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METODOLOGIA DE APLICAÇÃO EFICIENTE DE ENERGIA 
SOLAR EM RESIDÊNCIAS 
 
 
Ricardo Duque Estrada Ferreira 
 
 
Projeto de Graduação apresentado ao 
Curso de Engenharia Elétrica da Escola 
Politécnica, Universidade Federal do Rio 
de Janeiro, como parte dos requisitos 
necessários à obtenção do título de 
Engenheiro Eletricista. 
 
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento 
 
 
RIO DE JANEIRO 
Abril de 2016 
 
METODOLOGIA DE APLICAÇÃO EFICIENTE DE ENERGIA 
SOLAR EM RESIDÊNCIAS 
 
Ricardo Duque Estrada Ferreira 
 
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE 
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS 
PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHAIRO ELETRICISTA. 
 
 Examinado por: 
 
 
_____________________________________ 
Prof. Jorge Luiz do Nascimento, Dr. Eng. 
 
 
_____________________________________ 
Prof. João Pedro Lopes Salvador, M. Sc. 
 
 
_____________________________________ 
Prof. Júlio César de Carvalho Ferreira, M. Sc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
Abril de 2016
iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ferreira, Ricardo Duque Estrada. 
 Metodologia de Aplicação Eficiente de Energia Solar em 
Residências/ Ricardo Duque Estrada Ferreira – Rio de Janeiro: 
UFRJ/Escola Politécnica, 2016. 
 XIV, 126p.; il.: 29,7cm. 
 Orientador: Jorge Luiz do Nascimento 
 Projeto de Graduação – UFRJ/Escola Politécnica/Curso de 
Engenharia Elétrica, 2016. 
 Referências Bibliográficas: p. 114-116 
 1. Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede. 2. Geração 
Fotovoltaica Residencial. 3. Eficiência Energética. 4. Métodos de 
Dimensionamento. 5. Metodologias de Aplicação de Energia Solar em 
Residências. I. Nascimento, Jorge Luiz do. II. Universidade Federal do Rio 
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Elétrica. III. Título 
 
iv 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 Primeiramente eu gostaria de agradecer à força maior que rege esse universo por 
tornar possível a realização de um grande sonho, me formar um engenheiro eletricista 
pela UFRJ. 
 À minha querida mãe Laura, por confiar em mim, por ser minha inspiração e 
incondicionalmente ter me incentivado a conquistar esse objetivo, acompanhando cada 
etapa dessa caminhada. 
 Ao meu pai Paulo, por ter confiado em mim, sempre ter me dado garra para vencer 
etapas que pareciam insuperáveis, pelo gosto de buscar o conhecimento e o 
empreendedorismo. 
 Aos meus irmãos Pedro e Fernanda que acreditaram junto comigo que um dia eu 
seria um engenheiro eletricista da UFRJ, obrigado por todo apoio. 
 À minha avó Glória, por ser puramente minha fonte inspiração em todos os 
sentidos da vida. 
 À Carolina, por ter sido um dos meus pilares durante toda essa caminhada, por ter 
sido meu porto seguro, me apoiando e me fortalecendo todos os dias. 
 Ao meu querido mestre Jorge Luiz do Nascimento, que sempre teve paciência, 
compaixão e disponibilidade para seus alunos. Seu caráter e humildade foram 
fundamentais para o desenvolvimento deste projeto. 
 Ao mestre Sebastião, que sempre fez questão de transmitir incansavelmente todo 
seu conhecimento nas aulas de Máquinas e Proteção. 
 Agradeço a todos que me ajudaram de alguma forma, com conhecimento ou 
outros tipos de apoio para vencer essa guerra chamada engenharia elétrica. 
 
v 
 
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte 
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Eletricista. 
 
 
METODOLOGIA DE APLICAÇÃO EFICIENTE DE ENERGIA SOLAR EM 
RESIDÊNCIAS 
 
Ricardo Duque Estrada Ferreira 
Abril 2016 
 
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento, Dr. Eng. 
Curso: Engenharia Elétrica 
 
 Este projeto de graduação tem por objetivo apresentar o estudo da implementação 
de sistemas fotovoltaicos em residências com ênfase em sistemas conectados à rede. 
Visando apresentar métodos de dimensionamento de geração fotovoltaica de duas formas 
diferentes integrados à medidas de eficiência energética. 
 Ao longo deste trabalho será apresentada uma proposta de eficiência energética 
no consumo residencial juntamente com implementação da geração fotovoltaica. Tal 
proposta será baseada a partir da escolha do local, do recurso solar disponível, da área 
disponível para a implantação dos módulos fotovoltaicos, do consumo residencial e de 
todas as considerações técnicas pertinentes. Dessa forma, podemos otimizar o consumo 
de energia elétrica e integrar a geração fotovoltaica nas residências. 
 
Palavras-chave: Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede, Geração Fotovoltaica 
Residencial, Eficiência Energética, Métodos de dimensionamento de Geração 
Fotovoltaica, Metodologias de Aplicação de Energia Solar em Residências. 
 
vi 
 
Abstract of the Undergraduate Project, presented to POLI/UFRJ as a partial 
fulfillment of the necessary requirements to obtain the degree of Electrical Engineer. 
 
 
 
METHODOLOGY APPLICATION EFFICIENT SOLAR ENERGY IN RESIDENCES 
 
 
Ricardo Duque Estrada Ferreira 
April 2016 
 
Tutor: Jorge Luiz do Nascimento, Dr. Eng. 
Course: Electrical Engineering 
 
 
This project graduation aims to present the study of Photovoltaic Systems 
implementation in residence with an emphasis on Connected Systems Network (on-grid). 
It presents photovoltaic generation sizing methods of different bibliographies integrated 
to efficient consumption. 
 Throughout this work it will be presented a proposal for eficiente residential 
consumption along with photovoltaic generation. This proposal will be based on the 
choice of location of photovoltaic generation, the area available for the implementation 
of photovoltaic modules, residential consumption and all relevant technical 
considerations. This way we can optimize the electrical energy consumption and integrate 
photovoltaic generation in residences. 
 
Keyword: Photovoltaic systems on-grid, Photovoltaic generation sizing methods, 
efficient consumption. 
 
vii 
 
SUMÁRIO 
AGRADECIMENTOS ............................................................................................................................ iv 
SUMÁRIO .......................................................................................................................................... vii 
LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................................. xi 
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................................ xiii 
LISTA DE SIGLAS ............................................................................................................................... xiv 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 1 
1.1. CONTEXTO .................................................................................................................................... 1 
1.2. MOTIVAÇÃO E RELEVÂNCIA .............................................................................................................. 3 
1.3. OBJETIVO...................................................................................................................................... 4 
1.4. ESTRUTURA DO TRABALHO ............................................................................................................... 4 
2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA .................................................................................................. 6 
2.1. ENERGIA SOLAR ............................................................................................................................. 6 
2.1.1. No Mundo ............................................................................................................................. 6 
2.1.2. No Brasil................................................................................................................................8 
2.2. RECURSO SOLAR ............................................................................................................................ 9 
2.2.1. Radiação Solar ...................................................................................................................... 9 
2.2.1.1. Radiação Global Horizontal ..................................................................................................... 10 
2.2.1.2. Radiação Direta Normal .......................................................................................................... 10 
2.2.2. Deslocamento Solar e Declinação Solar .............................................................................. 10 
2.2.2.1. Ângulo Zenital ......................................................................................................................... 11 
2.2.2.2. Altura ou Elevação Solar ......................................................................................................... 12 
2.2.2.3. Ângulo Azimutal do Sol ........................................................................................................... 12 
2.2.2.4. Ângulo Azimutal da Superfície ................................................................................................ 12 
2.2.2.5. Inclinação da Superfície de Captação ...................................................................................... 13 
2.2.2.6. Ângulo de Incidência ............................................................................................................... 13 
2.2.2.7. Ângulo Horário do Sol ou Hora Angular .................................................................................. 13 
2.2.3. Programas Computacionais ................................................................................................ 14 
2.3. EFEITO FOTOVOLTAICO .................................................................................................................. 14 
2.4. CÉLULAS FOTOVOLTAICAS .............................................................................................................. 16 
2.4.1. Cristalinos (c-Si) .................................................................................................................. 16 
2.4.1.1. Monocristalinos (m-Si) ............................................................................................................ 16 
2.4.1.2. Policristalinos (m-Si) ................................................................................................................ 17 
2.4.2. Filmes Finos ........................................................................................................................ 17 
2.4.2.1. Amorfo (a-Si) ........................................................................................................................... 17 
2.4.2.2. Telureto de Cádmio (CdTe) ..................................................................................................... 18 
2.4.2.3. Disseleneto de Cobre, Gálio e Índio (CIS e CIGS) ..................................................................... 19 
2.4.2.4. Orgânicas (OPV) ...................................................................................................................... 20 
viii 
 
2.4.3. Para Concentração (CPV) .................................................................................................... 21 
3. COMPONENTES DO SISTEMA FOTOVOLTAICO ............................................................................ 22 
3.1. MÓDULOS FOTOVOLTAICOS ........................................................................................................... 22 
3.1.1. Simbologia .......................................................................................................................... 22 
3.1.2. Características Elétricas ...................................................................................................... 23 
3.1.2.1. Tensão de Circuito Aberto ....................................................................................................... 23 
3.1.2.2. Corrente de Curto Circuito ...................................................................................................... 23 
3.1.2.3. Curva IxV ................................................................................................................................. 24 
3.1.2.4. Curva PxV ................................................................................................................................ 25 
3.1.3. Conexões e Comportamento............................................................................................... 25 
3.1.3.1. Conexão em Série.................................................................................................................... 26 
3.1.3.2. Conexão em Paralelo............................................................................................................... 27 
3.1.3.3. Conexão Mista......................................................................................................................... 28 
3.1.4. Influências Externas ............................................................................................................ 29 
3.1.4.1. Irradiância ............................................................................................................................... 29 
3.1.4.2. Temperatura ........................................................................................................................... 30 
3.1.5. Sombreamento ................................................................................................................... 31 
3.1.6. Diodo de Desvio (By-pass)................................................................................................... 32 
3.1.7. Diodo de Bloqueio ............................................................................................................... 32 
3.2. BATERIAS .................................................................................................................................... 33 
3.3. CONTROLADORES DE CARGA ........................................................................................................... 34 
3.4. INVERSORES ................................................................................................................................ 35 
3.4.1. Inversores para Sistemas Fotovoltaicos Isolados ................................................................ 35 
3.4.2. Inversores para Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede .............................................. 35 
3.5. SEGUIDOR DO PONTO DE POTÊNCIA MÁXIMA (SPPM) ....................................................................... 36 
3.6. PROTEÇÃO .................................................................................................................................. 36 
4. APLICAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ................................................................................ 37 
4.1. SISTEMAS PUROS ......................................................................................................................... 37 
4.2. SISTEMAS HÍBRIDOS ...................................................................................................................... 37 
4.3. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ISOLADOS (SFI) ....................................................................................... 38 
4.4. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS À REDE (SFCR) .................................................................... 39 
5. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ............................................................................................................. 40 
5.1. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO BRASIL .................................................................................................. 40 
5.2. CARACTERÍSTICAS DO CONSUMO NO BRASIL ......................................................................................46 
5.3. TECNOLOGIAS PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ..................................................................................... 48 
5.3.1. Iluminação .......................................................................................................................... 48 
5.3.2. Ar Condicionado.................................................................................................................. 49 
ix 
 
5.3.3. Aquecimento de Água......................................................................................................... 49 
5.4. MÉTODOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA .............................................................................................. 50 
5.4.1. Hábitos Inteligentes ............................................................................................................ 50 
5.4.2. Iluminação .......................................................................................................................... 50 
5.4.3. Equipamentos Eficientes ..................................................................................................... 50 
5.4.4. Aquecimento de Água......................................................................................................... 50 
5.4.5. Ar Condicionado.................................................................................................................. 51 
5.4.6. Refrigeradores .................................................................................................................... 51 
5.5. PROPOSTA I DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ............................................................................................ 51 
5.6. PROPOSTA II DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ........................................................................................... 52 
6. METODOLOGIA DE APLICAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS EM RESIDÊNCIAS ...................... 53 
6.1. MÉTODO GERAL PARA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS RESIDENCIAIS .................................. 53 
6.1.1. Levantamento do Consumo de Energia Elétrica ................................................................. 54 
6.1.2. Levantamento do Espaço Disponível .................................................................................. 54 
6.1.3. Levantamento do Recurso Solar ......................................................................................... 54 
6.1.4. Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico ....................................................................... 55 
6.2. MÉTODOS DE CÁLCULO DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA .......................................................................... 55 
6.2.1. Método CRESESB ................................................................................................................ 55 
6.2.1.1. Levantamento do Consumo de Energia Elétrica ............................................................ 55 
6.2.1.2. Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico .................................................................. 56 
6.2.1.3. Dimensionamento do Inversor ....................................................................................... 57 
6.2.1.4. Cabeamento CC .............................................................................................................. 60 
6.2.2. Método Alternativo Conservador ....................................................................................... 61 
6.2.2.1. Levantamento do Consumo de Energia Elétrica ..................................................................... 61 
6.2.2.2. Dimensionamento do Gerador Fotovoltaico ........................................................................... 61 
6.2.2.3. Dimensionamento do Inversor ................................................................................................ 65 
6.3. CABEAMENTO CC ......................................................................................................................... 66 
6.4. CABEAMENTO CA ......................................................................................................................... 67 
6.5. PROTEÇÃO .................................................................................................................................. 68 
6.5.1. Disjuntores CA ..................................................................................................................... 68 
6.5.2. Fusível CC ............................................................................................................................ 69 
7. ESTUDO DE CASO ........................................................................................................................ 70 
7.1. PLANTA BAIXA ............................................................................................................................. 73 
7.2. BALANÇO DE CARGA ..................................................................................................................... 74 
7.3. MEMÓRIA DESCRITIVA DO CÁLCULO ................................................................................................ 75 
7.4. LEVANTAMENTO DO RECURSO SOLAR ............................................................................................... 81 
7.5. APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE DIMENSIONAMENTO FOTOVOLTAICO ...................................................... 83 
x 
 
7.5.1. Método CRESESB ................................................................................................................ 83 
7.5.1.1. Proposta I de Eficiência Energética ......................................................................................... 83 
7.5.1.2. Proposta II de Eficiência Energética ........................................................................................ 89 
7.5.2. Método Alternativo Conservador ....................................................................................... 94 
7.5.2.1. Proposta I de Eficiência Energética ......................................................................................... 94 
7.5.2.2. Proposta II de Eficiência Energética ...................................................................................... 100 
7.6. INVESTIMENTO INICIAL ................................................................................................................ 106 
7.7. ANÁLISE DOS RESULTADOS ........................................................................................................... 107 
8. CONCLUSÃO ............................................................................................................................. 111 
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 114 
ANEXO I ............................................................................................................................................. 117 
ANEXO II ............................................................................................................................................ 118 
ANEXO III ........................................................................................................................................... 122 
 
 
xi 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1.1 - EVOLUÇÃO DA CAPACIDADE DE POTÊNCIA INSTALADA FOTOVOLTAICA NO MUNDO. FONTE [4] ....................... 2 
FIGURA 1.2 - RELAÇÃO DA PRODUÇÃO, CONSUMO E PERDAS (VARIAÇÃO DE ESTOQUE, PERDAS DO SISTEMA E AJUSTES) DA 
ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL. FONTE [5] ..................................................................................................... 3 
FIGURA 2.1 - PANORAMA DA CAPACIDADE INSTALADA DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS NO MUNDO. FONTE [7] ..................... 7 
FIGURA 2.2 - IRRADIAÇÃO GLOBAL HORIZONTAL ANUAL E DIÁRIA EM KWH/M². FONTE [20] ........................................... 7 
FIGURA 2.3 - IRRADIAÇÃO HORIZONTAL GLOBAL DO MAPA DO BRASIL. FONTE [20] .......................................................8 
FIGURA 2.4 - REPRESENTAÇÃO DAS RADIAÇÕES DIFUSA, DIRETA E ALBEDO. FONTE [9] .................................................... 9 
FIGURA 2.5 - MOVIMENTO DE TRANSLAÇÃO DA TERRA EM TORNO DO SOL. FONTE [21] ............................................... 11 
FIGURA 2.6 - ÂNGULOS QUE REPRESENTAM A POSIÇÃO DO SOL EM RELAÇÃO AO PLANO. FONTE [3] ................................ 12 
FIGURA 2.7 - ÂNGULOS DA SUPERFÍCIE INCLINADA EM RELAÇÃO A POSIÇÃO DO SOL. FONTE [3] ...................................... 13 
FIGURA 2.8 - FUNCIONAMENTO DE UMA CÉLULA FOTOVOLTAICA. ............................................................................. 15 
FIGURA 2.9 - CÉLULA FOTOVOLTAICA MONOCRISTALINA (M-SI). FONTE [8] ............................................................... 16 
FIGURA 2.10 - CÉLULA FOTOVOLTAICA POLICRISTALINA. FONTE [8] .......................................................................... 17 
FIGURA 2.11 - CÉLULA FOTOVOLTAICA AMORFO (A-SI). FONTE [12] ........................................................................ 18 
FIGURA 2.12 - – CÉLULA FOTOVOLTAICA DE TELURETO E CÁDMIO (CDTE). FONTE [9] ................................................. 19 
FIGURA 2.13 - – CÉLULA FOTOVOLTAICA DE DISSELENETO DE COBRE E ÍNDIO. FONTE [12] ........................................... 19 
FIGURA 2.14 - CÉLULA FOTOVOLTAICA ORGÂNICA. FONTE [9] ................................................................................. 20 
FIGURA 2.15 - CÉLULAS FOTOVOLTAICAS DE CONCENTRAÇÃO MÉDIA E ALTA. FONTE [22] ............................................. 21 
FIGURA 3.1 - SÍMBOLO DO MÓDULO OU ARRANJO FOTOVOLTAICO. ........................................................................... 22 
FIGURA 3.2 - GRÁFICO IXV DE UM PAINEL SOLAR CANADIAN SOLAR MODELO CS6X-320P. .......................................... 24 
FIGURA 3.3 - GRÁFICO PXV DE UM PAINEL SOLAR CANADIAN SOLAR MODELO CS6X-320P. ......................................... 25 
FIGURA 3.4 - GRÁFICO IXV COM A ASSOCIAÇÃO DE MÓDULOS EM SÉRIE. .................................................................... 26 
FIGURA 3.5 - GRÁFICO PXV COM A ASSOCIAÇÃO DE MÓDULOS EM SÉRIE. ................................................................... 26 
FIGURA 3.6 - GRÁFICO IXV COM A ASSOCIAÇÃO DE MÓDULOS EM PARALELO. ............................................................. 27 
FIGURA 3.7 - GRÁFICO PXV COM A ASSOCIAÇÃO DE MÓDULOS EM PARALELO. ............................................................ 27 
FIGURA 3.8 - GRÁFICO IXV COM A ASSOCIAÇÃO DE MÓDULOS EM SÉRIE E PARALELO. ................................................... 28 
FIGURA 3.9 - GRÁFICO IXV COM A ASSOCIAÇÃO DE MÓDULOS EM SÉRIE E PARALELO. ................................................... 28 
FIGURA 3.10 - INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DE IRRADIÂNCIA NO GRÁFICO IXV DOS MÓDULOS. .......................................... 29 
FIGURA 3.11 - - INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DE IRRADIÂNCIA NO GRÁFICO PXV DOS MÓDULOS. ....................................... 30 
FIGURA 3.12 - INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA NO GRÁFICO IXV DOS MÓDULOS. ....................................... 30 
FIGURA 3.13 - INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA NO GRÁFICO PXV DOS MÓDULOS. ..................................... 31 
FIGURA 3.14 - SOMBREAMENTO PARCIAL DE UM ARRANJO 3X3. .............................................................................. 32 
FIGURA 3.15 - REPRESENTAÇÃO DO DIODO DE DESVIO E DIODO DE BLOQUEIO. .......................................................... 33 
FIGURA 4.1 - CONFIGURAÇÃO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO ISOLADO. .................................................................. 38 
FIGURA 4.2 - CONFIGURAÇÃO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE. ................................................... 39 
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xii 
 
FIGURA 5.1 - ETIQUETAGEM DE UM REFRIGERADOR. FONTE [25] ............................................................................. 41 
FIGURA 5.2 - SELO PARA LÂMPADAS FLUORESCENTES COMPACTAS. FONTE [25] .......................................................... 42 
FIGURA 5.3 - SELO PARA LÂMPADAS LED. FONTE [26]........................................................................................... 42 
FIGURA 5.4 - SELO PROCEL. FONTE [26] ........................................................................................................... 43 
FIGURA 5.5 - SELO PROCEL PARA EDIFICAÇÕES. FONTE PROCEL EDIFICA. FONTE [26] ................................................ 44 
FIGURA 5.6 - SELO CONPET PARA AQUECEDOR A GÁS. FONTE [27] ......................................................................... 45 
FIGURA 5.7 – CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA POR SETOR EM 2014. FONTE [13] ...................................................... 46 
FIGURA 5.8 - CONSUMO RESIDENCIAL DE ENERGIA ELÉTRICA POR REGIÃO. FONTE [5] ................................................... 47 
FIGURA 5.9 - CARACTERÍSTICAS DO CONSUMO RESIDENCIAL NO BRASIL. FONTE [14] .................................................... 47 
FIGURA 6.1 - ROTEIRO DE PROJETO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS. ........................................................................... 53 
FIGURA 7.1 - LOCAL DO PROJETO FOTOVOLTAICO. FONTE [30] ................................................................................ 71 
FIGURA 7.2 - TRAJETÓRIA DO SOL NAS DIFERENTES ÉPOCAS DO ANO NO HEMISFÉRIO SUL. FONTE [30] ............................ 71 
FIGURA 7.3 - VISTA AÉREA DO LOCAL DO PROJETO E ÁREA DISPONÍVEL PARA O PROJETO. FONTE [30] .............................. 72 
FIGURA 7.4 - PLANTA BAIXA DA RESIDÊNCIA. ........................................................................................................ 73 
FIGURA 7.5 - CARACTERÍSTICAS DO CONSUMO RESIDENCIAL DO PROJETO. .................................................................. 75 
FIGURA 7.6 - REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA APÓS AS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA. .................................. 80 
FIGURA 7.7 - DADOS OBTIDOS PELO SUNDATA. FONTE [3] ..................................................................................... 81 
FIGURA 7.8 - DADOS OBTIDOS PELO PVSYST. FONTE [PVSYST] ................................................................................ 81 
FIGURA 7.9 - CONFIGURAÇÃO DO ARRANJO DE ACORDO COM AS RESTRIÇÕES DE PROJETO. ............................................ 86 
FIGURA 7.10 - CONFIGURAÇÃO DO ARRANJO DE ACORDO COM AS RESTRIÇÕES DE PROJETO. .......................................... 91 
FIGURA 7.11 - CONFIGURAÇÃO DO ARRANJO DE ACORDO COM AS RESTRIÇÕES DE PROJETO ........................................... 97 
FIGURA 7.12 - CONFIGURAÇÃO DO ARRANJO DE ACORDO COM AS RESTRIÇÕES DE PROJETO. ........................................ 103 
FIGURA 7.13 - CUSTO DOS PRINCIPAIS COMPONENTES ESCOLHIDOS NOS PROJETOS DESENVOLVIDOS. ............................ 107 
FIGURA 7.14 - RESULTADO DO DIMENSIONAMENTO DA GERAÇÃO PELOS DOIS MÉTODOS EM FUNÇÃO DO CONSUMO. ....... 108 
FIGURA 7.15 - DIFERENCIAÇÃO ENTRE CONSUMO E GERAÇÃO. ............................................................................... 109 
 
 
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xiii 
 
LISTA DE TABELAS 
 
TABELA 3.1 - DADOS DO FABRICANTE CANADIAN SOLAR. FONTE [DADOS DO FABRICANTE] ........................................... 23 
TABELA 3.2 - TABELA DE INVERSORES PARA SFIS. .................................................................................................. 35 
TABELA 3.3 - PROTEÇÕES MÍNIMAS DE ACORDO COM A POTÊNCIA INSTALADA. FONTE [23] ........................................... 36 
TABELA 6.1 - TABELA PARA ESTIMATIVA DO CONSUMO MÉDIO MENSAL DE ENERGIA. FONTE [3] ..................................... 55 
TABELA 6.2 - DADOS DO INVERSOR FRONIUS 2,5 KW. FONTE [DADOS DO FABRICANTE] ............................................... 58 
TABELA 6.3 - - DADOS DO INVERSOR FRONIUS 2,0 KW. FONTE [DADOS DO FABRICANTE] ............................................. 62 
TABELA 7.1 – PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA RESIDÊNCIA DO PROJETO. .................................................... 74 
TABELA 7.2 - PROPOSTA DE SUBSTITUIÇÃO DE EQUIPAMENTOS E ADEQUAÇÃO DA ILUMINAÇÃO. FONTE [25] .................... 76 
TABELA 7.3 - ANÁLISE DO CHUVEIRO ELÉTRICO PRINCIPAL APÓS O AQUECEDOR SOLAR. ................................................. 76 
TABELA 7.4 - ANÁLISE DO CHUVEIRO ELÉTRICO DE SERVIÇO APÓS O AQUECEDOR SOLAR................................................. 77 
TABELA 7.5 - PROPOSTA I DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA. ............................................................................................ 78 
TABELA 7.6 - PROPOSTA II DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA. .......................................................................................... 79 
TABELA 7.7 - DADOS DO PAINEL NECESSÁRIOS PARA ESTE MÉTODO. FONTE [PSCAD 4.5] ............................................. 84 
TABELA 7.8 - CARACTERÍSTICAS DO INVERSOR ABB PVI5000-TL-OUTD. FONTE [DADOS DO FABRICANTE] .................... 85 
TABELA 7.9- CARACTERÍSTICAS DO INVERSOR ABB PVI3.6-TL-OUTD. FONTE [DADOS DO FABRICANTE] ........................ 90 
TABELA 7.10 - CARACTERÍSTICAS DO INVERSOR ABB PVI3.0-TL-OUTD. FONTE [DADOS DO FABRICANTE] ................... 101 
TABELA 7.11 - CUSTO DOS EQUIPAMENTOS MAIS REPRESENTATIVOS. FONTE [SITE DOS FABRICANTES] ........................... 106 
TABELA 7.12 - CONSUMO X GERAÇÃO DOS MÉTODOS. ......................................................................................... 108 
TABELA 7.13 - RELAÇÃO DOS MÉTODOS DE GERAÇÃO COM O CONSUMO. ................................................................. 109 
 
xiv 
 
LISTA DE SIGLAS 
 
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica 
CONPET Programa Nacional de Racionalização do uso dos Derivados do 
Petróleo e Gás Natural 
CRESESB Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio Brito 
DPS Dispositivo de Proteção Contra Surtos 
EPE Empresa de Pesquisa Energética 
HSP Horas de Sol Pleno 
IEA International Energy Agency 
INMET Instituto Nacional de Meteorologia 
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia 
LED Diodo Emissor de Luz 
MME Ministério de Minas e Energia 
PBE Programa Brasileiro de Etiquetagem 
PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica 
PRODIST Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica do Sistema 
Elétrico Nacional 
SF Sistema Fotovoltaico 
SFCR Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede 
SFI Sistema Fotovoltaico Isolado 
SPDA Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas 
SPPM Seguidor do Ponto de Potência Máxima 
STC Standard Test Conditions 
THD Distorção Harmônica Total 
1 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
1.1. Contexto 
 
Durante o século XIX, o petróleo foi a principal matriz energética mundial que 
por sua vez tinha sua hegemonia limitada as suas reservas naturais não renováveis. O 
petróleo, como combustível fóssil, esbarrava em outro problema, o alto índice de poluição 
liberado para a atmosfera através da queima dos seus derivados, cerca de 32.190 Mt de 
CO2 foram lançados na atmosfera em 2013 [1]. As consequências das emissões 
descontroladas de gases poluentes afetaram ao longo dos anos o planeta Terra cujas 
mudanças climáticas e o aquecimento global provocaram diversas alterações no globo 
terrestre notadamente sentidas por nós. Devido à grande crise de 1973, causada pela 
elevação significativa dos preços do barril de petróleo e a diminuição da produção pelos 
detentores da maior parcela de produção de petróleo do mundo, a OPEP - Organização 
dos Países Exportadores de Petróleo - impulsionou a busca pela diversificação da matriz 
energética mundial e por fontes limpas e renováveis de energia. 
 Juntamente às crises e às consequências ambientais causadas pela dependência 
do petróleo, surge o conceito do desenvolvimento sustentável que visa essencialmente a 
preservação do meio ambiente, reduzindo o impacto na natureza e consequente 
otimização do uso dos recursos naturais disponíveis, atrelado à geração de energia 
renovável e ao consumo eficiente, preservando o planeta e o futuro das próximas 
gerações. 
A visibilidade e a aplicação das fontes alternativas e renováveis de energia cresceu 
demasiadamente nas últimas duas décadas, no caso em particular da geração fotovoltaica, 
o mundo no ano 2000 apresentava somente 1,28 GW de capacidade de potência instalada, 
já em 2014 atingiu a marca de 178,391 GW e com perspectivas para evoluir entre 396 e 
540 GW até 2019. A Europa domina a geração fotovoltaica com 49,8 % da capacidade 
mundial e destacamos o crescimento acentuado da China, que já possui 15,7% da geração 
fotovoltaica mundial [4]. O crescimento da capacidade instalada é apresentado na Figura 
1.1. 
2 
 
 
O Brasil começa a caminhar na implementação de fontes alternativas de energia 
na sua matriz energética. Atualmente a geração é predominantemente composta por 
máquinas rotativas e a principal fonte é a geração hídrica, com 65,2% [5], que se depara 
com a sazonalidade das chuvas necessárias para manter os níveis dos reservatórios. As 
dificuldades ambientais, sociais e a saturação territorial para geração hídrica limitam seu 
crescimento, apesar de ser uma fonte geradora de energia renovável e confiável. 
O território de dimensões continentais apresenta alto potencial para geração Solar 
e Eólica, o cenário brasileiro está favorável para a aplicação de fontes renováveis, o 
governo regularizou a microgeração (menor ou igual a 75 kW para cogeração qualificada) 
e minigeração (maior que 75 kW e menor ou igual 3 MW para fontes hídricas ou menor 
que 5 MW para cogeração qualificada) através da Resolução Normativa nº 482/2012 
aprovada pela ANEEL, que disponibiliza o PRODIST, apresentando todos os requisitos 
necessários para ter acesso ao sistema de distribuição de energia elétrica e ao sistema de 
compensação de energia. 
A possibilidade de trocar energia com a rede e obter créditos de energia, que 
podem ser consumidos em até 60 meses, podendo reduzir consideravelmente a conta de 
energia, além da redução das dificuldades fiscais estimulam atualmente a implementação 
de fontes renováveis na matriz energética nacional, principalmente de geração 
fotovoltaica e eólica. 
 
Figura 1.1 - Evolução da capacidade de potência instalada fotovoltaica no mundo. Fonte [4] 
3 
 
1.2. Motivação e Relevância 
 
 Visando a manutenção da crescente demanda por energia elétrica, cujo consumo 
final em 2014 foi de 531,08 TWh [5] e com previsão de consumo de 693,47 TWh em 
2024 [2], indicado na Figura 1.2, e a constante busca pela renovação da matriz energética, 
foram propostos neste trabalho métodos de eficiência energética e cálculos de 
dimensionamento de sistemas fotovoltaicos (SF) conectados à rede. O alto potencial solar 
em grande parte do Brasil, os incentivos governamentais, a diversificação e 
descentralização da matriz energética, o comprometimento com o desenvolvimentosustentável e a diminuição da emissão de gases poluentes para a atmosfera são as 
principais vertentes que motivam aplicar SFs como fonte alternativa de energia. Os SFs 
apresentam qualidades ímpares, são não poluentes, compactos, requerem baixa 
manutenção, são confiáveis e de alta durabilidade. A implementação de SFs residenciais 
proporciona geração e consumo local, ajuda a suavizar o carregamento da rede, aumenta 
a confiabilidade do sistema, reduz as perdas com transmissão e distribuição de energia, 
diminui o custo da energia, reduz o impacto ambiental, etc. 
 
 
 
0
100
200
300
400
500
600
700
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
C
o
n
su
m
o
 e
m
 T
W
h
Anos
Produção x Consumo
Produção de Energia Elétrica Consumo final de Energia Elétrica
Perdas do sistema
Figura 1.2 - Relação da produção, consumo e perdas (variação de estoque, perdas do sistema e 
ajustes) da energia elétrica no Brasil. Fonte [5] 
4 
 
1.3. Objetivo 
 
Este trabalho tem como objetivo apresentar e analisar diferentes métodos de 
aplicação e dimensionamento de SFs conectados à rede e voltados para aplicação 
residencial, integrando a geração fotovoltaica com métodos de eficiência energética visto 
pela demanda. 
Visa, também, complementar tais conhecimentos para pessoal técnico atuante na 
área de instalações elétricas, além de outros interessados, no sentido de capacitá-los para 
que possam avaliar a efetividade da aplicação de instalações fotovoltaicas. 
Conscientizar a importância e os benefícios do consumo eficiente, onde consumir 
somente o que necessitamos é fundamental para evitar desperdícios de energia e dinheiro. 
 
1.4. Estrutura do Trabalho 
 
O trabalho foi estruturado da seguinte forma: 
Capítulo 1 – Neste capítulo apresenta-se a contextualização do consumo e 
demanda de energia elétrica no Brasil e no Mundo e a avaliação em particular da geração 
fotovoltaica. Da mesma forma, a motivação e relevância na implementação de fontes 
alternativas de energia na matriz energética mundial e nacional e por fim o objetivo e a 
estrutura do trabalho. 
Capítulo 2 – Apresenta os conceitos básicos da literatura sobre energia solar 
fotovoltaica, como efeito fotovoltaico, células fotovoltaicas, conexões elétricas, 
configurações de módulos, assim como conceitos fundamentais que são necessários para 
a concepção do trabalho desenvolvido. 
Capítulo 3 – Apresenta os diversos componentes necessários para execução de um 
projeto fotovoltaico. 
Capítulo 4 – Demonstra as diferentes aplicações de SFs, fazendo referência à 
sistemas fotovoltaicos isolados (SFI) e sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR). 
5 
 
Capítulo 5 – É feita uma análise do consumo de energia elétrica residencial, 
especificidades da geração residencial e propõe métodos de eficiência energética de forma 
a atuar em conjunto com a implementação da geração fotovoltaica. 
Capítulo 6 – Discute métodos de aplicação da geração fotovoltaica em residências 
e propõe dois métodos de dimensionamento de projeto de geração fotovoltaica. 
Capítulo 7 – Consiste no estudo de caso escolhido, apresentando todo memorial 
descritivo de cálculo e apresentação de planta baixa, assim como estimativa de radiação 
solar, dimensionamento de painéis, escolha de inversores e dos diversos componentes que 
compõem o sistema fotovoltaico e a análise dos resultados. 
Capítulo 8 – Por fim são apresentadas as conclusões do trabalho. 
 
 
 
 
6 
 
2. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
2.1. Energia Solar 
 
Uma característica do desenvolvimento natural e tecnológico da humanidade é a 
crescente demanda por energia elétrica. 
O Sol nos fornece energia na forma de radiação e é a principal fonte de energia da 
Terra. No seu interior núcleos de hidrogênio, por meio de fusão, transformam-se em 
núcleos de hélio, neste processo parte da massa é transformada em energia. Somente uma 
parcela desta energia atinge a superfície da Terra, porém esta quantidade é grandiosa, 
correspondendo aproximadamente a 1,52 x 1018 kWh por ano [9]. Para mostrar o quão 
poderosa é a energia solar, o consumo de energia primária no mundo foi de 13541 Mtoe 
em 2013 [1], equivalente a 1,57 x 1014 kWh por ano, ou seja 0,0103% da energia que o 
sol nos fornece. 
A energia solar pode ser a resposta para o fornecimento de energia elétrica no 
presente e em um futuro próximo. Diante desta realidade de crescente demanda e a 
conscientização do desenvolvimento sustentável, seria ilógico não fazer proveito desta 
fonte de energia limpa, inesgotável e gratuita. 
 
2.1.1. No Mundo 
 
A energia solar fotovoltaica em países como Alemanha, China, Japão, Itália e 
EUA é bem consolidada e representa uma parcela significativa na matriz energética dos 
mesmos. A capacidade instalada de geração fotovoltaica em alguns países do mundo é 
apresentada na Figura 2.1. 
7 
 
 
Figura 2.1 - Panorama da capacidade instalada de sistemas fotovoltaicos no mundo. Fonte [7] 
 
Os países que se encontram localizados mais próximos da linha do Equador são 
os que recebem maior incidência de radiação solar. Na Figura 2.2 abaixo podemos ver os 
países que podem se beneficiar dessa localização dentro do “cinturão”. 
 
 
Figura 2.2 - Irradiação Global Horizontal anual e diária em kWh/m². Fonte [20] 
 
 
 
 
8 
 
2.1.2. No Brasil 
 
O Brasil é um país privilegiado por estar próximo a linha do Equador e possuir 
uma das maiores médias de irradiação solar do mundo. A irradiação global pode variar 
de 4,25 kWh/m² até 6,5 kWh/m² por dia [9]. Os valores de irradiação solar incidente em 
qualquer parte do território (1500-2500 kWh/m²) são superiores aos da maioria dos países 
da Europa, como Alemanha (900-1250 kWh/m²) [6]. A Figura 2.3 mostra o potencial 
solar brasileiro. 
 
Figura 2.3 - Irradiação Horizontal Global do mapa do Brasil. Fonte [20] 
 
9 
 
2.2. Recurso Solar 
 
2.2.1. Radiação Solar 
 
A intensidade da radiação solar que atinge a atmosfera depende da distância entre 
o Sol e a Terra. Durante o decorrer do ano, pode variar entre 1,47 x 108 e 1,52 x 108 km 
resultando em uma distância média de 1,495 x 108 km. Devido a essa variação de 
distância, a irradiância na atmosfera da Terra varia entre 1325 W/m² e 1412 W/m². O 
valor médio é designado por constante solar 1367 W/m², este parâmetro é utilizado para 
aplicações espaciais. Ao atravessar a atmosfera, a radiação sofre atenuação por absorção, 
reflexão e espalhamento. Assim o nível de irradiância que atinge a superfície da Terra 
tem o valor aproximado de 1000 W/m² ao meio-dia sem nuvens. 
Para uma melhor compreensão podemos analisar separadamente cada 
componente da radiação. A radiação direta é aquela que atinge a superfície da Terra sem 
sofrer qualquer interferência ao atravessar a atmosfera. A radiação difusa é a componente 
que se espalha e sofre dispersão ao atravessar a atmosfera. A radiação refletida ou albedo 
pode ser interpretado como a radiação refletida pela superfície da Terra, esta pode ser 
inclusa na radiação difusa, a Figura 2.4 apresenta todos os fenômenos citados acima. 
 
 
Figura 2.4 - Representação das radiações difusa, direta e albedo. Fonte [9] 
10 
 
2.2.1.1. Radiação Global Horizontal 
 
A soma das componentes da radiação direta e difusa resulta na radiação global 
captada de forma horizontal à superfície. A radiação global pode ser captada em um plano 
inclinado para melhor aproveitamento da energia solar. A radiação global é utilizada 
tradicionalmente nos projetos de fonte de energia térmica para aquecimento de fluidos, 
iluminação de ambientes e para a geração de SF. 
 
2.2.1.2. Radiação Direta Normal 
 
É aquela medida na superfície terrestre de forma perpendicular aos raios do Sol, 
excluindo as componentes difusas e refletidas (albedo). 
 
2.2.2. Deslocamento Solar e Declinação Solar 
 
Algumas peculiaridades do sistema solar devem ser levados em consideração para 
umbom projeto de sistemas fotovoltaicos. Durante o ano ocorrem variações significativas 
da incidência da radiação sobre o planeta de acordo com o movimento de rotação e 
translação da Terra. 
O planeta Terra descreve uma trajetória elíptica em torno do Sol e seu eixo em 
relação ao plano normal à elipse tem um inclinação de aproximadamente 23,45°, 
denominado Declinação Solar (δ), este ângulo é positivo ao Norte e negativo ao Sul da 
linha do Equador, como pode ser visto na Figura 2.5. 
11 
 
 
Figura 2.5 - Movimento de translação da Terra em torno do Sol. Fonte [21] 
 
A inclinação do eixo da Terra provoca variações na duração dos dias ao longo do 
ano, podemos observar dias mais longos no hemisfério Sul no solstício de verão e dias 
mais curtos no solstício de inverno, já na linha do Equador as variações são pequenas e a 
duração dos dias é praticamente igual ao longo do ano. A declinação solar pode ser 
calculada utilizando a Equação 2.1 [3]. 
 
 
𝑠𝑒𝑛(𝛿) = −𝑠𝑒𝑛(23,45)𝑐𝑜𝑠 [(
360
365,25
) (𝑛 + 10)] 
 
(2.1) 
Onde n representa o dia juliano contado de 1 até 365 a partir de primeiro de janeiro. 
 
 
2.2.2.1. Ângulo Zenital 
 
O ângulo zenital (𝜃𝑍) é formado entre os raios do Sol e a vertical do local (zênite). 
 
 
12 
 
2.2.2.2. Altura ou Elevação Solar 
 
A altura solar (α) é o ângulo compreendido entre os raios do sol e a projeção dos 
mesmo no plano horizontal. 
 
2.2.2.3. Ângulo Azimutal do Sol 
 
O ângulo azimutal do sol (𝛾𝑆) é o ângulo compreendido entre a projeção dos raios 
solares no plano horizontal e a direção Norte-Sul, esse deslocamento iniciado em 0° a 
partir do Norte, para à direita do Sul é positivo e negativo caso contrário, fazendo com 
que o ângulo varie de -180° até 180°. Os ângulos citados são apresentados na Figura 2.6. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.6 - Ângulos que representam a posição do Sol em relação ao plano. Fonte [3] 
 
2.2.2.4. Ângulo Azimutal da Superfície 
 
O ângulo azimutal da superfície (𝛾) é o ângulo entre a projeção da normal à 
superfície do plano horizontal e a direção Norte-Sul. 
 
 
13 
 
2.2.2.5. Inclinação da Superfície de Captação 
 
A inclinação da superfície de inclinação (β) é o ângulo entre a inclinação de 
captação e o plano horizontal. 
 
2.2.2.6. Ângulo de Incidência 
 
O ângulo de incidência (θ) é o ângulo formado entre os raios solares e a normal à 
superfície de captação. Os ângulos citados anteriormente são mostrados na Figura 2.7. 
 
Figura 2.7 - Ângulos da superfície inclinada em relação a posição do sol. Fonte [3] 
 
2.2.2.7. Ângulo Horário do Sol ou Hora Angular 
 
O ângulo horário (w) é o deslocamento angular do meridiano do Sol de nascer e 
pôr do Sol (Leste-Oeste) a partir do meridiano local (w < 0 pela manhã, w > 0 à tarde e 
w = 0 ao meio dia) e pode ser calculado a partir da Equação 2.2, onde cada hora solar 
(𝐻𝑆) equivale a um deslocamento de 15° [3]. 
 
 𝑤 = (𝐻𝑆 − 12) . 15° (2.2) 
 
14 
 
A partir do ângulo horário (w) podemos calcular o ângulo zenital (𝜃𝑍) sabendo a 
latitude do local (ϕ) e a declinação solar (𝛿), utilizando a Equação 2.3 [3]. 
 
 cos(𝜃𝑍) = 𝑐𝑜𝑠𝛿. 𝑐𝑜𝑠𝑤. 𝑐𝑜𝑠𝜙 + 𝑠𝑒𝑛𝛿. 𝑠𝑒𝑛𝜙 (2.3) 
 
Podemos obter o ângulo de incidência (θ) entre os raios solares e a superfície com 
orientação (γ) e inclinação de captação (β) é obtida utilizando a Equação 2.4 [3]. 
 
 cos(𝜃) = −𝑠𝑒𝑛β. cosγ. sen𝛿. 𝑐𝑜𝑠ϕ 
 
 
(2.4) 
2.2.3. Programas Computacionais 
 
Existem diversos softwares com bases de dados de incidência solar voltados para 
a geração fotovoltaica que fornecem diversos parâmetros para auxiliar o engenheiro na 
execução do projeto como, coordenadas do local, valores médios de irradiância global 
horizontal e inclinada, simulação do dimensionamento da geração fotovoltaica e a 
viabilidade econômica do projeto. Podemos citar alguns deles: PVsyst, SAM, PVSol, 
Retscan, HOMER, SunData, etc. 
 
2.3. Efeito Fotovoltaico 
 
O processo de conversão da radiação solar em energia elétrica ocorre através da 
célula fotovoltaica e é chamado de efeito fotovoltaico. As células fotovoltaicas associadas 
constituem os módulos fotovoltaicos e são compostas basicamente por silício em 
altíssimo grau de pureza. O silício se apresenta na forma amorfa e cristalina e é o segundo 
elemento químico mais abundante da Terra, perdendo somente para o oxigênio. 
Para que a célula fotovoltaica desempenhe sua função corretamente, no processo 
de fabricação o silício sofre uma dopagem, normalmente com Fósforo e Boro, que é o 
15 
 
acréscimo de outros elementos ao material com finalidade de manipular as suas 
características elétricas. 
O Silício possui 4 elétrons de valência necessitando de mais 4 elétrons para formar 
uma ligação covalente, ao inserirmos por exemplo o Fósforo que possui 5 elétrons de 
valência, o quinto elétron ficará fracamente ligado ao átomo fazendo com que o material 
fique negativamente carregado, neste caso o semicondutor é do tipo N. 
Se ao Silício for inserido por exemplo um Boro que possui 3 elétrons de valência, 
teremos uma lacuna vazia para completar a ligação covalente fazendo com que o material 
fique carregado positivamente, neste caso o semicondutor é do tipo P. 
A célula fotovoltaica é formada pela união de uma fina camada do semicondutor 
tipo N e uma camada mais espessa do semicondutor tipo P, formando uma junção PN. Os 
elétrons livres da camada N migram para as lacunas da camada P quando são excitados 
pelos fótons. Na área da junção forma-se um campo elétrico que acelera os elétrons. 
Conectando as camadas externas podemos aproveitar a corrente elétrica que se dá pelo 
deslocamento de elétrons entre as bandas de condução, como mostrado na Figura 2.8. 
 
 
Figura 2.8 - Funcionamento de uma célula fotovoltaica. 
 
16 
 
2.4. Células Fotovoltaicas 
 
2.4.1. Cristalinos (c-Si) 
 
O Silício Cristalino é o material mais importante para as células solares atuais no 
mercado, apresenta processo de fabricação consolidado, alta confiabilidade e robustez. O 
custo do módulo apresenta trajetória declinante ao longo dos anos [10], proporcionando 
o aumento da implementação da geração fotovoltaicas na matriz energética mundial. 
 
2.4.1.1. Monocristalinos (m-Si) 
 
As células fotovoltaicas monocristalinas (m-Si) possuem eficiência mais elevada 
do que as células policristalinas, da ordem de 15% a 20%, porém as técnicas empregadas 
na sua produção são complexas e caras. É necessária utilizar silício em altíssimo grau de 
pureza (99,9999%), rígido controle de temperatura e uma estrutura única de cristal 
perfeita [11], resultando em um custo mais elevado do que o silício policristalino. A 
Figura 2.9 apresenta uma célula monocristalina. 
 
 
Figura 2.9 - Célula Fotovoltaica Monocristalina (m-Si). Fonte [8] 
 
 
17 
 
2.4.1.2. Policristalinos (m-Si) 
 
As células policristalinas apresentam eficiência menor em relação as células 
monocristalinas, com a vantagem de um custo reduzido de produção já que não exige 
uma perfeição cristalina. O processo de fabricação é menos rigoroso, formam-se várias 
orientações dos cristais formando uma estrutura policristalina. Sua eficiência é da ordem 
de 13% a 16%. A Figura 2.10 apresenta uma célula policristalina. 
 
 
Figura 2.10 - Célula Fotovoltaica Policristalina. Fonte [8] 
 
2.4.2. Filmes Finos 
 
O desenvolvimento da tecnologia de filmes finos na fabricação de células solares 
está cada vez mais em destaque. A possibilidade do material semicondutor ser aplicado 
em uma fina camada de substrato, sem restrição de forma, com a flexibilidade do 
substrato, e seu processo de fabricação requerer temperaturas mais baixas que o silício 
cristalino, aumenta o seu potencial considerando a redução do custo da produção, menor 
consumo de energia e material.[6] 
 
2.4.2.1. Amorfo (a-Si) 
 
A célula de silício amorfo não apresenta uma estrutura cristalina e possui umalto 
grau de desordem dos cristais. Seu processo de fabricação requer menor quantidade de 
material e pode ser empregado em substratos rígidos ou flexíveis, ampliando sua forma 
18 
 
de aplicação. O uso do silício amorfo apresenta algumas vantagens em relação às células 
cristalinas, podem ser flexíveis, leves e semitransparentes, tem baixo custo por metro 
quadrado porém possui baixa eficiência, da ordem de 5% a 9%. A Figura 2.11 apresenta 
a célula amorfa (a-Si). 
 
Figura 2.11 - Célula Fotovoltaica Amorfo (a-Si). Fonte [12] 
 
2.4.2.2. Telureto de Cádmio (CdTe) 
 
As células fotovoltaicos de CdTe são fabricadas normalmente em um substrato 
flexível, o contato frontal é revestido com uma finíssima camada de Sulfeto de 
Cádmio (CdS) que é um semicondutor do tipo-N, depois com uma camada de Telureto 
de Cádmio (CdTe), que é do tipo-P. Esse procedimento pode ser feito por uma espécie de 
impressão em tela em camadas finíssimas e seu rendimento é da ordem de 8% a 11%. 
Apesar do baixo custo, a principal barreira para a fabricação de módulos fotovoltaicos 
utilizando o CdTe é a alta toxicidade e baixa abundância do Cádmio [8]. A Figura 2.12 
apresenta uma célula filme fino de CdTe. 
19 
 
 
Figura 2.12 - – Célula Fotovoltaica de Telureto e Cádmio (CdTe). Fonte [9] 
 
2.4.2.3. Disseleneto de Cobre, Gálio e Índio (CIS e CIGS) 
 
Outra tecnologia de filmes finos são os compostos baseados no Disseleneto de 
Cobre e Índio e Disseleneto de Cobre, Gálio e Índio. É comumente utilizado o óxido de 
zinco dopado com alumínio, que é do tipo-N. A camada do tipo-P de CIS ou CIGS pode 
ser fabricada pela vaporização simultânea dos elementos (cobre, índio, gálio e/ou 
selênio). Os módulos fotovoltaicos de CIS/CIGS são os mais eficientes entre as 
tecnologias de película fina, variando entre 8% a 12%, porém os elementos são tóxicos 
ou raros [12]. A Figura 2.13 abaixo apresenta a célula fotovoltaica CIGS. 
 
 
Figura 2.13 - – Célula Fotovoltaica de Disseleneto de Cobre e Índio. Fonte [12] 
 
 
 
 
20 
 
2.4.2.4. Orgânicas (OPV) 
 
Uma célula solar orgânica é um tipo de célula solar de polímero que utiliza a 
eletrônica orgânica que lida com polímeros orgânicos condutores. Utilizam processo 
industrial de impressão de células fotovoltaicas em substrato leve, flexível e transparente. 
A eficiência das células orgânicas variam. A Figura 2.14 apresenta a célula fotovoltaica 
orgânica. 
 
 
Figura 2.14 - Célula fotovoltaica orgânica. Fonte [9] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
2.4.3. Para Concentração (CPV) 
 
Os sistemas fotovoltaicos de concentração (CPV) utilizam espelhos ou lentes para 
concentrar a radiação solar incidente nas células fotovoltaicas. As tecnologias podem ser 
de baixa ou alta concentração. O propósito das células de concentração é aumentar a 
eficiência dos sistemas e diminuição da área de células utilizadas. A Figura 2.15 apresenta 
módulos fotovoltaicos de média e alta concentração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.15 - Células fotovoltaicas de concentração média e alta. Fonte [22] 
22 
 
3. COMPONENTES DO SISTEMA FOTOVOLTAICO 
 
3.1. Módulos Fotovoltaicos 
 
Os módulos fotovoltaicos são unidades formadas por um conjunto de células 
fotovoltaicas conectadas eletricamente e encapsuladas com finalidade de gerar energia 
elétrica. 
 
3.1.1. Simbologia 
 
Pela norma NBR 10899, os módulos fotovoltaicos são representados pelo símbolo 
mostrado na Figura 3.1. O mesmo pode representar uma célula, um arranjo ou somente 
um módulo fotovoltaico. 
 
Figura 3.1 - Símbolo do módulo ou arranjo fotovoltaico. 
 
 
 
 
 
23 
 
3.1.2. Características Elétricas 
 
3.1.2.1. Tensão de Circuito Aberto 
 
Os módulos fotovoltaicos são testados em condições padronizadas (STC – AM 
1.5, 1000 W/m² e 25º na superfície da célula) para se obter as características elétricas dos 
mesmos. Uma das medidas obtidas é a tensão de circuito-aberto, que aparece nos seus 
terminais quando os painéis são submetido às condições padronizadas e sem carga para 
alimentar. 
 
3.1.2.2. Corrente de Curto Circuito 
 
Outra medida obtida através de ensaio é a corrente de curto-circuito. Da mesma 
forma que o painel apresenta uma tensão de circuito aberto nos seus terminais, é possível 
saber a máxima corrente de curto circuito que o painel é capaz de fornecer ao curto-
circuitar seus terminais. 
 
A Tabela 3.1 apresenta alguns dados do fabricante do painel Canadian Solar 
CS6X-320P, que se encontra no Anexo 1, que foi modelado no PSCAD 4.5 para análise 
das curvas características. O mesmo painel será utilizado posteriormente no estudo de 
caso. 
Tabela 3.1 - Dados do painel CS6X-320P Canadian Solar. Fonte [Dados do fabricante] 
Potência máxima nominal 320 W 
Tensão de MPPT 36,8 V 
Corrente de MPPT 8,69 A 
Tensão de circuito aberto 45,3 V 
Corrente de curto circuito 9,26 A 
Eficiência do módulo 16,68 % 
 
24 
 
3.1.2.3. Curva IxV 
 
Uma característica interessante dos painéis solares pode ser observado na curva 
IxV. Podemos observar que seu funcionamento se assemelha com uma fonte de tensão 
CC (fornece tensão constante independente da variação de corrente) e com uma fonte de 
corrente CC (fornece corrente constante independente da variação de tensão) dependendo 
do seu carregamento. Na Figura 3.2 podemos observar o que foi dito. 
 
 
Figura 3.2 - Gráfico IxV de um painel solar Canadian Solar modelo CS6X-320P. 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
3.1.2.4. Curva PxV 
 
A análise da curva PxV é fundamental para a análise do comportamento dos 
módulos fotovoltaicos, através desta curva podemos definir o ponto de máxima potência 
que o painel é capaz de fornecer. Os sistemas fotovoltaicos usam um recurso de 
rastreamento SPPM (Seguidor do Ponto de Potência Máxima) para extrair potência da 
forma mais eficiente possível. A curva PxV é apresentada na Figura 3.3. 
 
 
 
3.1.3. Conexões e Comportamento 
 
Para demonstrar o que acontece com as tensões, correntes e potência dos módulos 
fotovoltaicos quando os associamos em conexões série, paralela ou mista, as simulações 
se basearam nas condições padrão de teste (STC) citadas anteriormente. Analisamos 
através de gráficos obtidos no software PSCAD 4.5 algumas conexões possíveis. 
 
 
 
Figura 3.3 - Gráfico PxV de um painel solar Canadian Solar modelo CS6X-320P. 
26 
 
3.1.3.1. Conexão em Série 
 
A associação de módulos solares em série permite o aumento da tensão de circuito 
aberto e mantém constante a sua capacidade de fornecer corrente, consequentemente 
aumentando sua capacidade de fornecer potência, mas com corrente limitada, como 
mostrado nas Figuras 3.4 e 3.5. 
 
Figura 3.4 - Gráfico IxV com a associação de módulos em série. 
 
 
Figura 3.5 - Gráfico PxV com a associação de módulos em série. 
27 
 
3.1.3.2. Conexão em Paralelo 
 
A associação de módulos solares em paralelo permite o aumento da corrente de 
curto circuito e mantém constante a sua tensão, consequentemente aumenta a capacidade 
de fornecer potência porém com tensão limitada, como mostrado nas Figuras 3.6 e 3.7. 
 
Figura 3.6 - Gráfico IxV com a associação de módulos em paralelo. 
 
Figura 3.7 - Gráfico PxV com a associação de módulos em paralelo. 
 
28 
 
3.1.3.3. Conexão Mista 
 
A associação de módulos em série e em paralelo permite conforme desejo de 
projeto dimensionar tanto corrente como a tensão fornecida pelos módulos associados. 
No arranjo misto aumentamos significativamente a capacidade de fornecer potência, com 
tensões e correntes elevadas, este caso é mostrado nas Figuras 3.8 e 3.9. 
 
Figura 3.8 - Gráfico IxV com a associação de módulos em série e paralelo. 
 
 
Figura 3.9 - Gráfico IxV com a associação de módulos em série e paralelo. 
 
29 
 
3.1.4. Influências Externas 
 
Os painéis solares estão sujeitos às mudanças climáticas diariamente, expostos às 
variações deirradiância, temperatura, sombreamento e sujeiras. Para o desenvolvimento 
de projeto é interessante estudarmos com mais detalhes o que estas condições causam no 
funcionamento e desempenho dos módulos fotovoltaicos. 
 
3.1.4.1. Irradiância 
 
Os módulos fotovoltaicos são submetidos a variação de irradiância durante o dia, 
que é a energia incidente por unidade de área. Há uma relação direta entre a irradiância 
incidente com a capacidade de fornecer corrente. As curva características IxV e PxV se 
alteram com a variação da irradiância. Através da simulação podemos observar na curva 
IxV que a redução da irradiância incidente nos módulos provoca a diminuição da 
capacidade de fornecer corrente e uma ligeira queda da tensão de circuito aberto, na curva 
PxV há um deslocamento vertical para baixo do ponto de máxima potência provocando 
a sua redução. As alterações podem ser vistas nas Figuras 3.10 e 3.11. 
 
 
Figura 3.10 - Influência da variação de irradiância no gráfico IxV. 
30 
 
 
Figura 3.11 - - Influência da variação de irradiância no gráfico PxV. 
 
3.1.4.2. Temperatura 
 
A exposição dos módulos fotovoltaicos ao calor excessivo influencia 
negativamente na capacidade de fornecer tensão, ocasionando também em perda de 
potência. Através da simulação podemos observar na curva IxV a redução da tensão de 
circuito aberto e um ligeiro aumento na corrente de curto-circuito e na curva PxV há o 
deslocamento horizontal para esquerda do ponto de máxima potência. As alterações 
podem ser vistas nas Figuras 3.12 e 3.13.
 
Figura 3.12 - Influência da variação da temperatura no gráfico IxV. 
31 
 
 
Figura 3.13 - Influência da variação da temperatura no gráfico PxV. 
 
3.1.5. Sombreamento 
 
O sombreamento é uma questão crítica no desempenho dos módulos 
fotovoltaicos. Um gerador fotovoltaico apresenta performance ótima quando iluminado 
homogeneamente. Devido à característica construtiva da maioria dos módulos 
fotovoltaicos, as células solares individuais são conectadas em série e uma pequena 
sombra sobre uma destas células pode reduzir significativamente o rendimento de todo o 
arranjo. O fato é que o sombreamento provoca uma menor incidência de radiação em 
parte ou sobre todo o módulo, o que faz com que a capacidade de fornecer corrente do 
conjunto de células conectadas em série seja limitada pela célula menos favorecida, 
restringindo o fornecimento de potência de todo o conjunto. 
Uma célula solar parcialmente sombreada pode vir a atuar como uma carga, 
levando a um aquecimento excessivo da célula e possivelmente à danificação do módulo. 
Este efeito é conhecido como ponto quente (hot spot) e pode ser evitado com a instalação 
de diodos de desvios (by-pass). 
Outro fator relevante causado pelo sombreamento é o surgimento de mais de um 
ponto de máxima potência, ou seja, mais de um ponto onde a derivada da potência em 
relação a tensão é igual a zero, apresentado na Figura 3.14. 
32 
 
 
Figura 3.14 - Sombreamento parcial de um arranjo 3x3. 
 
3.1.6. Diodo de Desvio (By-pass) 
 
Uma alternativa para o aumento do desempenho dos sistemas fotovoltaicos é a 
instalação de diodos de desvio (by-pass) em antiparalelo com grupos de células que estão 
conectadas em série, desta forma cria-se um caminho alternativo para a circulação da 
corrente caso ocorra sombreamento parcial ou defeito nos módulos, evitando os pontos 
quentes (hot spot). O diodo de desvio tem que ser capaz de conduzir a mesma corrente 
das células e pode ser interpretado como um componente de proteção, já que evita os 
pontos quentes. O componente pode ser visto na Figura 3.15. 
 
3.1.7. Diodo de Bloqueio 
 
Outro componente indispensável para o funcionamento seguro do sistema é o 
diodo de bloqueio, que impede o fluxo de corrente reversa entre módulos ou strings 
conectados em paralelo que podem apresentar tensões diferentes causado por um 
sombreamento parcial por exemplo. Para cada conjunto série (string) instala-se um diodo 
de bloqueio. O diodo de bloqueio deve ser capaz de suportar pelo menos a corrente de 
curto-circuito produzida pelo módulo e uma tensão reversa de pelo menos duas vezes a 
tensão de circuito aberto de todo arranjo. 
33 
 
Os diodos de bloqueio apresentam alto índice de falhas e podem ser substituídos 
por fusíveis de fileira que devem ser instalados na saída de cada string, tanto no polo 
positivo como no polo negativo. [3] O componente pode ser visto na Figura 3.15. 
 
 
Figura 3.15 - Representação do Diodo de Desvio e Diodo de Bloqueio. 
 
3.2. Baterias 
 
O uso de dispositivos armazenadores de energia é necessário nos sistemas 
fotovoltaicos isolados da rede, possibilitando o consumo de energia elétrica nos períodos 
em que não há geração. 
As baterias eletroquímicas são as mais usuais em sistemas fotovoltaicos isolados 
proporcionando menor custo por Wh. São constituídas por um conjunto de células 
eletroquímicas conectadas em série e/ou paralelo que possuem uma tensão característica 
armazenando energia na forma de energia química. Uma célula é a combinação de dois 
eletrodos (anodo sede a oxidação e o catodo sede a redução) e do eletrólito (meio que 
proporciona o transporte de íons entre os eletrodos). 
As baterias podem ser recarregáveis (células secundárias), as células secundárias 
podem ser carregadas com fonte de tensão ou corrente, ou não recarregáveis (células 
34 
 
primárias), que ao descarregar completamente a sua vida útil é encerrada. Dentre os tipos 
de baterias recarregáveis, a mais comum em aplicações fotovoltaicas é a bateria de 
Chumbo-ácido (Pb-ácido). Existem outras tecnologias como Níquel-Cádmio (NiCd), 
Níquel-hidreto metálico (NiMH), íon de Lítio (Li-ion) que apresentam maior eficiência e 
vida útil porém são economicamente inviáveis. [3] 
 
3.3. Controladores de Carga 
 
Os controladores de carga são utilizados nos SFI com a finalidade de gerenciar o 
fluxo de potência ativa do sistema, ou seja, deve ser capaz de desconectar o banco de 
baterias quando estiverem em carga plena e interromper o fornecimento de energia 
quando o banco de bateria atingir um nível predeterminado, desta forma também atua 
protegendo a bateria contra cargas e descargas severas e excessivas. Seu 
dimensionamento depende do tipo de bateria e da operação do sistema, esse componente 
é crucial pois caso ocorra falha pode danificar o banco de baterias, o que representa 
grande parte do investimento. Os métodos de controle mais utilizados usam como 
parâmetro grandezas sobre o estado de carga, tensão e densidade do eletrólito da bateria. 
Os controladores mais sofisticados utilizam SPPM (Seguidor do Ponto de 
Potência Máxima) que aumentam a eficiência do gerenciamento do fluxo de potência, 
porém existem controladores que não utilizam esta técnica de rastreamento. 
Ao especificar os controladores de carga, os mesmos devem ser capazes de 
suportar as seguintes condições abaixo. [3] 
 
 𝐼𝑀𝐴𝑋 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 > 1,25 × 𝐼𝑠𝑐 𝑑𝑜 𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑗𝑜 
 𝑆𝑢𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟 𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑏𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 
 
 
 
35 
 
3.4. Inversores 
 
Os módulos fotovoltaicos são capazes de gerar energia elétrica em corrente 
contínua (CC) permitindo alimentar somente cargas que necessitem de corrente contínua, 
entretanto a maioria das cargas utilizadas atualmente são alimentadas por corrente 
alternada (CA) fazendo necessário o uso de inversores. 
Estes equipamentos são conhecidos como conversores CC-CA e permitem 
converter corrente contínua em corrente alternada, levando em consideração o controle 
da frequência, amplitude e índices de distorção harmônicas do lado CA. Os inversores se 
dividem em dois grupos, aqueles utilizados em SFIs e SFCRs. 
 
3.4.1. Inversores para Sistemas Fotovoltaicos Isolados 
 
Os inversores utilizados em SFIs são classificados quanto à sua forma de onda de 
saída, sendo osmais usuais apresentados na Tabela 3.2. 
 
Tabela 3.2 - Tabela de inversores para SFIs. 
Inversores Forma de Onda de Saída Cargas CA THD 
Onda Quadrada Onda Quadrada Cargas resistivas Alto 
Senóide Modificada 
Onda Quadrada semelhante à 
uma Senóide 
Cargas Resistivas e Motores 
sem escova 
Médio 
Senóide Pura Senóide Perfeita Alimenta qualquer carga CA Baixo 
 
 
 
3.4.2. Inversores para Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede 
 
São conhecidos com inversores grid-tie e são capazes de fornecer uma forma de 
onda senoidal pura, utilizam de um sistema de controle para sincronizar com a frequência 
da rede. Para a extração da potência máxima os inversores utilizam SPPM, possuem 
diversos sistemas de proteção como anti-ilhamento, transformador de acoplamento, 
monitoramento de frequência e tensão, etc. 
36 
 
3.5. Seguidor do Ponto de Potência Máxima (SPPM) 
 
Os sistemas fotovoltaicos estão sujeitos à variações de irradiância, temperatura, 
sombreamento e sujeira diariamente, para aumentar a eficiência do sistema os inversores 
utilizam o seguidor do ponto de máxima potência, que é capaz de rastrear o ponto de 
máxima potência devido a variação da curva característica, podendo até ocorrer a 
existência de dois máximos locais, como visto na Figura 3.14. 
 
3.6. Proteção 
 
Os sistemas fotovoltaicos devem ser aterrados, apesar dos inversores possuírem 
diversos dispositivos de proteção, se faz necessária a instalação de outros dispositivos 
como disjuntores, fusíveis de fileira, sistema de aterramento, sistema de proteção contra 
descargas atmosféricas (SPDA) e dispositivos de proteção contra surtos (DPS). De acordo 
com a Norma 482/2012, através do PRODIST módulo 5, o item 5.2.1 nos apresenta as 
proteções mínimas em função da potência instalada, apresentado na Tabela 3.3. 
Tabela 3.3 - Proteções mínimas de acordo com a potência instalada. Fonte [23] 
EQUIPAMENTO 
Potência Instalada 
Menor ou 
igual a 75 kW 
Maior que 75 kW 
e menor ou igual 
a 500 kW 
Maior que 500 
kW e menor ou 
igual a 5 MW 
Elemento de Desconexão sim sim sim 
Elemento de Interrupção sim sim sim 
Transformador de Acoplamento não sim sim 
Proteção de sub e sobretensão sim sim sim 
Proteção de sub e sobre 
frequência 
sim sim sim 
Proteção contra Desequilíbrio de 
Corrente 
não não sim 
Proteção contra desbalanço de 
Tensão 
não não sim 
Sobrecorrente Direcional não sim sim 
Sobrecorrente com restrição de 
tensão 
não não sim 
Relé de Sincronismo sim sim sim 
Anti-Ilhamento sim sim sim 
Medição Bidirecional 4 Quadrantes 4 Quadrantes 
37 
 
4. APLICAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
 
A Resolução Normativa nº 482 de 2012 [24] visa incentivar a implementação de 
fontes alternativas de energia na matriz energética nacional e estabelece as condições 
gerais para o acesso de microgeração distribuída (menor ou igual a 75 kW e que utilize 
cogeração qualificada ou fontes renováveis de energia) e minigeração distribuída 
(superior a 75 kW e menor ou igual a 3 MW para fontes hídricas ou menor ou igual a 5 
MW para cogeração qualificada ou fontes renováveis de energia) aos sistemas de 
distribuição de energia elétrica assim como o sistema de compensação de energia, medida 
no qual a energia ativa injetada na rede pela unidade geradora é cedida gratuitamente à 
distribuidora local e posteriormente compensada com o consumo da mesma unidade 
consumidora ou outra unidade de mesma titularidade. 
De acordo com a ABNT NBR 11704:2008 os sistemas fotovoltaicos podem ser 
classificados quanto à interligação com o sistema público de fornecimento de energia, 
podendo este ser isolados ou conectados à rede, e quanto à configuração do sistema, 
podendo este ser puro ou híbrido. 
 
4.1. Sistemas Puros 
 
Sistemas puros são aquele que utilizam somente o gerador fotovoltaico como 
fonte geradora de energia elétrica. 
 
4.2. Sistemas Híbridos 
 
Sistemas híbridos são aqueles que resultam da associação de outras fontes 
geradoras com o gerador fotovoltaico, resultando em um sistema híbrido com mais de 
uma fonte de energia integrada ao sistema. 
 
 
38 
 
4.3. Sistemas Fotovoltaicos Isolados (SFI) 
 
Os sistemas fotovoltaicos isolados são aqueles que não possuem conexão com a 
rede pública de fornecimento de energia e possuem sistema de armazenamento de energia. 
Este sistema pode suprir energia de forma individual ou em minirede. A Figura 4.1 
apresenta a configuração dos SFIs. 
 
 
Figura 4.1 - Configuração de um Sistema Fotovoltaico Isolado. 
 
 
 
 
 
 
 
39 
 
4.4. Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR) 
 
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede são aqueles efetivamente conectados 
à rede pública de fornecimento de energia. A potência ativa gerada é injetada diretamente 
na rede pública e não necessita de armazenadores de energia. Utilizam-se inversores do 
tipo grid-tie de forma a obtermos os mesmos parâmetros de amplitude, frequência e fase 
sincronizados com a rede elétrica. Injetamos a energia excedente produzida na rede de 
dia e consumimos a noite no período de não geração. A Figura 4.2 apresenta a 
configuração dos SFCRs. 
 
 
Figura 4.2 - Configuração de um Sistema Fotovoltaico conectado à rede. 
40 
 
5. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 
 
O objetivo principal da eficiência energética é promover o uso eficiente e racional 
da energia elétrica em todos os setores de consumo evitando principalmente o desperdício 
de energia. A eficiência no consumo passa pela eficiência energética dos equipamentos 
utilizados e nos hábitos do consumidor final [15]. As ações voltadas à eficiência 
energética devem ser uma prática constante do consumidor. 
A eficiência energética é considerada uma ferramenta poderosa na implementação 
de políticas de energia sustentável. O consumo consciente contribui para satisfazer a 
demanda futura de energia, baratear seu custo já que é mais barato conservar do que gerar, 
aumentar a segurança do fornecimento de energia e reduzir o impacto ambiental. 
 
5.1. Eficiência Energética no Brasil 
 
O Brasil se adaptou aos acordos e metas internacionais e promoveu medidas de 
eficiência energética em todos os setores de consumo adotando diversos programas de 
eficiência energética [17], podemos citar alguns deles: 
 
 Programa CONSERVE - 1981 
O programa visava à promoção da conservação de energia na indústria, na 
produção de produtos, em processos mais eficientes e à substituição de energéticos 
importados pelos nacionais. 
 
 Programa Brasileiro de Etiquetagem – PBE – 1984 
 
O programa é coordenado pelo INMETRO e fornece informações sobre eficiência 
energética, ruídos e outros critérios que podem auxiliar na escolha de produtos mais 
conscientes pelo consumidores. 
41 
 
Através de ensaio em laboratórios certificados, os produtos recebem etiquetas de 
cores diferentes que permitem avaliar a eficiência energética do produto, a classificação 
vai da mais eficiente (A) até menos eficientes (de C até G dependendo do equipamento). 
Para exemplificar o que foi dito vamos apresentar etiquetas de alguns 
equipamentos, como nas Figuras 5.1, 5.2 e 5.3. 
 
 
Figura 5.1 - Etiquetagem de um Refrigerador. Fonte [25] 
 
42 
 
 
Figura 5.2 - Selo para lâmpadas fluorescentes compactas. Fonte [25] 
 
 
Figura 5.3 - Selo para lâmpadas LED. Fonte [26] 
 
 
 
 
43 
 
 Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL – 1985 
 
O programa é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e executado 
pela Eletrobrás para promover o uso eficiente de energia elétrica e combater o 
desperdício. O objetivo é contribuir para aumentar a eficiência dos bens e serviços, 
aprimorar os hábitos e os conhecimentos sobre o consumo eficiente. As ações do 
PROCEL são por meio do selo PROCEL em equipamentos, promoção do uso eficiente 
de energia no setor das construções civil, edifícios, residências, comércio e instituições 
públicas. Apoiam também