TCC_Gustavo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI 
COORDENADORIA DO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
TRABALHO FINAL DE CURSO 
 
 
GUSTAVO DE OLIVEIRA GONÇALVES 
 
 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADE E PROJETO DE UM SISTEMA DE MICROGERAÇÃO DE 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO JOÃO DEL-REI 
2019 
 
 
GUSTAVO DE OLIVEIRA GONÇALVES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROPRIEDADE E PROJETO DE UM SISTEMA DE MICROGERAÇÃO DE 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
 
 
 
Trabalho final de curso submetido ao 
Departamento do Curso de Engenharia 
Elétrica da Universidade Federal de São 
João del-Rei para a obtenção do título de 
Engenheiro Eletricista. 
Orientador: Prof. Paulo César Monteiro 
Lamim Filho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO JOÃO DEL-REI 
2019 
 
 
GUSTAVO DE OLIVEIRA GONÇALVES 
 
 
PROPRIEDADE E PROJETO DE UM SISTEMA DE MICROGERAÇÃO DE 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
 
Trabalho final de curso submetido ao 
Departamento do Curso de Engenharia 
Elétrica da Universidade Federal de São 
João del Rei para a obtenção do título de 
Engenheiro Eletricista. 
Orientador: Prof. Paulo César Monteiro 
Lamim Filho. 
 
São João del-Rei, 11 de dezembro de 
2019. 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
Paulo César Monteiro Lamim Filho. 
 Profº. 
Cristiane Geralda Tarôco 
 Profª. 
Deivity do Carmo Santos 
 Mestrando 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
À minha família e, em especial, aos meus pais, Flávio Gonçalves e Rosângela 
Maria de Oliveira Gonçalves, por sempre lutarem por mim e por todos os esforços que 
fizeram. Sou muito grato por tudo e sempre serei. Também à minha irmã, Ariana 
Oliveira Gonçalves. Vocês são meu amor incondicional; 
 À minha namorada, Isabela Zaparoli, pelo carinho e companheirismo ao longo 
desses anos; 
Aos meus amigos Flávio Oliveira, Mateus Araújo, Paulo Henrique Bernardes, 
Guilherme Cardoso, Gabriel Rocha, Ayrton Senna, Calill Madson, Anne Valentim, 
William Teixeira, Nayara Oliveira e Clayderman Oliveira, por estarem presente ao 
longo desses anos de luta, mas também de muita alegria. Obrigado pela amizade; 
A todos os amigos de UFSJ, os quais tive o imenso prazer de conhecer; 
Ao professor Paulo César Monteiro Lamim Filho, pelo apoio, pela compreensão 
e também pela amizade; 
A todas aquelas pessoas que, de alguma maneira, influenciaram e contribuíram 
para minha formação acadêmica, para o meu crescimento pessoal e profissional, o 
meu muito obrigado. 
 
 
 
RESUMO 
A energia fotovoltaica tem se mostrado uma das tecnologias mais importantes para o 
desenvolvimento sustentável a nível mundial, na medida em que se propõe a atender 
a demanda energética da sociedade por meio de atividades de baixo impacto 
ambiental. As Resoluções Normativas nº 482 e nº 687 da Agência Nacional de Energia 
Elétrica possibilitaram aos consumidores brasileiros a produção de sua própria 
energia elétrica, inclusive compensando esta produção com créditos de energia e 
permitindo a transferência do excedente para a rede pública. Tais resoluções abriram 
uma nova perspectiva para o paradigma energético do país, contribuindo para a 
geração de energia limpa e para a diminuição dos gastos dos consumidores que se 
propuserem a adotar formas mais sustentáveis de geração de energia. Dessa forma, 
o presente trabalho foi baseado em um estudo de caso, cujo principal objetivo foi de 
ilustrar a metodologia de dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à 
rede elétrica. O estudo foi realizado na cidade de Ouro Preto – MG e abordou as 
etapas de prospecção e dimensionamento do sistema. Após o cálculo da potência 
necessária para atender a referida residência, foram escolhidos para compor o projeto 
o painel Canadian Solar e o inversor Fronius Galvo de 2,0 kW. Verificou-se que, tanto 
a configuração com cinco painéis, quanto àquela com seis, atenderiam à demanda de 
geração estabelecida inicialmente, de 214,5 kWh/mês. Assim, a configuração do 
projeto ficou a critério do cliente, dependendo da sua disponibilidade econômica e do 
espaço disponível para a implantação do mesmo. Foi comprovada a viabilidade 
econômica de implantação do sistema, uma vez que este apresentou payback de 7 
anos e 11 meses e garantiu uma economia de aproximadamente R$ 97.767,85 ao 
longo de 25 anos. 
Palavras-chave: Energia solar fotovoltaica. Microgeração distribuída. Projeto de 
energia solar fotovoltaico. 
. 
 
 
ABSTRACT 
Photovoltaic energy has proven to be one of the most important technologies for 
sustainable development worldwide, meeting society's energy demand through 
activities with low environmental impact. The Normative Resolutions 482 and 687 of 
the National Electricity Agency (ANEEL) allowed Brazilian consumers to produce their 
own electricity, including offsetting this production with energy credits and allowing 
surplus transfer to the public grid. These resolutions opened a new perspective for the 
country's energy paradigm, contributing to the generation of clean energy and the 
reduction of consumer spending. Thus, the present research was based on a case 
study, whose aims to illustrate the sizing methodology of a photovoltaic system 
connected to the electric grid. The study was conducted in Ouro Preto city, Brazil, and 
addressed the stages of prospecting and sizing of the system. After calculating the 
power required to meet this residence, the Canadian Solar panel and the Fronius Galvo 
2.0 kW inverter were chosen to compose the project. Both the five and the six panel 
configuration would meet the established generation demand of 214.5 kWh/month. 
Thus, the project configuration was at the discretion of the client, depending on its 
economic availability and the space available for its implementation. The economic 
feasibility of system implementing was proven, as it presented a 7-year and 11-month 
payback and guaranteed savings of approximately R $ 97,767.85 over 25 years. 
 
Keywords: Photovoltaic solar energy. Distributed microgeneration. Photovoltaic solar 
energy project. 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Esquema de uma Célula Fotovoltaica ...................................................... 10 
Figura 2 – Circuito equivalente de uma célula fotovoltaica ....................................... 11 
Figura 3 – Parâmetros de Potência Máxima ............................................................. 12 
Figura 4 – Influência da variação da irradiação solar na curva I-V, para temperatura 
de célula fixa e igual a 25ºC ...................................................................................... 13 
Figura 5 – Influência da temperatura na operação dos módulos fotovoltaicos .......... 14 
Figura 6 – Partes constituintes de um módulo fotovoltaico ....................................... 14 
Figura 7 – Valores de horas de sol pleno .................................................................. 15 
Figura 8 – Gráfico de Consumo x Geração ............................................................... 22 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1 - Custo de Disponibilidade Segundo o Tipo de Fornecimento de Energia 
Elétrica ..................................................................................................................................... 16 
Tabela 2 - Consumo de energia durante os doze meses considerados no estudo.... 17 
Tabela 3 - Dados de irradiação obtidos do Crescesb ...................................................... 18 
Tabela 4 - Característica do Sistema ............................................................................. 21 
Tabela 5 - Viabilidade do sistema ....................................................................................... 22 
Tabela 6 - Retorno dos investimentos ................................................................................ 23 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
Quadro 1 - Especificações do painel Canadian Solar ................................................... 168 
Quadro 2 - Especificações doInversor. ........................................................................... 179 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS 
 
 
Aneel Agência Nacional de Energia Elétrica 
CEMIG Companhia Elétrica de Minas Gerais 
Ef Eficiência global 
FF Fator de Forma 
I Corrente 
Id Corrente reserva de saturação do diodo (A); 
Imp Corrente de Potência Máxima 
Iph Corrente fotogerada (A); 
Junção PN Junção Positiva e Negativa 
kWh Quilowatt-hora 
M Parâmentro utilizado para referenciar o produto Ns (n) 
MPPT Maximul Power Point Tracking 
Nm Nível médio de radiação solar (h/dia) 
Pmp Ponto de Máxima Potência 
Ptmm Potência total do módulo (kWp) 
Rs Resistência em série da célula 
Rsh Resistência shunt ou paralelo da célula 
STRINGS Arranjos 
V Nível de tensão nos terminais da célula ou módulo fotovoltaico (V); 
V Tensão 
Vmp Tensão de Máxima Potência 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 9 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................... 10 
2.1 A energia solar fotovoltaica ......................................................................... 10 
2.2 A célula, o módulo e o modelo fotovoltáico ............................................... 10 
2.3 Circuito Equivalente ..................................................................................... 11 
2.4 Características elétricas dos módulos fotovoltaicos ................................ 12 
2.5 Influências de parâmetros na tecnologia fotovoltaica. ............................. 13 
2.6 Composição de um módulo fotovoltaico .................................................... 14 
3 ESTUDO DE CASO ........................................................................................ 16 
3.1 Localização ................................................................................................... 16 
3.2 Definição do número de painéis .................................................................. 17 
3.3 Dados do inversor ........................................................................................ 18 
3.3.1 Critério 1 ......................................................................................................... 19 
3.3.2 Critério 2: ........................................................................................................ 19 
3.3.3 Critério 3: ........................................................................................................ 20 
3.4 Viabilidade econômica ................................................................................. 21 
3.5 Manutenção dos Equipamentos..........................................................................23 
4 CONCLUSÃO ................................................................................................. 25 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 26 
 
9 
 
1 INTRODUÇÃO 
O aumento do consumo de energia elétrica está diretamente ligado ao 
crescimento contínuo da população mundial. Em países como o Brasil, que apresenta 
atualmente cerca de 209.3 milhões de habitantes (IBGE, 2017), ou como a China, que 
em 2017 registrou 1.386 bilhões de habitantes, é necessário que se tenha uma matriz 
energética muito forte para atender essa alta demanda. 
Neste sentido, a energia captada a partir dos raios solares tem se mostrado 
uma das tecnologias mais importantes para o desenvolvimento sustentável mundial. 
Seu principal diferencial é a certeza de um equilíbrio entre o atendimento da demanda 
energética da sociedade e a preservação dos recursos naturais, na medida em que é 
uma atividade reconhecida por seu baixo impacto ambiental. 
De acordo com Villava (2015), o Sol é a principal fonte de energia do nosso 
planeta. Assim, a superfície da Terra recebe anualmente uma quantidade de energia 
solar (nas formas de luz e calor) suficiente para suprir milhares de vezes as 
necessidades da população mundial durante o mesmo período. Ainda que apenas 
uma parcela dessa energia seja aproveitada, praticamente toda energia usada pelo 
ser humano tem sua origem no Sol. 
A Resolução Normativa nº 482 da Agência Nacional de Energia Elétrica, 
aprovada em 17 de abril de 2012 (ANEEL, 2012), possibilitou aos consumidores 
brasileiros a produção de sua própria energia elétrica, inclusive compensando esta 
produção com créditos de energia, quando houver excedentes. Em novembro de 
2015, entrou em vigor a Resolução Normativa nº 687, que atualizou a norma anterior, 
passando a permitir que o consumidor possa gerar sua própria energia e transferir o 
excedente para a rede. Essas resoluções abriram uma nova perspectiva para o 
paradigma energético do país, contribuindo para a geração de energia limpa, para a 
criação de empregos e, principalmente, para a diminuição dos gastos dos 
consumidores que se propuserem a adorar formas mais sustentáveis de geração de 
energia. 
 
10 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
2.1 A energia solar fotovoltaica 
A energia solar fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta de 
luz em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico. A célula fotovoltaica, um dispositivo 
fabricado com material semicondutor, é a unidade fundamental desse processo de 
conversão de energia. 
A energia solar fotovoltaica vem se constituindo como uma alternativa 
energética adequada, confiável e segura para o fornecimento de energia elétrica, não 
somente às localidades isoladas e dispersas da rede elétrica convencional, como 
também em regiões urbanas, através dos denominados “sistemas fotovoltaicos 
conectados à rede” (BENEDITO, 2009). 
2.2 A célula, o módulo e o modelo fotovoltaico 
A conversão da energia das radiações eletromagnéticas em energia elétrica é 
um fenômeno físico conhecido como “Efeito Fotovoltaico”. De acordo com Lorenzo 
(1994), “a célula solar é, sem dúvida, o dispositivo fotovoltaico mais importante para a 
conversão direta da energia solar em energia elétrica”. 
As células fotovoltaicas atuais são constituídas por silício e por uma junção PN, 
que possui características semelhantes à de um diodo semicondutor (Figura 1). A 
irradiância solar incidente no material semicondutor da célula fotovoltaica gera pares 
de elétrons-lacuna em ambos os lados da junção PN, que se movem por ação do 
campo elétrico da junção, em sentidos contrários. 
Figura 1 – Esquema de uma Célula Fotovoltaica 
 
Fonte: Nascimento (2013) 
11 
 
Na região N (parte frontal da célula), o silício é dopado com fósforo. Tal 
elemento possui cinco elétrons em sua camada de valência que, durante este 
processo, serão adicionados à estrutura tetravalente do silício, culminando na sobra 
de elétrons na referida camada. Do mesmo modo, na região P, o silício é dopado com 
o boro, que possui três elétrons em sua camada de valência. Nessa região haverá, 
portanto, uma concentração de lacunas maior do que a de elétrons. 
O fato de a concentração de elétrons ser maior na camada N desencadeia uma 
transferência de elétrons da camada N para a camada P, formando, assim, um campo 
elétrico em sua junção. Neste processo, os elétrons que não ocupam as lacunas se 
deslocam para o material condutor, que irá transferir a corrente elétrica produzida pela 
célula quando a energia dos fótons for absorvida. 
2.3 Circuito Equivalente 
A célula fotovoltaica pode ser caracterizada pela curva I-V, que representa a 
variação da corrente I com a tensão em seus terminais V. Quando exposto à radiação 
solar, o gerador forma corrente e tensão. Se o gerador não estiver conectado à 
nenhuma carga em seus terminais, é possível medir a tensão. Por outro lado, se a 
carga estiver conectada ao gerador, haverá uma corrente circulando pelo sistema. A 
Figura 2 e a Equação (1) apresentam,respectivamente, o circuito equivalente de uma 
célula fotovoltaica e a equação do circuito equivalente que expressa o funcionamento 
intrínseco dessa célula. 
Figura 2 – Circuito equivalente de uma célula fotovoltaica 
 
Fonte: Lorenzo (1994) 
 
𝑰 = 𝑰𝒑𝒉 − 𝑰𝒅 |𝐞𝐱𝐩 (
𝑽+ 𝑰 × 𝑹𝒔
𝒎 𝒙 𝑽𝒕
) − 𝟏 | −
(𝑽+ 𝑰 𝒙 𝑹𝐬)
𝑹𝐏
 (1) 
 
 
12 
 
Legenda: 
Iph – Corrente fotogerada (A); 
Id – Corrente reserva de saturação do diodo (A); 
V – Nível de tensão nos terminais da célula ou módulo fotovoltaico (V); 
m – Parâmentro utilizado para referenciar o produto Ns(n); 
I – Corrente nos terminais de saída; 
Rs – Resistência em série da célula; 
Rp – Resistência Shunt; 
Rsh – Resistência shunt ou paralelo da célula. 
 
2.4 Características elétricas dos módulos fotovoltaicos 
Para cada ponto da curva I x V, o produto corrente-tensão representa a 
potência gerada para aquela condição de operação. A Figura 3 demonstra que para 
uma célula – e, consequentemente, para o módulo – existe somente uma tensão na 
qual a potência máxima pode ser extraída. É importante citar que não existe geração 
de potência nas condições de circuito aberto e curto circuito, já que nesses casos a 
tensão ou corrente são iguais à zero. 
Figura 3 – Parâmetros de Potência Máxima 
 
Fonte: Creseb (2004) 
O Ponto de Máxima Potência (Pmp) corresponde ao produto da Tensão de 
Máxima Potência (Vmp) e da Corrente de Potência Máxima (Imp). Os valores Pmp, 
Vmp, Imp, Voc e Ish são, portanto, os cinco parâmetros que especificam o módulo 
sob dadas condições de radiação, temperatura de operação e massa de ar. 
13 
 
O Fator de Forma (FF) é uma grandeza que expressa o quanto a curva 
característica se aproxima de um retângulo no diagrama I x V. Assim, quanto melhor 
a qualidade das células no módulo, mais próxima da forma retangular será a curva I 
x V. O produto Imp x Vmp – que informa a potência máxima entregue à carga – está 
representado pela área tracejada na Figura 3 e é, obviamente, menor do que a área 
do retângulo representado pelo produto Isc x Voc. 
2.5 Influências de parâmetros na tecnologia fotovoltaica. 
Sabe-se que as primeiras células fotovoltaicas fabricadas foram projetadas 
para aplicações espaciais. No espaço, tais células podem funcionar em sistemas 
situados em regiões próximas à atmosfera terrestre, onde a radiação solar é de ordem 
1367 W/m2 e as células se encontram em temperaturas da ordem de 50º à 60ºC, 
condição na qual apresentam grande eficiência (GHENSEV, 2006). 
Esta eficiência elevada, apesar de já ocorrer nas primeiras famílias de células, 
não era coincidência. Isso ocorre na medida em que as células solares (como qualquer 
outro circuito elétrico) sofrem influência da temperatura a qual elas estão submetidas 
(GHENSEV, 2006). 
Conforme exposto na Figura 4, existem fatores externos que contribuem para 
a alteração dos parâmetros elétricos, sendo eles: a radiação solar incidente no plano 
do gerador e a temperatura da célula. A variação destes dois fatores ocorre, na maioria 
das vezes, pelas condições climáticas (ex.: presença de chuvas ou de nuvens durante 
o dia) ou devido a fenômenos não físicos, como sombreamento sobre a instalação. 
Outra variável importante neste processo é a temperatura na superfície dos módulos, 
já que grande parte da energia solar que incide na célula é convertida em calor. 
Figura 4 – Influência da variação da irradiação solar na curva I-V, para temperatura de célula fixa e 
igual a 25ºC. 
 
Fonte: Villalva (2015) 
14 
 
As células de silício apresentadas até o momento têm sua eficiência reduzida 
devido ao aumento da temperatura na mesma, sendo o cenário ideal para o seu 
funcionamento aquele com temperaturas mais baixas (GHENSEV, 2006). Na Figura 
5 é possível observar que o aumento da temperatura é um fator prejudicial para os 
módulos, uma vez que culmina na redução da tensão causada por ela. 
Figura 5 – Influência da temperatura na operação dos módulos fotovoltaicos 
 
Fonte: Villalva (2015) 
2.6 Composição de um módulo fotovoltaico 
A Figura 6 ilustra uma vista explodida de um módulo fotovoltaico. A função de 
cada uma das partes é descrita a seguir: 
Figura 6 – Partes constituintes de um módulo fotovoltaico 
 
Fonte: Portal Solar (2017) 
15 
 
a. Moldura de alumínio: é utilizada para proteger o módulo durante a instalação, 
impedindo que ocorram microfissuras nas células fotovoltaicas; 
b. Vidro especial: é aplicado para facilitar a entrada de luz e refletir o mínimo 
possível da luz que incide em sua superfície; 
c. Película encapsulante: protege as células contra o envelhecimento causado 
pelos raios UV (presente na radiação eletromagnética do sol), pela umidade e 
pela temperatura; 
d. Células fotovoltaicas: conversão direta da “luz” em eletricidade; 
e. Fundo protetor: protege os componentes internos do módulo e também os isola 
eletricamente; 
f. Caixa de junção: local onde encontram-se os terminais da célula que foram 
interconectadas e o diodo de by-pass, responsável por desviar a corrente 
elétrica em strings sombreadas. 
2.7 Variação diária do recurso solar 
De acordo com Pinho (2014) o conceito de “horas de sol pleno” corresponde 
ao número de horas que a irradiância solar permanece constante e igual a 1000 W/m². 
Através desse conceito, utilizando um piranômetro, é possível medir a energia 
entregue pelo sol em uma determinada localidade ao longo de um dia. A Figura 7 
mostra como as horas de sol pleno podem sofrer distorções dependendo das 
condições climáticas. 
Figura 7 – Valores de horas de sol pleno 
 
Fonte: Pinho (2014) 
16 
 
3 ESTUDO DE CASO 
Para realização de um projeto solar, devemos ter clareza de todas as etapas a 
serem consideradas, sendo elas: a) prospecção, b) dimensionamento, c) instalação e 
d) comissionamento. Tendo em vista que a finalidade desta seção é ilustrar a 
metodologia de dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à rede 
elétrica, contemplaremos aqui somente as etapas de prospecção e dimensionamento. 
3.1 Localização 
O estudo de caso foi realizado na cidade de Ouro Preto – MG, em um imóvel 
atendido pela concessionária CEMIG, através de um fornecimento bifásico de energia 
elétrica. A Tabela 1 apresenta o que determina a Resolução Normativa nº 414 de 9 de 
setembro de 2010 da ANEEL, que impossibilita eliminar o custo de disponibilidade 
cobrado na fatura de energia para os consumidores enquadrados no grupo B, ou da 
demanda contratada, para os consumidores do grupo A. 
Tabela 1 – Custo de Disponibilidade Segundo o Tipo de Fornecimento de Energia Elétrica 
 Tipo de fornecimento Custo de disponibilidade 
I Monofásico 30 KWh 
II Bifásico 50 KWh 
III Trifásico 100 KWh 
 
Fonte: Autoria própria 
 
A instalação dos módulos será em telhado colonial, em uma área direcionada 
para o nordeste. Como parte do projeto, o cliente foi alertado da presença de um 
edifício ao lado do terreno, podendo este ocasionar sombreamento futuro à instalação, 
caso o mesmo aumente seu número de andares. Do outro lado da residência existe 
também um lote vago, que não põe em risco o projeto. 
A Tabela 2 apresenta o consumo de energia referente ao imóvel avaliado 
durante os doze meses considerados no estudo. 
 
 
17 
 
Tabela 2 - Consumo de energia durante os doze meses considerados no estudo. 
MÊS CONSUMO (KWH) MÊS CONSUMO (KWH) 
MAR/2019 245 AGO/2018 276 
FEV/2019 263 JUL/2018 245 
JAN/2019 249 JUN/2018 258 
DEZ/2018 292 MAI/2018 252 
NOV/2018 277 ABR/2018 256 
OUT/2018 281 Média total 264,5 
SET/2018 280 Média diária 8,81 
 
Fonte: Autoria própria 
3.2 Definição do número de painéis 
De posse dos parâmetros citados anteriormente, é possível a potência do 
gerador que irá atender às especificações do cliente, através da Equação (2). 
 Energia Gerada = Consumo médio – Taxa de Disponibilidade (2) 
Temos, portanto: 
Energia Gerada = 264,5Kwh/mês– 50kwh/mês = 214,5Kwh/mês 
Sabendo a potência do gerador, é necessário escolher o painel fotovoltaico que 
será utilizado. Neste estudo de caso o painel escolhido foi o Canadian Solar, cujas 
especificações estão descritas no Quadro 1. 
Quadro 1 - Especificações do painel Canadian Solar 
Fabricante: Canadian Solar Modelo: CS6P – 355 
Potência nominal de pico Wp: 355wp Tensão à potência nominal V: 30,2 
Tensão de circuito aberto V: 37,4 Corrente à potência nominal A: 8,43 
Corrente de curto-circuito A: 9 A Área: 1,61 m2 
Fonte: Autoria própria 
A escolha do painel fica a critério do projetista, que deve levar em consideração 
aspectos de eficiência e os custos para o cliente. Com o painel escolhido, é necessário 
definir a quantidade de painéis que conseguirá gerar os 214,5 Kwh/mês. Para isso, foi 
utilizada a Equação (3): 
 
18 
 
 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑖𝑛é𝑖𝑠 = 
𝑃𝑡𝑚
𝑃𝑡𝑚𝑚 𝑥 𝑁𝑚 𝑥 𝐸𝑓 𝑥 𝐺𝑚 𝑥 30 𝑑𝑖𝑎𝑠
= 5,58 = 6 𝑝𝑎𝑖𝑛é𝑖𝑠 (3) 
em que, 
Ptm = Geração mensal = 214,5 Kwh 
Ptmm = Potência total do módulo (kWp) = 0,355 
Nm= Nível médio de radiação solar (h/dia) = 4,81 (Tabela 3) 
Ef = Eficiência global = 0,75 
 
Tabela 3 - Dados de irradiação obtidos do Crescesb 
MÊS 
IRRADIAÇÃO GLOBAL 
MÉDIA (KWH/M³.DIA) 
MÊS 
IRRADIAÇÃO GLOBAL 
MÉDIA (KWH/M³.DIA) 
JANEIRO 5,46 AGOSTO 4,96 
FEVEREIRO 5,73 SETEMBRO 5,15 
MARÇO 4,82 OUTUBRO 5,18 
ABRIL 4,45 NOVEMBRO 4,83 
MAIO 3,96 DEZEMBRO 5,32 
JUNHO 3,84 MÉDIA 4,81 
JULHO 4,07 
 
Fonte: Autoria própria 
 
3.3 Dados do inversor 
A próxima etapa do projeto é a escolha do inversor que irá se adequar ao 
número de painéis determinado. A faixa de potência disponível no mercado nacional 
para esta aplicação está entre 1,5kW e 5kW. Deve-se escolher um inversor analisando 
seus dados de tensão e corrente, para saber se a quantidade de painéis sugerida se 
adapta a esse dispositivo. 
Por análise do projeto, por questões de mercado e pela qualidade do 
equipamento, escolheu-se para este estudo o inversor Fronius Galvo de 2,0kW. As 
especificações do inversor estão descritas no Quadro 2, a seguir: 
 Quadro 2 - Especificações do Inversor 
Fabricante: Fronius Galvo Modelo: Galvo 2.0 – 1 de 2,0kW 
Potência DC máx: 2,140w Tensão de CC máx: 420v 
Faixa de operação MPPT de VDC: 120 - 355 Corrente máxima de entrada: 17,8A 
Número de strings: 1 Potência nominal de AC: 2000W 
Potência máx de AC: 2000VA Corrente máxima de saída: 9,7 A 
19 
 
Variação da tensão de saída: 180V à 270V Frequência da rede: 60 Hz 
Eficiência máxima: 96% 
Fonte: Autoria própria 
Existem três critérios para adequar o inversor à potência dos painéis que devem 
ser respeitados em conjunto: 
3.3.1 Critério 1 
A potência do gerador deve ser igual ou 20% superior à potência do inversor 
que, neste caso, é de 2,0Kw. Portanto, no primeiro critério temos uma faixa de 
potência de 2.0kW à 2.4kW. 
O valor de 20% é um valor estipulado para gerar um sistema de melhor 
qualidade e menor custo. Existem estudos que demonstram que este valor pode ser 
até 30% maior do que a potência do inversor. Porém, esta escolha implicaria em um 
maior número de painéis e, assim, em um maior custo de projeto para o cliente. 
3.3.2 Critério 2: 
Os painéis fotovoltaicos devem trabalhar dentro da faixa MPPT do inversor. 
Porém, se o painel trabalhar no limite máximo superior ou no limite mínimo inferior, há 
um grande risco de se sair da faixa de atuação do equipamento, o que ocasionaria 
uma desconexão do sistema. Portanto, deve-se acrescentar 20% a mais no valor de 
tensão do limite inferior e 10% a menos no valor de tensão do limite superior. 
No inversor analisado, o limite inferior é de 120V. Acrescentando os 20% do 
limite inferior tem-se: 
120 x 1,2 = 144V (4) 
 
No limite superior, retirando 10%, tem-se: 
 
355 x 0,9 = 319,5V (5)
 
Assim, a nova faixa de tensão de trabalho é de 144V a 319,5V. 
 
20 
 
3.3.3 Critério 3: 
A soma das correntes dos painéis deve ser menor do que a corrente máxima 
de entrada do inversor (17,8 A). 
Então, com base nos dois últimos critérios e com os dados de placa do painel, 
foi possível calcular a quantidade máxima e mínima de painéis ligados em série, bem 
como a quantidade de strings (arranjos). 
 
Nº mín de painéis em série =
VmPmín
Vmppainel
=
144
30,2
= 5 𝑝𝑎𝑖𝑛é𝑖𝑠 (6)
 
Nº máx de painéis em série =
VmPmín
Vmppainel
=
319,5
30,2
= 10 𝑝𝑎𝑖𝑛é𝑖𝑠 (7) 
 
Nº de strings = 
Iinv
Iscpainel
= 
17,8
9
= 1, 97 = 1 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 (8) 
 
Como o inversor tem apenas 1 entrada MPPT e não suporta mais que 1 string, 
utilizou-se esta entrada para conectar os módulos ao inversor. Portanto, organizando 
os dados levantados, obtiveram-se as seguintes configurações possíveis de arranjos: 
 5 painéis em série com 1 string; 
 6 painéis em série com 1 string; 
 7 painéis em série com 1 string; 
 8 painéis em série com 1 string; 
 9 painéis em série com 1 string; 
 10 painéis em série com 1 string; 
Apesar de o estudo ter se baseado nos cálculos para ter um mínimo e um 
máximo de módulos possíveis, é necessário atentar-se aos três critérios mencionados 
anteriormente. Como eles devem ser atendidos em conjunto, algumas das opções 
listadas não atendem à interseção dos três. 
Conforme foi possível observar, todas as configurações estavam de acordo 
com os Critérios 2 e 3. Contudo, o Critério 1, que estabelece uma faixa de tensão 2,0k 
à 2,4k, não estava sendo obedecido em todas as opções. Assim sendo, a configuração 
que atende a todos os critérios são com 6 painéis. 
21 
 
 
3.4 Viabilidade econômica 
Conforme descrito anteriormente, existe a possibilidade de 6 painéis para 
atender de maneira correta a geração mensal do projeto (Equação 9). 
 
 𝐺𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑙 = 𝑃𝑡𝑚𝑚 𝑥 𝑁º 𝑥 𝐸𝑓 𝑥 𝑁𝑚 𝑥 30 𝑑𝑖𝑎𝑠 (9) 
 
Legenda: 
Ptmm = Potência total do módulo (kWp) 
Nm= Nível médio de radiação solar (h/dia) 
Ef = Eficiência global 
Nº = número de painéis 
 
Para 6 painéis: 355 𝑥 6 𝑥 4,81 𝑥 0,75 𝑥 30 𝑑𝑖𝑎𝑠 = 230,51 𝑘𝑊ℎ/𝑚ê𝑠 (10) 
 
A configuração que atende à geração estabelecida inicialmente, onde seria 
necessário gerar 214,5kWh/mês. Assim, a configuração do projeto fica a critério do 
cliente, dependendo da sua viabilidade econômica e seu espaço no telhado, que não 
pode ser desconsiderado. 
Para uma análise mais detalhada da viabilidade do projeto, foi realizada 
uma simulação do desempenho econômico, considerando os parâmetros do 
sistema projeto descritos na Tabela 4. 
Tabela 4 - Característica do Sistema a ser Instalado 
Potência do Sistema 1,8kWp 
Quantidade de Placas Fotovoltaicas 6 x 355W 
Área Ocupada Pelo Sistema 12m² 
Produção Média Mensal 215Kwh/mês 
Economia Mensal do Sistema R$191,05 
Produção Média Anual 2.576k Wh/Ano 
Economia Anual do Sistema R$2.292,64 
Fonte: Autoria própria 
É possível também analisar graficamente o consumo e a geração do 
sistema, depois de implantado, com os dados coletados, conforme 
demonstrado na Figura 8. 
22 
 
 
Figura 8 – Gráfico de Consumo x Geração 
 
Fonte: Autoria própria 
 
Através da Figura 8 é possível perceber a constância de geração do 
sistema fotovoltaico, já que, mesmo em meses com a menor incidência solar 
e mais chuvosos, o sistema mantém sua geração de energia. Isso se explica 
pelo fato de que placas não necessitam do sol pleno, e sim da radiação solar 
sobre elas – o que acontece ainda que o tempo esteja fechado, nublado ou 
com muitas nuvens encobrindo. Também é possível analisar graficamente a 
viabilidade, gerando e respeitando a taxa de disponibilidade demonstrada 
anteriormente. 
A rentabilidade do projeto, com base no custo de implantação, na variação da 
tarifação de energia de 6% ao ano, na degradação anual do sistema, e na a taxa de 
disponibilidade do sistema, está disposta na Tabela 5. 
Tabela 5 - Viabilidadedo sistema 
Custo específico do projeto (Valor pago por cada quilowatt pico 
instalado): 
R$ 10.261,58 
Investimento total na compra do sistema: R$ 18.861,65 
Custo atual do kWh: R$ 0,89 
Custo mensal da tarifa mínima: R$ 44,50 
Degradação anual do sistema devido ao envelhecimento: 0,40% 
Taxa média histórica do reajuste das tarifas: 7,56% 
Tarifação de energia(ano): 6% 
Imposto incluso: R$ 352,23 
Fonte: Autoria própria 
23 
 
 
Verificou-se sua viabilidade, uma vez que o payback do sistema se encontra 
em 7 anos e 11 meses e, ao longo de 25 anos, o consumidor obtém uma economia 
de aproximadamente R$ 97.767,85 (Tabela 6). 
 
Tabela 6 - Retorno dos investimentos 
Tempo de retorno do investimento (Payback)(anos): 7 anos e 11 meses 
Valor economizado em 25 anos: R$97.767,85 
Juros ativo sob o valor economizado em 25 anos: R$19.311,01 
Valores disponíveis em conta após 25 anos(Fluxo de caixa): R$ 117.078,86 
Taxa de Retorno(rendimento): 14% 
Fonte: Autoria própria 
 
 
3.5 Manutenção dos Equipamento 
Os painéis solares instalados no telhados ou em qualquer local, ficam sujos 
principalmente por conta de poeira, poluição, folhas de árvores. Em cidade grandes 
como São Paulo, onde a poluição é significativa, os painéis podem ficar sujos em 
menos de 1(um) ano. Sujeira causada por pássaros não é tão significativa, a não ser 
que tenha uma grande quantidade de pássaros por perto, porém caso tenha muito 
resquício de fezes a produção de energia solar do sistema pode ficar comprometida. 
A perda pode chegar em até 25% em alguns casos, de acordo com o laboratório 
Nacional de Energias Renováveis dos Estados Unidos. Segundo empresas de energia 
solar relaram perda de até 30% para alguns clientes que nunca limparam os seus 
painéis, mesmo considerando casos extremos, e em lugares onde tem uma incidência 
baixa de chuvas. 
Recomenda-se que a limpeza seja feita anualmente, porém em locais com 
baixa incidência de chuva e de muita poeira recomenda-se que seja feita a 
manutenção de 6 em 6 meses, utilizando um pano molhado para que não agrida 
fortemente o equipamento. 
24 
 
A melhor hora para se limpar o equipamento é em um dia nublado, no início da 
manhã ou à noite. Se o sol estiver forte, a água utilizada pode evaporar rapidamente 
dificultando a limpeza. 
O amanhecer pode ser um momento melhor para a manutenção, o orvalho da 
noite provavelmente terá amolecido a sujeira, e dessa forma facilitando o processo de 
limpeza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
4 CONCLUSÃO 
Neste estudo foi realizado o dimensionamento de uma microgeração de energia 
solar fotovoltaica para uma residência na cidade de Ouro Preto – MG, possibilitando 
uma visão detalhada das etapas de comissionamento do sistema. 
Através dos detalhes estudados, foi possível prever que, em um futuro próximo, 
pode haver interferência no sistema devido a um edifício que está sendo construído 
ao lado da residência, na mesma direção em que o sol incide. 
Mesmo com o projeto sendo considerado de pequena escala (1,8kWp), o 
mesmo apresentou um payback de 7 anos e 11 meses. Nos padrões atuais 
da legislação este é considerado um ótimo investimento, tendo em vista a 
economia gerada e o investimento pensando no futuro. 
Em relação à produção, é importante salientar que, para que o sistema 
mantenha um bom rendimento ao longo dos anos, é de extrema importância 
que se tenha alguns cuidados de manutenção pontuais. Dentre eles, destaca-
se a limpeza periódica das placas solares, já que estas costumam se 
desgastar naturalmente ao longo dos anos e, com o excesso de sujeira, 
podem se degradar mais rapidamente. 
 
 
26 
 
REFERÊNCIAS 
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de abril de 2012. Estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e 
minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de 
compensação de energia elétrica, e dá outras providências. 2012. Disponível em: < 
http://www2.aneel.gov.br/arq 
uivos/PDF/Resolu%C3%A7%C3%A3o%20Normativa%20482,%20de%202012%20-
%20bip-junho-2012.pdf>. Acesso em: 10/11/2019. 
 
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica. Resolução Normativa nº 413, de 9 
de setembro de 2010. Estabelece as condições gerais de fornecimento de energia 
elétrica de forma atualizada e consolidada. 2010. Disponível em: < http://www.an 
eel.gov.br/documents/656877/14486448/bren2010414.pdf/3bd33297-26f9-4ddf-
94c3-f01d76d6f14a?version=1.0> Acesso em 09/10/2019. 
 
BENEDITO, R. S. (2009) Caracterização da Geração Distribuída de Eletricidade 
Por Meio de Sistemas Fotovoltaicos Conectados à rede. Dissertação de Mestrado. 
Programa de Pós Graduação em Energia. Universidade de São Paulo, 2009 
 
 
CRESCESB. Centro de Referência para Energias Solar e Eólica Sérgio de S. Brito. 
Potencial Solar. CRESCEB. 2004. Disponível em <http://www.cresesb.cepel.br/ 
index.php?section=com_con-tent&cid=331/>. Acesso em: 29 set. 2019. 
 
GHENSEV, A. Materiais e processos de fabricação de células fotovoltaicas. 2006. 
Monografia. (Curso de Pós-graduação) Curso de Pós-graduação Latu Sensu em 
Fontes Alternativas de Energia. Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2006. 
 
LORENZO, E. El Generador Fotovoltaico. In: Lorenzo, Eduardo Org. Electricidad 
Solar: ingenieria de los sistemas fotovoltaicos. Sevilha: Progensa, 1994. 
 
NACIMENTO, L. R. D. A avaliação de longo prazo de um sistema fotovoltaico 
integrado á edificação urbana e conectado á rede elétrica pública. Dissertação 
(Mestrado). Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal 
de Santa Catarina, Florianópolis, 2013. 
 
PINHO, J.T; GALDINO, M.A (org). Manual de Engenharia para Sistemas 
Fotovoltáicos. 2ª. ed. CEPERL-CRESEB: Rio de Janeiro, 2014. 530 p. 
PORTAL SOLAR. Passo-a-Passo da Fabricação do Painel Solar. Portal Solar. 
Disponível em: <https://www.portalsolar.com.br/passo-a-passo-da-fabricacao-do-
painel-solar.html>. Acesso em: 20/08/2019. 
 
VILLALVA, M. G. Energia Solar Fotovoltaica: conceitos e aplicações. Editora Erica: 
Rio de Janeiro, 2012. 
 
 
 
 
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