01/bomba-h-infinitamente-mais-poderosa-que-hiro-
shima-4945383.html>. Acesso em: 30 abr. 2017. 
21/220
Assista a suas aulas
Aula 1 - Tema: Noções Gerais sobre Energia So-
lar. Bloco I
Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/
pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f-
1d/78392a647a37a9f0a3b475051b8bfd86>.
Aula 1 - Tema: Noções Gerais sobre Energia Solar. 
Bloco II
Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/pA-
piv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/e2e-
7c508d283357fafc694e2405636bf>.
22/220
1. Assinale a alternativa correta. No Sol, quando ocorre a fusão do Hidrogê-
nio, boa parte deste é transformado em qual elemento químico?
a) Hélio (He).
b) Urânio (U).
c) Cromo (Cr).
d) Criptônio (Kr).
e) Níquel (Ni).
Questão 1
23/220
2. Assinale a alternativa que apresenta o valor aproximado da massa do 
Sol.
a) 2×1030 kg.
b) 10×1030 kg.
c) 3×108 kg.
d) 8×108 kg.
e) 30×102 kg.
Questão 2
24/220
3. Assinale a alternativa que identifica a porcentagem de energia gerada 
pela reação próton-próton II em relação à energia total gerada no Sol.
a) 90%.
b) 15%.
c) 100%.
d) 50%.
e) 2%.
Questão 3
25/220
4. Assinale a alternativa correta. Qual o tipo de radiação que tem como uma 
de suas características a massa e a carga iguais a 0?
a) Radiação alfa.
b) Radiação gama.
c) Radiação beta.
d) Radiação de nêutrons.
e) Radiação ionizante.
Questão 4
26/220
5. Assinale a alternativa que explica, de modo simplificado, o que é ener-
gia cinética.
a) Energia capaz de produzir, exclusivamente, trabalho.
b) Energia que eleva a temperatura de objetos e fluidos.
c) Energia associada ao movimento.
d) Energia utilizada para uso em equipamentos hidráulicos.
e) Energia armazenada em baterias.
Questão 5
27/220
Gabarito
1. Resposta: A.
A fusão do Hidrogênio no Sol gera diversos 
elementos químicos, porém, em sua grande 
maioria, dois átomos de hidrogênio se fun-
dem para formar um átomo de Hélio.
2. Resposta: A.
A massa do Sol é extremamente grande e foi 
calculada em referência a sua massa espe-
cífica provável e volume.
3. Resposta: B.
A reação ppII gera uma quantidade menor 
de energia, mas necessária para o balance-
amento energético do Sol.
4. Resposta: B.
A radiação gama tem como característica a 
ausência de carga e massa, pois se trata de 
uma onda magnética.
5. Resposta: C.
A energia cinética tem como característica 
a realização de movimento, podendo ser li-
near ou angular, independentemente de ser 
um movimento uniforme ou uniformemen-
te variado.
28/220
Unidade 2
Conceitos em Energia Solar
Objetivos
1. Discorrer sobre os principais aspectos 
de energia.
2. Exemplificar equipamentos de capta-
ção de energia solar.
3. Apresentar equipamentos de armaze-
namento de energia solar.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar29/220
Introdução
A energia solar pode ser aproveitada de três 
formas diferentes: aquecimento, elétrica 
e heliotérmica. Em cada uma dessas, são 
necessários equipamentos que têm como 
objetivo transformar a energia térmica so-
lar em outra forma de energia. 
O sistema de aquecimento solar utiliza a ra-
diação solar para aquecer placas de vidro, 
transportando a energia até a água por 
condução e convecção. O sistema fotovol-
taico utiliza a radiação solar para gerar um 
diferencial elétrico na placa, “criando” uma 
corrente elétrica. O sistema heliotérmi-
co utiliza a radiação térmica para aquecer 
água e produzir vapor, o qual move turbinas 
que então geram energia elétrica.
1. Energia
Energia é um termo muito abrangente, 
como visto no tema anterior, que pode ser 
aplicado de diversas formas e possui inúme-
ros tipos de fontes. Quando ocorre a trans-
ferência de energia para um objeto, esta se 
“transforma” em trabalho. Para a realização 
de trabalho, não é obrigatória a movimen-
Link
A energia heliotérmica já é algo estudado há al-
guns anos no Brasil e no mundo. BRASIL. O que 
é Energia Heliotérmica? Disponível em: <http://
energiaheliotermica.gov.br/pt-br/energia-
-heliotermica/o-que-e-energia-heliotermi-
ca>. Acesso em: 6 jun. 2017.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar30/220
tação do objeto, sendo qualquer esforço 
físico ou mental uma forma de trabalho, 
o qual se relaciona com a potência (P) por 
meio do quociente entre a taxa de variação 
de trabalho (W) e o intervalo de tempo (∆t):
No sistema internacional de medidas, a uni-
dade de potência é o Joule por segundo (J/s), 
também denominado por watt (W). A medi-
da de energia mais conhecida é o kW.h, que 
é equivalente a 1 000 watts em 3 600 se-
gundos.
1.1 Energia no Mundo
A média diária de consumo de energia dos 
humanos vem aumentando ao longo dos 
anos. Os primeiros agricultores tinham um 
consumo médio diário de 12 000 kcal, levan-
do em consideração a alimentação e o fogo 
gerado por queima de madeira. A Revolução 
Industrial foi um conjunto de mudanças que 
Para saber mais
James Watt foi um matemático e engenheiro es-
cocês. Construtor de instrumentos científicos, 
destacou-se pelos melhoramentosque introdu-
ziu no motor a vapor, que se constituíram num 
passo fundamental para a Revolução Industrial 
(WATT, 1996). 
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar31/220
ocorreu em três etapas. Durante a segunda 
etapa dessa revolução, no século XIX, países 
como Estados Unidos e Inglaterra possuíam 
um consumo de energia de 60 000 kcal/dia 
para cada habitante, sendo boa parte dessa 
energia utilizada para a produção de vapor 
destinado a acionar trens e motores a va-
por para a indústria. No início do século XXI, 
o consumo per capita global ficou em 125 
000 kcal/dia.
Inicialmente, a energia era gerada pela quei-
ma de biomassa para cozimento e geração 
de vapor, mas em 1869 foi realizada a per-
furação do primeiro poço de petróleo. Esse 
tipo de tecnologia despertou, rapidamente, 
o interesse das pessoas, substituindo as ou-
tras formas de energia existentes, fazendo 
com que em 1950 o petróleo já fosse con-
siderado a fonte primária de energia nos 
Estados Unidos da América. Com a abun-
dância de petróleo e gás natural, o consu-
mo dessas fontes triplicou em apenas 30 
anos. Naturalmente, países mais desenvol-
vidos sentiram mais o impacto do aumen-
to do consumo de energia, por exemplo, os 
EUA contendo apenas 4,7% da população 
mundial consumia 25% da energia global, 
enquanto a Índia, com 16% da população 
mundial, consumia apenas 1,5% da energia 
global (MILLER, 1985 apud BRAGA, 2005)
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar32/220
Como pode ser visto na Figura 2.1, no início do século XXI as fontes não renováveis eram respon-
sáveis por aproximadamente 86% da oferta de energia no mundo, ficando as energias renová-
veis com os 14% restantes.
Link
Cada uma das fases da Revolução Industrial ocorreu de forma completamente diferente em locais dife-
rentes. Existem diversos filmes que relatam aspectos dessas revoluções, por exemplo: Germinal, Tempos 
Modernos, Oliver Twist, Um Grito de Justiça e A Modernidade Chega a Vapor. Assim, indica-se que você 
assista a esses filmes. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=eNORsDsZxSE>; 
LIMA, Jadson Rodrigo Ferreira de. Tempos Modernos Charlie Chaplin filme completo. Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=ieJ1_5y7fT8>. Acesso em: 31 maio 2017. 
CANAL Extraclasse. Oliver Twist – versão 1948 filme completo. Disponível em: <https://www.youtu-
be.com/watch?v=HDgfnevD24g>. Acesso em: 31 maio 2017.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar33/220
Figura 2.1 | Oferta mundial de energia por fonte
Fonte: adaptado de MME (2003) apud BRAGA (2005).
A Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) criou um embargo em 1973, alteran-
do drasticamente o preço do barril de petróleo, passando de U$ 2,70 para U$ 10 e posteriormen-
te, em 1979, elevou para U$ 34.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar34/220
1.2 Energia Líquida
Um dos parâmetros utilizados para a veri-
ficação da eficiência de fontes de energia é 
a Razão de Energia Líquida (REL), sendo ex-
pressa pelo quociente entre a energia obti-
da e a energia gasta na sua produção.
O maior número de REL demonstra eficiên-
cia no uso da fonte de energia, enquanto 
uma menor REL demonstra uma perda de 
energia para a sua produção. A razão líqui-
da do petróleo é alta por conta da facilida-
de de obtenção, porém, por ser uma fonte 
não renovável, é necessária a perfuração de 
novos poços, sendo estes cada vez mais di-
fíceis de serem encontrados e perfurados, 
desse modo, diminuindo sua razão líqui-
da até o ponto que o REL do petróleo fique 
abaixo da unidade, sendo neste momento o 
petróleo automaticamente substituído por 
completo por outras fontes de energia, não 
sendo obrigatório elas serem renováveis ou 
não. As usinas nucleares têm uma REL baixa 
por conta da enorme quantidade de ener-
Link
A OPEP é uma organização para o controle inter-
nacional do preço do petróleo. ORGANIZATION 
of the Petroleum Exporting Coutries. Disponível 
em: <http://www.opec.org/opec_web/en/>. 
Acesso em: 31 maio 2017.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar35/220
gia despendida para a construção e operação da usina. Na Tabela 2.1 é possível observar alguns 
exemplos de REL.
Tabela 2.1 | Razão líquida para três usos em função da fonte de energia empregada
Fonte Aquecimento Doméstico Processos Industriais Transporte
Sol 5,8 REL 0,9 REL -
Petróleo 4,5 REL 4,7 REL 4,1 REL (gasolina)
Fonte: adaptado de MILLER (1985) apud BRAGA (2005).
1.3 Aquecimento Solar
O sistema de aquecimento solar tem aplicabilidade na área residencial e industrial. Na residen-
cial, a água aquecida por um sistema solar pode ser utilizada para banhos, extinguindo a neces-
sidade do uso de chuveiros elétricos, que são equipamentos que consomem muita energia em 
pouco tempo para aquecer água. A água tem um calor sensível muito alto, sendo necessário 1 
000 calorias para elevar 1 litro de água em 1 oC, sendo assim, é necessário 1 W.h para elevar 1 
litro de água a 1 oC. Na indústria, pode ser utilizado para diminuir ou extinguir a necessidade de 
caldeiras elétricas ou de fontes de energia como carvão e biomassa.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar36/220
1.4 Energia Solar Elétrica
Por meio de placas fotovoltaicas é possível 
transformar a energia térmica do Sol em 
energia elétrica, que é produzida na forma 
de corrente contínua, tendo de ser utilizada 
em uma curta distância ou armazenada em 
sistemas de baterias, quando em off-grid, 
ou na rede, quando em grid-tie. Ela também 
pode ser convertida em corrente alterna-
da, podendo ser utilizada em equipamentos 
comuns, com um conversor elétrico.
Link
Toda substância/material tem um determinado 
calor específico e latente, sendo que o primeiro 
é responsável pela elevação de temperatura e o 
outro pela mudança de fase. Um site bastante in-
teressante para coletarmos esses dados é o NIST 
(National Institute of Standards and Technology), por 
exemplo, as informações do 1-Butanol podem ser 
obtidas acessando o link: NATIONAL Institute of 
Standards and Technology. 1-Butanol. Disponí-
vel em: <http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.
cgi?ID=C71363&Mask=2%3E>. Acesso em: 31 
maio 2017. 
Recomenda-se, também, para esse propósito, o 
seguinte livro: GREEN, Don W.; PERRY, Robert H. 
Perry’s chemical engineers’ handbook. 8. ed. 
Nova York: Mcgraw Hill, 2007.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar37/220
2. Equipamentos 
Todos os equipamentos utilizados para a 
captação e o armazenamento da energia 
solar são projetados para cada caso de apli-
cação e equipamentos, por exemplo, equi-
pamentos para aquecimento não podem 
ser utilizados para a produção de energia. 
Equipamentos para aquecimento têm um 
custo muito mais acessível em relação aos 
fotovoltaicos, porém sua utilização é restri-
ta ao aquecimento de água, enquanto os fo-
tovoltaicos podem utilizar a sua energia em 
qualquer equipamento elétrico. Nas figuras 
2.2 e 2.3 são exemplificados esses sistemas.
Figura 2.2 | Exemplo de um painel fotovoltaico
Fonte: <http://pt.freeimages.com/photo/solar-
-panels-1226199>. Acesso em: 24 set. 2017.
Para saber mais
A diferença entre grid-tie e off-grid é que o siste-
ma grid-tie fica conectado à rede elétrica externa, 
enquanto o off-grid utiliza sistemas de baterias 
para o armazenamento de energia.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar38/220
Figura 2.3 | Exemplo de painel aquecedor solar
Fonte: <http://pt.freeimages.com/photo/anages-
-solar-heater-1420678>. Acesso em: 24 set. 2017.
2.1 Placa de Aquecimento
As placas de aquecimento solar tiveram 
o seu início de uso em 1950, com baixa 
qualidade e eficiência, utilizando materi-
ais pouco estudados e com mão de obra 
técnica precária. Os estudos da tecnologia 
de aquecimento de água por meio do Sol 
vêm aumentando e se aprimorando com o 
tempo,reduzindo os custos de produção e 
aumentando a eficiência de geração ener-
gética. Em geral, as placas são compostas 
por tubos de cobre e uma chapa refleto-
ra de cobre ou alumínio, fechadas por uma 
placa de vidro e isoladas termicamente por 
lã de vidro. O vidro pode ser feito de pyrex 
criando uma caixa de ar usando o efeito de 
convecção através de uma placa refletora. 
O melhor arranjo dos tubos são aqueles que 
ficam com espaçamento zero entre eles, 
podendo ser serpenteados ou paralelos. Um 
esquema desse sistema pode ser visto na Fi-
gura 2.4.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar39/220
Figura 2.4 | Esquema de uma placa aquecedora solar
Fonte: <http://www.thermosolar.sk/>. Acesso em: 24 set. 2017.
Placas com maior eficiência apresentam materiais diferentes e mais caros, necessitando assim 
de um cálculo de custo-benefício. Geralmente o custo-benefício é melhor para placas mais bara-
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar40/220
tas, porém placas com materiais melhores, 
como dióxido de cobre II, aço banhado a 
ouro entre outros, podem ser consideradas 
quando o espaço para a instalação é reduz-
ido. O fluido para a convecção do calor das 
placas para a água geralmente é água com 
um anticongelante, para em épocas frias 
evitar o congelamento da placa e assim a 
perda total de eficiência.
A água aquecida é armazenada em um reser-
vatório chamado boiler, que pode trabalhar 
sem pressão, em baixa ou em alta pressão 
dependendo do sistema a ser empregado. 
A água fria é injetada nele, e ele mantém o 
sistema de circulação para as placas e abas-
tece a saída de água para os chuveiros, por 
exemplo, servindo como reservatório de 
água quente, mas também como recircula-
dor ao mesmo tempo.
2.2 Placa Fotovoltaica
As placas fotovoltaicas tiveram seu início 
em 1839 pelas mãos do francês Becquerel, 
que descobriu que alguns materiais poderi-
am produzir pequenas quantidades de cor-
rente elétrica quando expostos à luz. Em 
1873, Smith conseguiu demonstrar esse 
fenômeno com o uso de selênio, levando a 
pesquisas destes e outros materiais, como 
óxidos de cobre, para o desenvolvimento 
das primeiras placas fotovoltaicas em 1914 
com uma eficiência inicial de 1 a 2%. 
Entre o século XIV e XV, começou-se a em-
pregar o silício cristalino de alta pureza, 
processo criado por Czochralski, posterior-
mente gerando as células de silício monoc-
ristalino nos laboratórios Bell com uma efi-
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar41/220
ciência de 6% e, em 1958, células de 14% 
de eficiência.
O programa espacial voltado para satélites 
fez com que os painéis fotovoltaicos sofres-
sem um salto tecnológico. O avanço na área 
de informática com semicondutores tam-
bém tive grande contribuição para esse de-
senvolvimento, mas o custo de fabricação 
ainda era muito elevado, levando a REL das 
placas fotovoltaicas a valores próximos a 1 
(um). Alguns materiais como silício amorfo, 
telureto de cádmio, disseleneto de cobre e 
índio e o arseneto de gálio foram propostos 
como promissores, pois reduziam a quan-
tidade de material necessária para a fabri-
cação, diminuindo assim o custo para a pro-
dução das placas.
Placas fotovoltaicas têm o funcionamento 
baseado no efeito voltaico, que consiste na 
conversão da energia luminosa em semi-
condutores para corrente elétrica. As placas 
fotovoltaicas são constituídas de uma placa 
de silício, ou outro material que será utili-
zado como camada absorvedora e coberto 
com uma fina camada de vidro apenas para 
a proteção do material quando necessário. 
Quando fótons atingem a camada absorve-
dora de uma célula, pares entre os elétrons 
do material são gerados e separados pelo 
campo elétrico embutido, surgindo assim 
uma diferença de potencial nos terminais 
da célula. O intervalo de onda solar captado 
pela placa que gera sua energia pode ser 1,1 
- 3,1V, dependendo do material e da faixa de 
intervalo interceptada. Atualmente existem 
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar42/220
6 tipos de células fotovoltaicas comercial-
mente conhecidas.
Toda esta energia é feita em corrente con-
tínua, muito pouco utilizada em equipa-
mentos elétricos de grande porte, como 
computadores, TVs e geladeiras; dessa for-
ma requer-se um conversor de potência 
para transformar toda essa energia em cor-
rente contínua para corrente alternada, po-
dendo assim ser utilizada para abastecer a 
rede elétrica.
Link
Esses equipamentos e uma explicação breve do 
seu funcionamento podem ser observados nos 
links indicados: FUNCIONAMENTO painéis so-
lares térmicos para aquecimento. Portal Ener-
gia, 3 nov. 2009. Disponível em: <https://www.
portal-energia.com/funcionamento-pai-
neis-solares-termicos-para-aquecimento/>. 
Acesso em: 31 maio 2017. e DASOL Abrava. Siste-
ma de Aquecimento Solar Residencial. Disponível 
em: <https://www.youtube.com/watch?v=-
ZEqK4KmpeLg>. Acesso em: 31 maio 2017.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar43/220
Glossário
Anticongelante: um fluido que tem uma temperatura de congelamento muito abaixo do normal.
Corrente alternada: fluxo de elétrons que carrega a energia elétrica dentro de um fio e não se-
gue um sentido único. Ora os elétrons vão para a frente, ora para trás, mudando de rota 120 
vezes por segundo. 
Corrente contínua: o fluxo de elétrons passa pelo fio sempre no mesmo sentido. Como não há 
alternância, essa corrente não é aceita pelos transformadores e não ganha voltagem maior.  
Sistema internacional métrico: um sistema internacional que considera como base as medidas 
de tempo em segundos, distância em metros e massa em gramas.
Questão
reflexão
?
para
44/220
Você viu como a energia é importante para a humani-
dade e que ela pode ser suprida de diversas fontes dife-
rentes, porém há muito tempo o petróleo vem sendo o 
maior fornecedor de energia para a sociedade. Pesquise 
sobre a OPEP, quais seus membros e objetivos, e reflita 
sobre a importância dessa organização para o controle 
da exploração do petróleo.
45/220
Considerações Finais 
• A potência é uma relação entre energia e tempo.
• Sistemas de aquecedores solares são de uso exclusivo para elevação de 
temperatura de água.
• Placa fotovoltaica é um equipamento para a transformação da luz solar em 
energia elétrica.
• Relação de Energia Líquida (REL) é importante para determinar o uso de 
uma determinada fonte de energia.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar46/220
Referências 
BRAGA, Benedito et al. Poluição ambiental: a energia e o Meio Ambiente. In: BRAGA, Benedito et 
al. Introdução à Engenharia Ambiental. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. p. 55-58. 
BRANCO, Anselmo Lázaro. Revoluções Industriais: primeira, segunda e terceira revoluções. Uol 
Educação, 30 out. 2007. Disponível em:<https://educacao.uol.com.br/disciplinas/geografia/rev-
olucoes-industriais-primeira-segunda-e-terceira-revolucoes.htm>. Acesso em: 10 maio 2017.
BRASIL. O que é Energia Heliotérmica? Disponível em: <http://energiaheliotermica.gov.br/pt-
-br/energia-heliotermica/o-que-e-energia-heliotermica>. Acesso em: 6 jun. 2017.
CANAL Extraclasse. Oliver Twist – versão 1948 filme completo. Disponível em: <https://www.
youtube.com/watch?v=HDgfnevD24g>. Acesso em: 31 maio 2017.
CARVALHO, Júlio C de. Anticongelantes: líquidos de arrefecimento e aditivos. Uol Educação, 16 
out. 2008. Disponível em: <https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/anticongelantes-li-
quidos-de-arrefecimento-e-aditivos.htm>. Acesso em: 10 maio 2017. 
DASOL Abrava. Sistema de Aquecimento Solar Residencial. Disponível em: <https://www.youtu-
be.com/watch?v=ZEqK4KmpeLg>. Acesso em: 31 maio 2017.
Unidade 2 • Conceitos em Energia Solar47/220
FUNCIONAMENTO painéis solares térmicos para aquecimento. Portal Energia,3 nov. 2009. Dis-
ponível em: <https://www.portal-energia.com/funcionamento-paineis-solares-termicos-para-a-
quecimento/>. Acesso em: 31 maio 2017. 
GREEN, Don W.; PERRY, Robert H. Perry’s chemical engineers’ handbook. 8. ed. Nova York: Mc-
graw Hill, 2007.
LIMA, Jadson Rodrigo Ferreira de. Tempos Modernos Charlie Chaplin filme completo. Disponí-
vel em: <https://www.youtube.com/watch?v=ieJ1_5y7fT8>. Acesso em: 31 maio 2017. 
NATIONAL Institute of Standards and Technology. 1-Butanol. Disponível em: <http://webbook.
nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C71363&Mask=2>. Acesso em: 31 maio 2017. 
ORGANIZATION of the Petroleum Exporting Coutries. Disponível em: <http://www.opec.org/
opec_web/en/>. Acesso em: 31 maio 2017.
WATT, James (1736-1819). Disponível  em:<http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/per-
son/watt.htm>. Acesso em: 10 maio 2017. 
48/220
Assista a suas aulas
Aula 2 - Tema: Conceitos – Definição de Energia 
Solar. Bloco I
Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/
pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/
ce48849b0455951eb8c14e8e572a6f4c>.
Aula 2 - Tema: Conceitos – Definição de Energia 
Solar. Bloco II
Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/
pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/
8f5f27330b7680ded9a03d82466718e9>.
49/220
1. Assinale a alternativa que apresenta a utilidade de um sistema fotovoltaico.
a) Aquecer água.
b) Gerar água.
c) Gerar luz.
d) Gerar energia elétrica.
e) Resfriar água.
Questão 1
50/220
2. Assinale a alternativa que identifica o resultado da divisão entre o trabalho 
de um sistema e o tempo necessário para uma determinada operação.
Questão 2
a) Potência.
b) Energia.
c) Velocidade.
d) Aceleração.
e) Gravidade.
51/220
3. Assinale a alternativa que indica o consumo médio diário de energia dos 
primeiros agricultores.
Questão 3
a) 12 000 kcal.
b) 80 000 kcal.
c) 15 000 kcal.
d) 25 000 kcal.
e) 30 000 kcal.
52/220
4. Assinale a alternativa que identifica o marco histórico da humanidade que 
disparou o consumo diário de energia.
Questão 4
a) Feudalismo.
b) Colonização.
c) Revolução Industrial.
d) Mercantilismo.
e) Agropecuária.
53/220
5. Assinale a alternativa que significa REL.
Questão 5
a) Relíquia.
b) Relação de Energia Elétrica.
c) Razão de Energia Líquida.
d) Restante de Energia Líquida.
e) Resto da Energia Liquidada.
54/220
Gabarito
1. Resposta: D.
A placa fotovoltaica tem uso exclusivo para 
geração de energia elétrica. Essa energia 
pode ser utilizada para diversas coisas, mas 
apenas se for utilizada em um equipamento 
elétrico.
2. Resposta: A.
O trabalho dividido pelo tempo tem como 
resultante a potência.
3. Resposta: A.
Os primeiros agricultores tinham um con-
sumo diário em média de 12 000kcal, levan-
do em consideração a alimentação e o fogo 
gerado por queima de madeira.
4. Resposta: B.
A radiação gama tem como característica a 
ausência de carga e massa, pois se trata de 
uma onda magnética.
5. Resposta: C.
REL significa Razão de Energia Líquida, que 
é a razão entre a energia obtida e a energia 
gasta na sua produção.
55/220
Unidade 3
Aplicabilidades da Energia Solar
Objetivos
1. Apresentar as equações para o uso de 
energia solar.
2. Exemplificar equações de uso de ener-
gia solar.
3. Identificar ferramentas para o uso de 
energia solar.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar56/220
Introdução
O uso de energia solar depende do tipo de 
equipamento que está sendo utilizado e da 
incidência solar. O equipamento pode ser 
escolhido tendo como princípios o espaço 
disponível para a instalação do sistema e 
também os custos envolvidos na compra 
dos equipamentos e da instalação, gerando 
assim um custo-benefício para o sistema 
como um todo. A incidência solar é espe-
cífica para cada região do planeta, caben-
do ao projeto apenas adicioná-la como um 
dado, o qual é fruto de pesquisa por parte 
de organizações voltadas para a coleta da 
incidência solar com o uso de estações me-
teorológicas.
Deve ser levado em consideração também 
o destino dessa energia e o ramo no qual 
será utilizada para assim ser encontrado o 
melhor custo-benefício para o empreen-
dimento. A quantidade de equipamentos e 
o horário no qual serão utilizados também 
devem ser levados em conta no projeto do 
sistema.
Link
O site do CRESESB contém uma base de dados so-
bre a irradiação solar no Brasil. CENTRO de Refe-
rência para as Energias Solar e Eólica Sérgio de S. 
Brito. Disponível em: <http://www.cresesb.ce-
pel.br/index.php?>. Acesso em: 1 jun. 2017.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar57/220
Para saber mais
A equipe do CRESESB apresentou em 2008 o pro-
tótipo de um carro solar capaz de transportar 
uma carga de 70 kg com autonomia de 4 horas. 
Em 2015, alunos do MIT projetaram o SERVe (So-
lar Eletric Road Vehicle) com autonomia de 145 
quilômetros.
1. CRESESB
O CRESESB é uma instituição implementada 
no CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia 
Elétrica) com a finalidade de estudar ener-
gias renováveis, como a eólica e a solar. Em 
1994 foi realizado um encontro para a defi-
nição das diretrizes para o desenvolvimento 
das energias solar e eólica no Brasil, tendo 
a oportunidade de reunir, em Belo Hori-
zonte, uma quantidade representativa de 
entidades de diversos ramos, propondo es-
tratégias e diretrizes para serem debatidas 
no sentido de resultar em ações definitivas 
para o setor. A declaração de Belo Horizonte 
identificou a necessidade de um centro de 
referência para as energias solar e eólica no 
Brasil, sendo assim, instalado no CEPEL, por 
recomendação dos ministérios de Minas e 
Energia e da Ciência e Tecnologia.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar58/220
O Planejamento Estratégico Tecnológico do CEPEL prevê sua atuação: em 
fontes não convencionais de energia onde estas possam representar solu-
ções técnicas economicamente viáveis; na busca de tecnologias que pos-
sam ampliar o atendimento com energia elétrica às propriedades e comu-
nidades rurais; e na ampliação da capacitação tecnológica em fontes não 
convencionais de geração. (CRESESB, [s.d])
As estratégias do centro de referência são coletar e difundir conhecimentos e experiências por 
meio de publicações e treinamento, além de apoiar soluções tecnológicas e critérios de unifor-
midade de avaliação.
Segundo o órgão do CRESESB, a sua missão é promover o desenvolvimento das energias solar e 
eólica por meio da difusão de conhecimentos, da ampliação do diálogo entre as entidades envol-
vidas e do estímulo à implementação de estudos e projetos.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar59/220
1.1 Dados de Irradiação Solar no 
Brasil
Para a obtenção da intensidade da irradia-
ção do local, primeiramente são necessá-
rias as coordenadas de latitude e longitude 
do local. Para isso, pode ser utilizado o site 
do Google Maps, no qual você indica o local 
e ele fornece as informações requeridas. No 
Brasil a longitude se apresentará com um 
número negativo ou seguido da letra “O” 
ou de “W”, pois toda a extensão do territó-
rio nacional se encontra na região Oeste da 
linha de Greenwich; já a latitude poderá ser 
apresentada de duas formas: por um núme-
ro positivo ou pela letra “N” ou por um nú-
mero negativo ou a letra “S”, pois a maior 
parte do país se encontra na região Sul (S) 
da linha do Equador, embora tenham alguns 
estados acima da linha do Equador, a região 
Norte (N).
Link
O Google Maps é uma excelente ferramenta para 
a obtenção de dados geográficos. GOOGLE Maps. 
Disponível em: <https://www.google.com.br/
maps>. Acesso em: 14 jun. 2017.
Após obter os dados de latitudee longitude 
do local onde será instalado o sistema solar, 
é necessário entrar no site do CRESESB, cli-
car na aba “Potencial Energético” e depois 
na aba “Potencial Solar”; na área Coordena-
da Geográfica basta escrever as coordena-
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar60/220
das de Latitude e Longitude, não se esquecendo de verificar na parte de Latitude se é Norte ou 
Sul. Após os dados inseridos, clicar em buscar. Algumas localidades contêm os dados da cidade, 
porém algumas cidades não têm estações de monitoramento de irradiação instaladas, sendo 
necessária a escolha da cidade mais próxima. Ao ser realizada essa escolha, caso necessário, será 
apresentada uma imagem semelhante à Figura 3.1.
Figura 3.1 | Apresentação de dados do site CRESESB
Fonte: CRESESB ([s.d.]).
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar61/220
No título da tabela é mostrado o nome da localidade, o Estado da Federa-
ção. Os dados da tabela mostram a irradiação solar diária média mensal 
(kWh/m2.dia) para todos os meses do ano, a partir de janeiro. Adicional-
mente são mostrados o valor da menor irradiação diária média mensal 
(Mínimo), da maior irradiação diária média mensal (Máximo), da irradia-
ção diária média anual (Média) e da diferença entre a máxima e a mínima 
(Delta). (CRESESB, [s.d.])
Os dados obtidos serão fundamentais para o projeto de um sistema que colete a energia solar, 
independente se este tem finalidade de produção de energia elétrica ou energia térmica.
Para saber mais
A energia solar que atinge a Terra corresponde a 6 800 kJ/m²/dia no norte da Europa e a 23 000 kJ/m²/dia 
nas regiões próximas à linha do Equador. Anualmente, a insolação no território norte-americano é 2 000 
vezes maior que a quantidade de energia gerada pela produção de carvão do país (HINRICHS, KLEINBACH 
e REIS, 2016, p. 199).
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar62/220
2. Sistemas de Energia Solar
Os sistemas de energia solar são dois: ener-
gia solar para aquecimento e energia solar 
para produção de energia. Cada equipa-
mento tem sua forma de utilização e, con-
sequentemente, de eficiência.
2.1 Aquecimento
As placas aquecedoras têm um igual fun-
cionamento independente da marca, o qual 
consiste na circulação da água pelas placas 
para serem aquecidas e armazenadas no 
boiler. Cada placa tem uma eficiência espe-
cífica sendo calculada de forma empírica, 
isso significa que são necessários vários da-
dos do fabricante para o dimensionamento 
poder ser feito dentro do projeto, como a 
área da placa, a potência e a eficiência.
Após esses dados fornecidos pelo fabrican-
te, utiliza-se a equação a seguir para esti-
mar a demanda energética mensal em kWh:
Link
O Greenpeace é uma entre várias ONGs que 
apoiam o uso de energia solar. GREENPEACE. 
Energia Solar. Disponível em: <http://www.
greenpeace.org/brasil/pt/O-que-fazemos/
Clima-e-Energia/juventude-solar/energia-
-solar/>. Acesso em: 1 jun. 2017.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar63/220
Em que:
DE: Demanda Energética Mensal, em kWh.
V: Volume de água quente em m3.
ρ: Massa específica da água (1 000 Kg/m3, 
em condições ambientes).
C
p
: Calor específico da água (4,18 kJ/Kg.°C).
T
A
: Temperatura de armazenagem da água 
quente em °C (50 °C, em média).
T
F
: Temperatura de água fria em °C (40 °C, 
em média).
O volume de água quente é a quantidade 
consumida em um dia. No ramo industrial, 
essa quantidade é medida no hidrômetro 
da máquina ou por cálculos no local, em 
residências pode ser feito um questioná-
rio com perguntas abrangentes para os 
residentes e assim se calcular o consumo, 
ou considerar um consumo médio diário, 
como o seguinte:
• Duchas: 40 a 60 L/banho.
• Cozinha: 10 a 15 L/pessoa.
• Lavatório e ducha higiênica: 3 a 5 L/
pessoa. 
• Lavanderia: 10 a 15 L/kg de roupa 
seca.
Nesse caso o volume de água quente ne-
cessário é apenas uma soma desses con-
sumos levando em conta a quantidade de 
residentes.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar64/220
Ao fim calcula-se a área média coletora necessária segundo a equação:
Após isso é realizado um gráfico com os 12 meses do ano e feito um cálculo de média de área. 
Utilizando a área de cada placa, é possível assim descobrir a quantidade mínima de placas re-
queridas para o sistema.
2.2 Energia Elétrica
As placas fotovoltaicas têm um funcionamento igual, independente da marca, e consistente na 
criação de uma diferença de potencial elétrico, gerando assim uma corrente elétrica.
Para saber mais
De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde), uma pessoa necessita de um consumo mínimo de 
110 litros de água por dia.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar65/220
Cada placa tem uma determinada eficiên-
cia, potência e área do painel, as quais são 
disponibilizadas pelo fornecedor da pla-
ca fotovoltaica. Com essas informações, é 
possível calcular a energia produzida pelo 
painel fotovoltaico por meio da equação:
Em que:
Ep: Energia Produzida pelo Painel Fotovol-
taico Mensal (kWh).
Id: Insolação Diária (kWh/m2.dia) obtida no 
site do CRESESB.
Ap: Área do painel Fotovoltaico em m2.
: Eficiência do Painel (adimensional).
Para saber qual deve ser a quantidade de 
energia elétrica necessária no imóvel para 
todos os equipamentos elétricos, basta re-
alizar um cálculo da média de consumo de 
energia do imóvel por meio da conta de 
energia elétrica fornecida pela concessioná-
ria quando o sistema for grid-tie. Quando o 
sistema for off-grid, requer-se a elaboração 
de uma tabela com todos os equipamentos 
que serão utilizados junto com o tempo de 
utilização e a potência de cada aparelho.
Para o valor da insolação diária, é emprega-
do o valor da irradiação média anual (Mé-
dia) para sistemas grid-tie e menor irradia-
ção diária média mensal (Mínimo) para sis-
temas off-grid.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar66/220
3. Exemplificações
A seguir, serão realizados exercícios que nos 
auxiliarão no entendimento dos cálculos de 
produção de energia por meio da radiação 
solar.
3.1 Prática: Energia Térmica
Em uma residência situada na cidade de São 
Paulo com quatro ocupantes, será instalado 
um sistema de aquecedor solar apenas para 
banhos. Deseja-se saber a quantidade de 
placas de aquecimento que deve ser insta-
lada, considerando que cada placa contém 
1,72 m2 de área de aquecimento. Obser-
vação: a Figura 3.2 deve ser utilizada para 
o valor de Produção Específica de Energia, 
dado que é referente à placa aquecedora 
utilizada, cujos dados são fornecidos pela 
empresa produtora da placa.
Para saber mais
O Atlas de Energia Elétrica da ANEEL (Agência 
Nacional de Energia Elétrica) contém dados so-
bre a energia solar. ENERGIA Solar. Disponível 
em: <http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/
atlas/pdf/03-Energia_Solar(3).pdf>. Acesso 
em: 17 jun. 2017.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar67/220
Figura 3.2 | Produção de Energia X Clima Coletor Vertical KPU.5 (1,72 m2)
Fonte: adaptado de Cardoso (2008).
Resolução
Considerando que para cada banho sejam consumidos 60 litros de água, temos que para quatro 
habitantes serão 240 litros diários, se dividirmos pelo fator de conversão 1 000, o valor será 0,24 
m3. Utilizando a equação de Demanda Energética Mensal temos:
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar68/220
Com a demanda energética mensal calculada, é necessário calcular a área coletora para cada 
mês utilizando a expressão:
A Tabela 3.1 apresenta o resultado mensal da área coletora (A em m²) para a cidade de São Paulo. 
Observe que os resultados foram arredondados e utilizadas duas casas decimais.
Tabela 3.1 | Área coletora mensal
Mês Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
DE 83,6 83,683,6 83,6 83,6 83,6 83,6 83,6 83,6 83,6 83,6 83,6
PEE 100 105 110 90 80 75 85 90 85 90 85 85
A 0,84 0,80 0,76 0,93 1,05 1,12 0,98 0,93 0,98 0,93 0,98 0,98
Fonte: elaborado pelo autor.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar69/220
Após ser feito o cálculo para a área de coleta a cada mês, pode ser realizado um gráfico de barras 
para melhor visualização, como mostra a Figura 3.3.
Figura 3.3 | Área coletora mês a mês
Fonte: elaborado pelo autor.
Restando agora o cálculo da média de consumo no ano, representado pela soma da área dos 12 
meses e dividindo por 12, pois corresponde ao período em questão, que resulta em 0,94 kWh/
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar70/220
m2/mês. Para saber o número de placas, é necessário dividir a média de área pela área de cada 
placa (1,72 m2), obtendo 0,55, sendo assim é necessária uma placa. 
3.2 Exercício de Energia Elétrica
Um imóvel situado na cidade de São Paulo tem o consumo anual como o mostrado na tabela 3.2. 
Considerando que serão utilizadas placas fotovoltaicas com potência igual a 250 W, área 1,1 m2 
e eficiência de 11%, qual deverá ser a quantidade mínima de placas a serem instaladas conside-
rando um sistema grid-tie?
Tabela 3.2 | Consumo anual de um imóvel na cidade de São Paulo em kWh/mês
Mês Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Consumo 
(kWh/mês)
118 118 142 142 140 130 140 136 130 120 110 80
Fonte: elaborado pelo autor
Resolução:
Realizando o cálculo da média do consumo da residência, que é a soma do consumo dos 12 me-
ses e depois dividindo por 12, por serem 12 meses, o consumo anual médio desse imóvel é de 
125,5 kWh/mês.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar71/220
O índice da maior radiação diária média mensal na cidade de São Paulo foi de 4,83 kWh/m2.dia 
referente ao mês de fevereiro, como pode ser visto na Figura 3.4.
Figura 3.4 | Irradiação solar na cidade de São Paulo
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar72/220
Fonte: CRESESB ([s.d]).
Com esses dados, é possível calcular a Energia Produzida pelo Painel Fotovoltaico Mensalmen-
te (Ep):
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar73/220
Ep = 4,83 . 1,1 . 0,11 . 30
Ep = 17,5 kWh/mês
Para calcular a quantidade de placas, re-
quer-se a divisão do consumo anual mé-
dio do imóvel (125,5 kWh/mês) pela ener-
gia produzida pelo painel fotovoltaico (17,5 
kWh/mês), resultando em 7,17, ou melhor, 
8 placas.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar74/220
Glossário
Custo-benefício: relação entre o investimento, o valor gasto e o que se recebe como lucro.
Missão: detalhamento da razão de ser da empresa e o que ela pretende oferecer à sociedade.
Planejamento estratégico: dar forma aos negócios e produtos de uma empresa.
Questão
reflexão
?
para
75/220
Você viu como a energia solar térmica e solar elétrica 
podem ser produzidas utilizando poucos equipamen-
tos. Reflita como a combinação de aquecedores solares 
e placas fotovoltaicas pode ser eficiente e aumentar a 
relação custo-benefício para um imóvel.
76/220
Considerações Finais
• O CRESESB tem uma importante função para coleta de dados no uso da 
energia solar.
• Sistemas de aquecedores solares utilizam apenas os dados de água quente 
para os cálculos da quantidade de placas necessária.
• Sistemas fotovoltaicos utilizam todos os equipamentos elétricos para os 
cálculos da quantidade de placas necessária.
• Média é uma ferramenta estatística muito utilizada para sistemas de ener-
gia solar.
Unidade 3 • Aplicabilidades da Energia Solar77/220
Referências 
CARDOSO, Leonardo Chamone. Dimensionamento e Instalação de Aquecedor Solar. Téchne, ed. 
136, jul. 2008. Disponível  em:  <http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/136/artigo285727-4.
aspx>. Acesso em: 18 maio 2017. 
CENTRO de Referência para as Energias Solar e Eólica Sérgio de S. Brito. Disponível em: <http://
www.cresesb.cepel.br/index.php?>. Acesso em: 1 jun. 2017.
CRESESB.  Carro Solar do CRESESB.  Disponível  em:  <http://www.cresesb.cepel.br/index.php?-
section=com_content&cid=carro_solar>. Acesso em: 18 maio 2017. 
__________. Metas e Linhas de Ação do CRESESB. Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/
download/o_cresesb/missao_estrategia_CRESESB.pdf>. Acesso em: 18 maio 2017. 
ENERGIA Solar. Disponível em: <http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/03-Energia_So-
lar(3).pdf>. Acesso em: 17 jun. 2017.
GREENPEACE. Energia Solar. Disponível em: <http://www.greenpeace.org/brasil/pt/O-que-fa-
zemos/Clima-e-Energia/juventude-solar/energia-solar/>. Acesso em: 1 jun. 2017.
GOOGLE Maps. Disponível em: <https://www.google.com.br/maps>. Acesso em: 14 jun. 2017.
HINRICHS, Roger A.; KLEINBACH, Merlin; REIS, Lineu Belico dos. Energia e meio ambiente. São 
Paulo: Cengage Learning, 2016.
78/220
Assista a suas aulas
Aula 3 - Tema: Aplicabilidade – Energia Solar. 
Bloco I
Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/
pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/
985d15024cd957d0b2874fa5db078128>.
Aula 3 - Tema: Aplicabilidade – Energia Solar. 
Bloco II
Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/
pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/
e5acbb088e1ea43863aaa62fa71283b5>.
79/220
Para os exercícios de 1 a 5, utilize as seguintes informações:
Em uma residência será instalado um sistema de aquecedor solar com placas de 1,72 m2 de área 
de aquecimento. A figura que segue deve ser utilizada para o valor de Produção Específica de 
Energia.
Figura 3.5 | Produção de Energia X Clima Coletor Vertical KPU.5 (1,72 m2)
Fonte: adaptado de Cardoso (2008).
Verificação de Leitura
80/220
1. Assinale a alternativa que apresenta, aproximadamente, a produção de 
energia em Salvador no mês de março.
a) 140 kWh/mês.
b) 160 kWh/mês.
c) 120 kWh/mês.
d) 100 kWh/mês.
e) 60 kWh/mês.
Questão 1
81/220
2. Assinale a alternativa que indica, aproximadamente, a produção de ener-
gia em Curitiba no mês de agosto.
a) 130 kWh/mês.
b) 60 kWh/mês.
c) 120 kWh/mês.
d) 100 kWh/mês.
e) 80 kWh/mês.
Questão 2
82/220
3. Assinale a alternativa que apresenta a demanda de energia para a residên-
cia, caso seja utilizada apenas para banhos de 6 residentes e o imóvel estiver 
situado em Belo Horizonte.
a) 125,4 kWh/mês.
b) 140,8 kWh/mês.
c) 150 kWh/mês.
d) 111,1 kWh/mês.
e) 118,6 kWh/mês.
Questão 3
83/220
4. Assinale a alternativa correta. Qual será a área coletada em Belo Horizonte 
no mês de fevereiro?
a) 1,9 kWh/m2/mês.
b) 0,8 kWh/m2/mês.
c) 1,5 kWh/m2/mês.
d) 1,1 kWh/m2/mês.
e) 2,0 kWh/m2/mês.
Questão 4
84/220
5. Assinale a alternativa correta. Qual será a quantidade de placas aquece-
doras para a residência, caso seja utilizada apenas para banhos de 6 resi-
dentes e o imóvel estiver situado em Belo Horizonte?
a) 1 placa.
b) 3 placas.
c) 4 placas.
d) 5 placas.
e) 7 placas.
Questão 5
85/220
Gabarito
1. Resposta: B.
O gráfico tem escada de 20 kWh/mês, sen-
do assim o valor é de 160 kWh/mês, como 
pode ser visto na figura.
2. Resposta: E. 
O gráfico tem escada de 20 kWh/mês, sendo 
assim o valor é de 80 kWh/mês, como pode 
ser visto na figura.
3. Resposta: A.
O cálculo da Demanda de Energia (DE) é fei-
to pela equação:
4. Resposta: D.
O cálculo da área de coleta para fevereiro é 
realizado pela equação:
5. Resposta: A.
A média de área de coleta é 0,99 m2, sendo 
as placas de 1,72 m2, a quantidade de pla-
cas necessária é de 1 placa.
86/220
Gabarito
Com a demanda energética mensal calculada, é necessário calcular a área coletora para cada 
mês, conforme a equação:
Utilizando os valores de PEE encontrados na figura e a equação para área coletora, temos os se-guintes resultados mensais:
Mês Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
DE 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4 125,4
PEE 115 110 145 145 140 135 140 145 130 125 105 100
A 1,09 1,14 0,86 0,86 0,90 0,93 0,90 0,86 0,96 1,00 1,19 1,25
A área média corresponde ao somatório das áreas coletoras mensais dividido por 12 meses, o 
que resulta em: 0,99 kWh/m²/mês. Finalmente, podemos obter o número de placas dividindo a 
área média calculada pela área da placa (1,72 m²), resultando em 0,58, ou seja, uma placa.
87/220
Unidade 4
Particularidades da Energia Solar
Objetivos
1. Apresentar os dados referentes à 
energia solar no Brasil.
2. Informar sobre o panorama da energia 
solar em diversos países do mundo.
3. Identificar aspectos da evolução do 
consumo de energia solar.
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar88/220
Introdução
A energia solar teve um crescimento im-
portante e constante em muitos países do 
globo durante o século XX. Isso foi devido 
à rápida melhoria do projeto voltada para 
células fotovoltaicas. Resumidamente, 
essa tecnologia é representada por quatro 
momentos: aplicação espacial, alternativa 
para o petróleo (crise 1970), pagamento de 
tarifas-prêmio (1990) e energia solar como 
uma alternativa competitiva com fontes 
convencionais.
No ano de 2014, a potência instalada de 
geração de energia solar fotovoltaica no 
mundo foi de 180 GW, o que representa 40,2 
GW a mais que no ano de 2013. Em 2013 
os cinco países que apresentaram a maior 
potência instalada foram Alemanha, China, 
Japão, Itália e Estados Unidos da América, 
correspondendo a 70% de toda a energia 
solar do mundo.
Segundo a Agência Internacional de En-
ergia, a energia solar poderá em 2050 ser 
responsável por 11% da oferta mundial de 
energia elétrica, o que seria equivalente a 
5 mil TWh, cobrindo uma área de 8 mil km2 
em painéis fotovoltaicos. A título de com-
paração, essa área é 1,5 vez a área do Dis-
trito Federal (TOLMASQUIM, 2016).
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar89/220
Link
O primeiro avião movido a energia solar comple-
tou uma volta ao mundo rodando 43 mil quilô-
metros sem combustível. PRIMEIRO avião movi-
do a energia solar completa volta ao mundo. G1, 
26 jul. 2016. Disponível em: <http://g1.globo.
com/jornal-nacional/noticia/2016/07/pri-
meiro-aviao-movido-energia-solar-com-
pleta-volta-ao-mundo.html>Acesso em: 2 
jun. 2017.
1. Cenário – Alemanha
Em 2010, 20% da energia da Alemanha era 
proveniente de energia atômica. Esse cená-
rio se alterou, pois no ano de 2000 o gover-
no passou a oferecer um subsídio para os 
moradores que instalassem placas fotovol-
taicas, fazendo com que seus cidadãos ge-
rassem sua própria eletricidade e vendes-
sem o excedente para os vizinhos a preços 
competitivos. Isso fez com que a geração de 
energia solar aumentasse 300 vezes entre 
2000 e 2011. A quantidade de energia solar 
gerada foi tão grande que entre 12 h e 13 h 
do dia 26 de maio de 2012 o país gerou 22 
GW de eletricidade apenas com energia do 
sol, um recorde mundial, pois isso é o equi-
valente a 1,5 vez a produção de energia de 
Itaipu no mesmo período. Na média mensal, 
as placas fotovoltaicas geraram, em 2012, 
10% da energia consumida no país (FELITTI, 
2012).
Em 2012 o país detinha 31% do mercado 
global de energia solar, o que corresponde a 
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar90/220
um acréscimo de 7,6 GW na planta energé-
tica do país, gerando, em 2011, um inves-
timento de US$ 17 bilhões em energia lim-
pa, fazendo com que sejam gerados 44% da 
energia solar produzida na Europa (TERRA, 
2013).
2. Cenário – China
No ano de 2012, a China foi o país que mais 
investiu no setor de energias renováveis, US$ 
67 bilhões, sendo que aproximadamente 
37% deste valor foi aplicado em tecnologia 
solar; investimento que garantiu a segunda 
colocação no ranking dos países com maior 
capacidade instalada: 5,5 GW de potência, 
só em 2012. O país mantém uma política de 
incentivo à instalação de sistemas de ener-
gia solar de pequena escala com subsídios 
para tentar diminuir a dependência energé-
tica do carvão (TERRA, 2013).
Segundo a Organização Mundial da Saúde 
(OMS), em 2016, a China detinha o título de 
pior índice de poluição do ar, mesmo sen-
do o país que mais produziu energia solar. 
Para saber mais
Em 1921, o Prêmio Nobel da Física foi atribuído 
ao alemão Albert Einstein por experimentos com 
energia solar e solar fotovoltaica. SANTOS, C. A. 
dos. O Prêmio Nobel de Einstein. Disponível em: 
<http://www.if.ufrgs.br/einstein/efeitofo-
toeletricopremionobel.html>. Acesso em: 2 
jun. 2017.
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar91/220
podendo causar ataques cardíacos prema-
turos, câncer de pulmão, acidente vascular 
cerebral e problemas respiratórios.
Segundo o NEA, a capacidade fotovoltaica 
chinesa mais que dobrou em 2016, subindo 
para 77,42 GW, acréscimo de 34,54 GW só 
em 2016. Considerando que uma cidade de 
1,5 milhão de habitantes consome em mé-
dia 1 GW, a China demonstrou todo o poder 
de sua capacidade fotovoltaica. Com o ob-
jetivo de até 2020 instalar mais de 110 GW 
em energia solar, ela pretende manter um 
investimento nesta área de US$ 360 bilhões 
em projetos e subsídios. Esse investimento 
ocorreu no momento mais crítico da Chi-
na, pois em dezembro de 2016 dez cidades 
decretaram alerta vermelho por apresenta-
rem nível de partículas tóxicas até 30 vezes 
maior que o limite permitido pela OMS. Essa 
névoa poluente, chamada “smog”, reduz a 
visibilidade a quase zero, cancelando voos e 
Para saber mais
Na China, para economizar espaço e diminuir 
a perda com temperatura de painéis fotovol-
taicos, estão sendo construídas usinas solares 
flutuantes. Recomendamos a leitura de MAIOR 
usina solar flutuante do mundo começa a ge-
rar energia. Engenheiro na Web, 26 maio 2017. 
Disponível em: <https://engenheironaweb.
com/2017/05/26/maior-usina-solar-flu-
tuante-do-mundo-comeca-a-gerar-ener-
gia/>. Acesso em: 2 jun. 2017.
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar92/220
3. Cenário – Itália
Segundo relatório da Joint Research Centre 
da Comissão Europeia, a Itália foi o segundo 
país da Europa com maior geração de ener-
gia solar em 2011, gerando 12,8 GW, 20% 
do produzido no continente, ficando atrás 
apenas da Alemanha. Em caráter global, a 
Itália ficou em terceiro em capacidade de 
geração e em quarto no quesito investimen-
to, ficando apenas atrás de Estados Unidos, 
China e Alemanha, com um investimento 
total de 21 bilhões de euros (TERRA, 2013).
Entre os anos de 2007 e 2010, foi investi-
do US$ 1,4 trilhão em energia fóssil, caso 
tivesse sido destinado à energia solar, esse 
investimento seria capaz de gerar 340 GW 
(MAIOR, [s.d]).
Em 23 de novembro de 2010, a Itália inau-
gurou, na época, a maior usina de energia 
solar com capacidade de 70 MW, podendo 
abastecer 17 mil residências. A usina fica 
na província de Rovigo, norte da Itália, e sua 
utilização vai evitar a emissão de 40 mil to-
neladas de gás carbônico para a atmosfera, 
isso é equivalente a 8 mil carros sendo tira-
dos de circulação (TERRA, 2013).
A Itália gerou 5 GW em 2010, 12,8 GW em 
2011, porém, em 2012, houve uma queda 
de 53% na produção, mesmo com um in-
vestimento de US$14,1 bilhões de dólares.
4. Cenário – Estados Unidos
Segundo o EIA (Administração de Informa-
ção de Energia), de 2010 a 2014, a capaci-
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar93/220
dade de energia solar aumentou 418% nos 
Estados Unidos, indo de 2,3 GW para 12 GW, 
sendo isso equivalente a um salto de 0,2% 
para 1,13% da energia elétrica total do país. 
Mais da metade dessas instalações foi fei-
ta por donos de empresase residências que 
participam de programas de mediação lí-
quida dos serviços. Essas mediações permi-
tem a venda do excesso da capacidade de 
energia à sua fornecedora de energia a pre-
ço de varejo (TERRA, 2013).
Os Estados Unidos e o Japão foram um dos 
precursores na implantação da tecnologia 
de geração de energia solar por placas foto-
voltaicas. Apesar disso, em 2012 o país ain-
da era o quarto colocado no ranking dos que 
mais investiram em energia solar. Em 2012 a 
capacidade instalada de energia solar no país 
ficou em 3,3 GW, sendo equivalente a 7% da 
energia solar global, enquanto em 2009 era 
de 10 %. Para tentar reverter esse quadro, foi 
criado um incentivo para a instalação de pai-
néis fotovoltaicos (CUSICK, 2014).
Apenas em 2013, 700 MW de capacidade 
termossolar foi disponibilizada com a con-
clusão de três grandes usinas no estado 
do Arizona e duas no estado da Califórnia 
(TERRA, 2013).
Em 2014 a Califórnia se destacou como o 
maior produtor, com 38% do total do país; 
estados como Massachusetts e Nova Jersey 
também têm produções significativas. Se-
gundo o EIA, esses setores têm fortes pers-
pectivas de crescimento em curto prazo com 
instalações fotovoltaicas de grande escala 
e usinas termossolares (CUSICK, 2014).
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar94/220
5.Cenário – Japão
Em março de 2011, ocorreu um terremoto 
no mar do Japão, ocasionando um tsunami 
em Fukushima, que resultou num grande 
desastre na usina nuclear da cidade. Com 
esse evento, o país passou a apostar na 
energia solar como forma de superar sua 
crise energética. Após a catástrofe, 54 rea-
tores nucleares foram desligados para pas-
sar por inspeções de segurança. No final de 
maio de 2012, o reator na ilha de Hokkaido 
foi fechado, e assim permanece a fim de eli-
minar gradativamente toda a matriz ener-
gética nuclear do Japão (TERRA, 2013).
Em 2012 o governo japonês criou o pro-
grama denominado FIT (Feed-in-tariffs), 
obrigando serviços públicos locais a com-
prarem 100% da energia gerada a partir de 
instalações solares que tenham capacidade 
maior que 10 kW pelo período de 20 anos. 
Neste ano o aumento de investimentos na 
área foi de 56%, chegando a US$ 13,1 bi-
lhões (EFE, 2012).
Em 2013 a usina solar Kagoshima Nanat-
sujima Mega Solar Power Plant, com ca-
pacidade de 70 MW, iniciou sua operação 
Link
O Google criou uma ferramenta chamada Project 
Sunroof com a finalidade de verificar a disponibi-
lidade do uso de energia solar no telhado de um 
imóvel. PROJECT Sunroof. Disponível em: <ht-
tps://www.google.com/get/sunroof#p=0> 
Acesso em: 2 jun. 2017.
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar95/220
ocupando uma área de 1,2 milhão de metro 
quadrado. A usina contém 290 mil painéis 
fotovoltaicos e fica situada na região sul do 
país. Em 2017, a capacidade acumulada de 
energia solar no país atingiu 6,7 GW, com in-
vestimento de US$ 16 bilhões, fazendo com 
que seja responsável pela geração de 7% do 
mercado mundial de energia solar. O apoio 
do governo para implementação da ener-
gia solar no país foi considerado três vezes 
maior do que o oferecido pelos governos de 
Alemanha e China (TERRA, 2013).
6. Cenário – Espanha
Na Espanha a produção de energia para 
autoconsumo é livre de impostos e muito 
atrativa aos habitantes do país. Em 2013 
a Espanha enfrentou um déficit de US$ 40 
Para saber mais
Após o desastre de Fukushima, muitos países pas-
saram a discutir sobre o uso de fontes de energia 
nuclear haja vista as consequências geradas. AL-
MEIDA, Thiago. Fukushima: 5 anos depois, a ener-
gia nuclear ainda é um fantasma que nos ron-
da. Greenpeace, 11 mar. 2016. Disponível em: 
<http://www.greenpeace.org/brasil/pt/Blog/
fukushima-5-anos-depois-a-energia-nucle-
ar-ain/blog/55827/>. Acesso em: 2 jun. 2017.
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar96/220
bilhões por nunca ter repassado à popula-
ção o custo da produção de energia elétri-
ca solar. Dessa forma, a opção do governo 
foi reduzir os pagamentos feitos aos 60 mil 
produtores de energia solar no país. Essa foi 
a decisão tomada em vez de gerar um au-
mento de 40% no preço da energia ao con-
sumidor (DALEY, 2014).
Com uma geração de apenas 5 GW em 
2016, o governo afirma estar interessado 
no aumento da geração de energia solar de 
forma progressiva, fazendo com que novos 
geradores de energia solar sem a autoriza-
ção do governo sofram multas, o país até 
este momento não possui subsídios e gran-
des incentivos.
7. Cenário – Austrália
Em 2013 a Austrália comemorou ter atin-
gido a marca de um milhão de residências 
com painéis fotovoltaicos instalados. O país 
contém uma ambiciosa política de incen-
tivo à microgeração de energia, denomi-
nado por Esquema de Energias Renováveis 
de Pequena Escala (Small-scale Renewable 
Energy Scheme), cujo princípio é uma ajuda 
financeira a qualquer residente que almeja 
instalar alguma forma de geração limpa de 
energia na residência. 
Em 2013, a Austrália era o maior exportador 
de carvão do planeta e tem como principal 
fonte de energia na sua matriz a queima 
deste combustível fóssil. Em 2017, o país 
estipulou uma meta que 20% de sua matriz 
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar97/220
energética deve ser formada por energias 
renováveis (DORIA, 2013).
8. Cenário – Bélgica
Em 2011 foi construído um túnel com apro-
ximadamente 3 km de extensão utilizando 
painéis fotovoltaicos. Esses painéis forne-
cem energia elétrica para a estação central 
além de garantir o funcionamento dos pró-
prios trens. São 16 mil painéis solares ge-
rando 3,3 MW/h, o que equivale à metade 
da energia elétrica consumida pela estação 
no mesmo período.
9. Cenário – Brasil
O Brasil localiza-se em uma região com in-
cidência mais vertical dos raios solares, o 
que beneficia altos índices de irradiação em 
extensa faixa do país, conforme pode ser 
visto na Figura 4.1 (PORTAL BRASIL, 2016).
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar98/220
Figura 4.1| Distribuição da irradiação solar no plano inclinado – Brasil
Fonte: adaptado de Tolmasquim (2016).
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar99/220
Com a Resolução n° 482/2012 da ANEEL 
(Agência Nacional de Energia Elétrica), pas-
sou a ser permitido que todo cidadão use 
seu telhado para gerar a própria eletrici-
dade e receber descontos na conta de luz. 
Segundo o EPE (Empresa de Pesquisa Ener-
gética), se todo potencial teórico de gera-
ção de energia solar fosse instalado em to-
das as residências brasileiras, seria possível 
abastecer duas vezes o consumo residencial 
do país, referente a 2016, podendo signifi-
car uma economia de R$95 bilhões por ano 
para a população.
Em 2014 ocorreu no país o primeiro leilão 
de energia solar com capacidade de 890 
MW, já em 2015 foram mais dois leilões 
totalizando 2653 MW com perspectiva de 
início de operação entre 2017 e 2018. Es-
ses leilões foram feitos na modalidade de 
energia reserva.
O potencial de energia solar no Brasil é 
imenso, principalmente na região nordeste. 
O ministério de Minas e Energia lançou em 
2016 o Programa de Geração Distribuída de 
Energia Elétrica (ProGD) com o objetivo de 
estimar a geração de energia para autocon-
sumo com base em fontes de energia reno-
váveis, em especial a fotovoltaica. Segundo 
o governo do país, existe o potencial para a 
instalação de 23,5 GW até o ano de 2030.
Segundo o ministério de Minas e Energia, a 
partir de 2018 o país deverá estar entre os 
20 países com maior geração de energia 
solar. Com o Plano Decenal de Expansão de 
Energia (PDE-2014), é estimada a capaci-
dade instalada de geração solar de 8,3 GW 
Unidade 4 • Particularidades da Energia Solar100/220
em 2024. Estimam também que em 2050, 
18% dos domicílios no Brasil