ConceitosFundamentaisdeEnergiaSolar (1)

Prévia do material em texto

Treinamento de 
Alta Performance 
em Energia Solar 
Fotovoltaica 
 
2017 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 1 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 2 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Sumário 
 
1. Introdução e Conceitos fundamentais ____________________________________________ 8 
1.1. Motivos para capacitação no setor Solar Fotovoltaico ____________________________ 8 
1.2. Desenvolvimento Atual da Tecnologia (Cenário Mundial) __________________________ 9 
1.2.1. Mudança na fonte energética de Transportes: _______________________________ 9 
1.2.2. DESASTRES, CATASTROFES _________________________________________ 11 
1.2.3. As energias renováveis no mundo _______________________________________ 12 
1.2.4. Desafios Ambientais, Econômicos e Técnicos ______________________________ 14 
1.2.5. Matriz da Energia Elétrica no Brasil ______________________________________ 15 
1.2.6. Custo de Energia no Brasil_____________________________________________ 17 
1.3. Potência ______________________________________________________________ 19 
1.4. Energia _______________________________________________________________ 22 
1.5. Conservação de Energia __________________________________________________ 24 
1.5.1. Principais geradores (conversores) elétricos: ______________________________ 25 
1.6. Tipos de Energia ________________________________________________________ 27 
1.6.1. Energia Térmica _____________________________________________________ 27 
1.6.2. Energia Elétrica _____________________________________________________ 28 
1.6.3. Energia Mecânica____________________________________________________ 28 
1.6.4. Energia Química_____________________________________________________ 29 
1.6.5. Energia Nuclear _____________________________________________________ 29 
1.6.6. Energia Fotovoltaica__________________________________________________ 30 
2. Introdução e Conceitos fundamentais – Parte 2 ____________________________________ 32 
2.1. O que é um Sistema de Geração Fotovoltaico? ________________________________ 32 
2.1.1. Uso do Gerador Fotovoltaico ___________________________________________ 36 
2.2. Principais Tipos de SFV’s _________________________________________________ 36 
2.2.1. Sistemas Isolados (off grid): ____________________________________________ 36 
2.2.2. Sistemas conectados à rede: ___________________________________________ 37 
2.2.3. Sistemas Híbridos (On-grid + Isolado): ___________________________________ 38 
2.2.4. Sistemas Híbridos (FV + Eólico): ________________________________________ 38 
2.2.5. Sistemas Híbridos (FV + eólico + Moto gerador): ___________________________ 39 
2.3. Principais Componentes dos SFV’s _________________________________________ 40 
2.3.1. Componentes do SFV Isolado: _________________________________________ 40 
2.3.2. Principais componentes dos SFV’s Conectado à rede: _______________________ 41 
2.4. Funcionamento de uma Célula Fotovoltaica ___________________________________ 42 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 3 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
2.4.1. Princípio de Funcionamento do efeito fotovoltaico: __________________________ 43 
2.5. Categorização e Tipos de Células/Módulos FV ________________________________ 44 
2.6. Eficiência do painel solar fotovoltaico ________________________________________ 45 
2.7. Classificação quanto ao tipo de material da camada ABSORBER __________________ 46 
2.7.1. Monocristalino; ______________________________________________________ 46 
2.7.2. Policristalino; _______________________________________________________ 46 
2.7.3. Filme Fino; _________________________________________________________ 46 
2.7.4. Orgânicas (OPV) ____________________________________________________ 48 
2.8. Classificação quanto à Geração ____________________________________________ 49 
2.9. A Luz como fonte de Energia ______________________________________________ 51 
3. Introdução e Conceitos fundamentais – Parte 3 ____________________________________ 55 
3.1. O que é rendimento? _____________________________________________________ 55 
3.2. Posição e Movimento do Sol _______________________________________________ 57 
3.2.1. Posição do sol no céu – Variação Hora do dia: _____________________________ 58 
3.2.1. Espessura da camada atmosférica (Coeficiente de massa de ar = AM); _________ 59 
3.2.2. Posição do sol no céu – Ao longo do ano: _________________________________ 60 
3.2.3. Ângulo de inclinação do módulo em relação à incidência da luz; _______________ 61 
3.2.4. Sombreamento: _____________________________________________________ 62 
3.3. Sistema BAPV e BIPV ____________________________________________________ 63 
3.4. BAPV = Building applied photo voltaic system - Sistema fotovoltaico aplicado à edificação
 65 
3.4.1. BIPV: Integração arquitetônica__________________________________________ 68 
3.4.2. Formas de integração dos SFV’s com edificações (BIPV) _____________________ 70 
3.5. Sistemas fotovoltaicos autônomos __________________________________________ 76 
3.5.1. Principais componentes: ______________________________________________ 77 
3.5.2. Principais Tipos/aplicações ____________________________________________ 78 
3.6. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede ____________________________________ 80 
3.6.1. RN 482/12 e 687/15 __________________________________________________ 81 
3.6.2. Principais componentes: ______________________________________________ 82 
3.6.3. Associação em série ou paralelo ________________________________________ 83 
3.6.4. Principais Topologias de ligação do Inversor: ______________________________ 84 
3.7. Comparação entre diferentes soluções e tecnologias ____________________________ 86 
3.7.1. Priorização técnica: __________________________________________________ 86 
3.7.2. Integração arquitetônica _______________________________________________ 86 
3.7.3. Qual tecnologia e módulo fotovoltaico utilizar? – Considerações _______________ 87 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 4 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Referências ___________________________________________________________________ 89 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 5 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Número de conexões acumulado. ___________________________________________ 8 
Figura 2 - Carros com Combustível fóssil. ____________________________________________ 10 
Figura 3 - Carro Elétrico. _________________________________________________________ 10 
Figura 4 - Incremento da capacidade Eólica, Nuclear e Solar. ____________________________ 11 
Figura 5 - a)URSS - Chernovil, b)Japão - Fukushima. __________________________________ 12 
Figura 6 - Capacidade global de energia renovável instalada [4]. __________________________ 12 
Figura 7 - Projeções para o consumo mundial de energía até 2060. _______________________ 13 
Figura 8 - Evolução global da energia solar instalada. __________________________________ 14 
Figura 9 - Matriz da Energia Elétrica no Brasil [7] ______________________________________ 16 
Figura 10 - Matriz da Energia Elétrica no Brasil desejado. _______________________________ 16 
Figura 11 - Cinturão Solar.________________________________________________________ 17 
Figura 12 - Ranking do Custo de energia para Indústria. ________________________________ 18 
Figura 13 - Exemplo de uma curva de carga num dia. __________________________________ 23 
Figura 14 - Usina hidrelétrica. _____________________________________________________26 
Figura 15 - Energia Fotovoltáica. ___________________________________________________ 27 
Figura 16 - Aquecedor Solar. ______________________________________________________ 28 
Figura 17 - Linhas de transmissão de energia elétrica. __________________________________ 28 
Figura 18 - Energía Mecânica = Energia Cinética + Energia Potencial. _____________________ 29 
Figura 19 - Energía Química - Exemplo: Bateria. ______________________________________ 29 
Figura 20 - Esquema de uma usina nuclear. __________________________________________ 30 
Figura 21 - Geração de eletricidae no material semicondutor a partir da radiação solar. ________ 31 
Figura 22 - Esquema de Geração de eletricidae usando paineis solares numa residência. ______ 31 
Figura 23 - Sistema de aquecimento solar. ___________________________________________ 32 
Figura 24 - Aquecedor solar feito com ubos de PVC [8]. _________________________________ 33 
Figura 25 - Preço dos componentes principais de um aquecedor solar. _____________________ 34 
Figura 26 - Preço de kits SFV’s. ___________________________________________________ 35 
Figura 27 - SFV Instalado na Antártida.______________________________________________ 35 
Figura 28 - Baterias e inversor. ____________________________________________________ 36 
Figura 29 - Sistemas Híbridos (On-grid + Isolado). _____________________________________ 38 
Figura 30 - Sistemas Híbridos (Solar + Eólico). ________________________________________ 39 
Figura 31 - Sistemas Híbridos (FV + eólico + Moto gerador). _____________________________ 40 
Figura 32 - Componentes do SFV Isolado. ___________________________________________ 40 
Figura 33 - Inversor e Controlador de Carga. _________________________________________ 41 
Figura 34 - Componentes dos SFV's On - Grid (Ligados a Rede). _________________________ 41 
Figura 35 - Inversor On-Grid. ______________________________________________________ 42 
Figura 36 - Medidor de energia bidirecional. __________________________________________ 42 
Figura 37 - Célula Fotovoltaica. ____________________________________________________ 43 
Figura 38 - Funcionamento de uma célula fotovoltaico. _________________________________ 44 
Figura 39 - Célula, módulo e painel fotovoltaico. _______________________________________ 45 
Figura 40 - Usina Fotovoltaica. ____________________________________________________ 45 
Figura 41 - Módulo fotovoltaico Monocristalino. _______________________________________ 46 
Figura 42 - Módulo fotovoltaico Policristalino. _________________________________________ 46 
Figura 43 - Painel solar de silício amorfo sendo aplicado. _______________________________ 47 
Figura 44 - Painel Fotovoltaico de Filme Fino. ________________________________________ 48 
Figura 45 - Painel Fotovoltaico CIGS. _______________________________________________ 48 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137829
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137834
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137839
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137847
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137848
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137849
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137850
 
 
2017 6 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Figura 46 - Célula Fotovoltaica orgânica. ____________________________________________ 49 
Figura 47 - Comparação das Gerações de Células Fotovoltaicas. _________________________ 49 
Figura 48 - Gerações de Células Fotovoltaicas. _______________________________________ 50 
Figura 49 - O limite Shockley-Queisser para a eficiência máxima possível de uma célula solar. __ 50 
Figura 50 - Eficiência de Células Solares. ____________________________________________ 51 
Figura 51 - Espectro das ondas eletromagnéticas. _____________________________________ 51 
Figura 52 - A luz como fonte de energia. _____________________________________________ 52 
Figura 53 - O espectro solar na Terra. _______________________________________________ 53 
Figura 54 - Horas Pico do Sol. _____________________________________________________ 54 
Figura 55 - Irradiação ao longo do dia. ______________________________________________ 54 
Figura 56 - Exemplo de Rendimento. _______________________________________________ 56 
Figura 57 - Inclinação solar._______________________________________________________ 57 
Figura 58 - Variação da duração dos dias por estação. _________________________________ 58 
Figura 59 - Posição do Sol no inverno e no verão. _____________________________________ 59 
Figura 60 - Trajetória dos raios de Sol na atmosfera e definição do coeficiente de "Massa de Ar" 
(AM). ________________________________________________________________________ 59 
Figura 61 - Posição do Sol no inverno e no verão. _____________________________________ 60 
Figura 62 - Ângulo de Inclinação do módulo para obtenção da eficiência desejada numa estação. 61 
Figura 63 - Exemplos de sombreamento. ____________________________________________ 62 
Figura 64 - Radiação Solar. _______________________________________________________ 63 
Figura 65 - A cidade Solar (1998): Ota, que fica na província de Gunma no Japão. ___________ 64 
Figura 66 - Um conceito mais atual (2014): Fujisawa SST – (Sustainable Smart Town), Leste do 
Japão. _______________________________________________________________________ 64 
Figura 67 - Exemplo BAPV. _______________________________________________________ 66 
Figura 68 - Exemplo BAPV (Coberturas). ____________________________________________ 67 
Figura 69 - BIPV - Translúcido que pode ser usado como janela. _________________________ 68 
Figura 70 - BIPV - Espaçamento e Iluminação natural. __________________________________ 69 
Figura 71 - BIPV - Flexibilidade. ___________________________________________________ 69 
Figura 72 - BIPV - Frame Rígido com cor escura. ______________________________________ 70 
Figura 73 - BIPV (Módulos Coloridos). ______________________________________________ 70 
Figura 74 - Formas de integração dos SFV’s com edificações (BIPV). ______________________ 71 
Figura 75 - Renovação da “Palmenhouse” Munique - Alemanha, 306 módulos com 35% de 
transparência - 27 kWp. __________________________________________________________ 72 
Figura 76 - Arq. Rolf Disch projetou a cidade solar Sonnenschiff, em Freiburg, Alemanha. 1/3 da 
energia é consumida, 2/3 da energia é vendida. _______________________________________ 72 
Figura 77 - Municipality Centre Ludesch/Austria - 2006 - 120 módulos - 350 m² - 19,08 kWp. ___ 73 
Figura 78 - Estádio Olímpico 6,68 MWp China. _______________________________________ 73 
Figura 79 - Exemplo de Fachada BIVP. _____________________________________________ 74 
Figura 80 - Exemplo de Brises BIVP. _______________________________________________ 75 
Figura 81 - Sistema Fotovoltaico Autônomo Puro. _____________________________________ 76 
Figura 82 - Sistema solar fotovoltaico autônomo detalhado. ______________________________ 76 
Figura 83 - Componentes de um Sistema solar fotovoltaico autônomo. _____________________ 77 
Figura 84 - Alimentação direta de equipamentos: Ex.: Irrigação. __________________________ 78 
Figura 85 - Sistemas que dispensam o uso de baterias Ex.: Elevação de água. ______________ 78 
Figura 86 - Equipamentos de elevação/sucção de água. ________________________________ 79 
Figura 87 - Alimentação de uma rede elétrica (residências, equipamentos de telecom, informática, 
embarcações, etc.). _____________________________________________________________ 79 
jacquesschweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137852
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137853
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137855
file:///C:/Users/Gleisson/Desktop/Apostila_CurSOL_Energia_Solar_UNIFICADA.docx%23_Toc499137887
 
 
2017 7 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Figura 88 - Exemplo domiciliar - Com cargas AC e CC. _________________________________ 80 
Figura 89 - Sistema fotovoltaico On Grid. ____________________________________________ 81 
Figura 90 - Primeira Página da RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 482, DE 17 DE ABRIL DE 2012. _ 82 
Figura 91 - Componentes de sum sistema On-Grid. ____________________________________ 83 
Figura 92 - Ligação Em parelelo. ___________________________________________________ 83 
Figura 93 - Ligação em Serie. _____________________________________________________ 84 
Figura 94 - Ligação de 12 Módulos fotovoltaicos de 12V/1A, 3 conjuntos ligados em paralelo, cada 
conjunto com 4 ligações série._____________________________________________________ 84 
Figura 95 - a) Inversor Central ; b) Inversor por string c) Inversor multi-string d) micro inversor. __ 85 
Figura 96 - Área ocupada por KW/m2 para cada tecnologia. _____________________________ 87 
Figura 97 - Qual tecnologia e módulo fotovoltaico utilizar? - Área - Carga sobre a estrutura. ____ 87 
Figura 98 - Custo de Instalação (Módulos Cristalinos Vs. Filmes Finos). ____________________ 88 
 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 8 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
1. Introdução e Conceitos fundamentais 
1.1. Motivos para capacitação no setor Solar Fotovoltaico 
A geração de energia pelos próprios consumidores tornou-se possível a partir da Resolução 
Normativa ANEEL nº 482/2012. A norma estabelece as condições gerais para o acesso de micro e 
minigeração aos sistemas de distribuição de energia elétrica e cria o sistema de compensação de 
energia elétrica, que permite ao consumidor instalar pequenos painéis solares em sua casa ou 
empresa e trocar energia com a distribuidora local. A resolução 482 foi revista em novembro de 2015 
e, na época, estimou-se que em 2024 mais de 1,2 milhão de consumidores passem a produzir sua 
própria energia, o equivalente a 4,5 gigawatts (GW) de potência instalada. 
A micro e minigeração de energia (formada por pequenos geradores, como residências e 
comércios, que utilizam aparelhos como painéis fotovoltaicos para gerar eletricidade) está ficando 
cada vez mais conhecida no Brasil. Uma prova disso foi demonstrada em pesquisa realizada pelo 
Datafolha, encomendada pelo Greenpeace, que atestou a vontade da maioria das pessoas em 
adquirir equipamentos para produzir eletricidade. O levantamento apontou que 80% da população já 
sabe da possibilidade de gerar sua própria energia. Em um ano, o número de conexões de micro e 
minigeração de energia teve um rápido crescimento. São 5.040 conexões em agosto do 2016, contra 
as 1.148 ligações registradas na ANEEL em setembro de 2015 (Figura 1), o que representa uma 
potência instalada de 47.934 kW. 
A fonte mais utilizada pelos consumidores-geradores é a solar com 4955 adesões, seguida 
da eólica com 39 instalações. O estado com o maior número de micro e minigeradores é Minas 
Gerais (1.226 conexões), seguido de São Paulo (711) e Rio Grande do Sul (564). 
 
Figura 1 - Número de conexões acumulado. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
http://www.portalsolar.com.br/microgeracao-de-energia-solar.html
http://www.portalsolar.com.br/microgeracao-de-energia-solar.html
 
 
2017 9 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
O Brasil se beneficia de tecnologias consolidadas: 
 Equipamentos e tecnologia testada e validada anteriormente no exterior; 
 Aproveitamos a fase de produção em escala e menores preços; 
 Evitamos erros e desafios dos pioneiros; 
 Efeito “Bola de Cristal”. 
O Cliente/Consumidor ainda tem muitas dúvidas: 
 Temos que atuar como instrutores técnicos; 
 Competência técnica transmite segurança, confiança e respeito; 
 Mostrar para quem é e para quem não é…(evitar dor de cabeça futura); 
 Ao educar o cliente você se torna “Autoridade” no seu Setor. 
Tipo de negócio bem visto e admirado pela sociedade: 
 Tecnologia Limpa (Ambientalmente correta); 
 Interesse dos órgãos públicos; 
 Portaria 23 de 12/02/2015; 
 Cota mínima de novos projetos de prédios públicos; 
 Divulgação gratuita e apoio da mídia; 
 Portas abertas em ONG’s e com políticos; 
1.2. Desenvolvimento Atual da Tecnologia (Cenário Mundial) 
Cenário Mundial: 
“O mundo está passando por mudanças e existe um forte interesse na renovação da matriz 
energética” 
Prof. Flavio Barcelos 
1.2.1. Mudança na fonte energética de Transportes: 
Estamos vendo esse efeito no setor elétrico neste momento. A rápida aceitação das 
energias renováveis pelo sistema energético não pode mais ser freada devido à redução de custos 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 10 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
proporcionada pelas fontes eólicas e solares. Elas transformaram a forma como o mercado de 
energia funciona, tornando investimentos em outras fontes praticamente impossíveis [2]. No ano 
2016, a Bloomberg New Energy Finance (BNEF) foi a primeira grande empresa de pesquisas do 
setor energético a publicar uma previsão compreensiva sobre a penetração dos veículos elétricos no 
mercado de carros. O cenário principal mostrava que, até 2040, 35% das novas vendas seriam de 
elétricos, com a possibilidade desse número chegar até a 47% dentro de certas condições (preços 
altos do petróleo e ampliação do uso de automóveis compartilhados) [2]. 
 
 
Figura 2 - Carros com Combustível fóssil. 
 
 
Figura 3 - Carro Elétrico. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 11 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
1.2.2. DESASTRES, CATASTROFES 
Na manhã de 26 de abril de 1986, um dos reatores da central nuclear de Chernobyl 
explodiu. E causou a maior catástrofe ambiental da História. Foi o acidente que a indústria nuclear 
dizia que nunca aconteceria. Mas este não foi o único – foram necessários diversos outros acidentes 
para mostrar ao mundo o risco que as usinas nucleares representam. A parcela da energia nuclear 
da geração mundial global caiu do teto histórico de 17,6% em 1996, para 10,8% em 2013. O setor 
argumentava que a energia renovável nunca funcionaria em grande escala, mas quando as fontes 
solar e eólica se tornaram mais baratas, esta afirmação foi por água abaixo, diz o Greenpeace. 
Enquanto a capacidade energética das usinas nucleares começou a declinar, as fontes eólica e solar 
aumentam sua participação de maneira significativa (Figura 4) [3]. 
 
 
Figura 4 - Incremento da capacidade Eólica, Nuclear e Solar. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 12 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Figura 5 - a)URSS - Chernovil, b)Japão - Fukushima. 
 
1.2.3. As energias renováveis no mundo 
As energias renováveis estão hoje estabelecidas em todo o mundo como fontes 
importantes de energia. Seu crescimento rápido, particularmente no setor elétrico, é impulsionado 
por vários fatores, entre eles a melhora da competividade dos custos das tecnologias renováveis, 
iniciativas de políticas públicas específicas, melhor acesso a financiamento, preocupações 
ambientais e de segurança energética, demanda crescente de energia nas economias em 
desenvolvimento e emergentese a necessidade de acesso à energia moderna. Consequentemente, 
novos mercados para energia renovável centralizada e distribuída estão surgindo em todas as 
regiões. 
 
Figura 6 - Capacidade global de energia renovável instalada [4]. 
a) b) 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 13 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
As projeções a médio e longo prazo apontam para uma evolução rápida e consistente do 
mercado de energia solar. Grandes grupos industriais do segmento solar fotovoltaico já anunciaram 
investimentos expressivos em desenvolvimento e pesquisa. Acredita-se que o custo de fabricação 
poderá ser reduzido a um quinto do que é hoje nos próximos 10 anos com a utilização de novas 
tecnologias. 
A nova frente tecnológica almeja transformar o atual processo fabril, complexo e com 
inúmeras etapas de fabricação, em um procedimento de revestimento de superfícies com elementos 
fotossensíveis, o que fará possível a utilização de energia solar fotovoltaica em larga escala para por 
exemplo, revestimento de fachadas de prédios. A Figura 7 representada abaixo, elaborado pela 
Shell, dá uma dimensão da relevância que a energia solar terá na matriz energética mundial no ano 
de 2060, representando quase 25% de toda a energia consumida no mundo. 
 
 
Figura 7 - Projeções para o consumo mundial de energía até 2060. 
 
Estado atual da Energia Solar Fotovoltaica: 
 Menos de 1% das fontes mundiais; 
 Crescimento em torno de 50% a.a desde 2004; 
 Cerca de 250 GWp atualmente instalados no mundo todo. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 14 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 8 - Evolução global da energia solar instalada. 
 
1.2.4. Desafios Ambientais, Econômicos e Técnicos 
Às margens da BR-101, numa área de 100 mil metros quadrados que já foi usada para 
armazenar resíduos de carvão, está a maior usina solar do Brasil. Ela foi desenvolvida pela geradora 
de energia Tractebel, em parceria com outras 12 empresas, na cidade de Tubarão (SC) e tem uma 
capacidade instalada de 3 MW - o suficiente para abastecer 2,5 mil residências [6]. A capacidade do 
maior complexo do mundo, localizado na Califórnia (EUA), é 100 vezes superior à da usina de 
Tubarão. Atualmente o projeto de geração de energia solar Ituverava está em obras e será a maior 
usina de energia solar da América Latina, estas começaram em dezembro de 2015, será instalado no 
estado da Bahia e terá capacidade de 254 MW, com produção anual de energia estimada em 500 
GWh. A previsão é que o parque solar entre em funcionamento em meados de 2017. Sem dúvida o 
desafio é incrementar a produção de energia solar, diminuindo o impacto ambiental e gerando 
energia mais barata. 
Desafios Ambientais 
Troca de fontes de energia que causam impacto ambiental, poluentes e arriscadas: 
 Hidroelétrica (impacto ambiental); 
 Combustíveis fósseis (poluentes/efeito estufa); 
 Energia nuclear (arriscada). 
 
Desafios Econômicos: 
 Equipamentos mais baratos; 
 Energia mais barata; 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 15 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Energia mais acessível; 
 Maior desenvolvimento econômico. 
 
Desafios Técnicos: 
• Fontes mais eficientes; 
• Flexibilidade nas redes. 
• Geração distribuída: 
• Próximo ao consumo; 
• Menores potências; 
• Rapidez na construção e implantação. 
• Smart Grids: 
• Necessária para operar as fontes mais exigentes (Eólica, Solar, Marés); 
• Necessária para operar as cargas mais exigentes (Baterias, Carros 
elétricos, eletrônicos); 
• Novo modelo de negócios e comércio de energia. 
 
Cenário Nacional: 
 
“Com relação à geografia, o pior local do Brasil ainda é melhor do que o melhor local da 
Alemanha.” 
 
Prof. Flavio Barcelos 
1.2.5. Matriz da Energia Elétrica no Brasil 
A energia Hidráulica representa pouco mais do 61 % da energia elétrica total produzida no 
Brasil, e a energia solar o 0,0148, a distribuição da matriz da energia elétrica pode ser observada na 
Figura 9. Entretanto, existe um cenário desejado para o ano 2050 representado na Figura 10 em %. 
Isto mostra que existe um espaço para crescimento da energia solar bastante significativo. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 16 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 9 - Matriz da Energia Elétrica no Brasil [7] 
 
 
Figura 10 - Matriz da Energia Elétrica no Brasil desejado. 
 
Previsão de forte aumento do Mercado: 
• 1,2 milhão de conexões até 2024; 
• Dividindo igualmente seriam 1200000-7600 = 1192400 instalações; 
• Em apenas 8 anos; 
• Instalamos 7600 em 5 anos; 
• Ou seja, apenas 0,8% da projeção; 
• Quem vai instalar os outros 99,2% do mercado?. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 17 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
O Brasil possui boa localização geográfica: 
 Os níveis de irradiação solar variam de 1500 a 2200 Wh/m2; 
 Os níveis de irradiação solar da Alemanha variam de 900 a 1250 Wh/m2; 
 O pior local do Brasil = 1500 Wh/m2; 
 O melhor local da Alemanha = 1250 Wh/m2. 
 
Figura 11 - Cinturão Solar. 
1.2.6. Custo de Energia no Brasil 
Muito alto comparado com outros países; um ranking que mede o custo da energia para a 
indústria foi divulgado pela Firjan (Federação das Indústrias do Rio de Janeiro) no dia 9 de 
janeiro/2017 (Figura 12). Ele mostra que o custo desse insumo no Brasil é de 402,26 reais por MW-
h. O valor é 46% superior à média internacional, de 275,74 por MW-h. Entre os países analisados, a 
Índia apresenta o custo de energia elétrica mais alto (596,96 reais por MW-h). Em seguida vêm Itália 
(536,14 reais), Singapura (459,38 reais), Colômbia (414,10 reais), República Tcheca (408,91 reais) 
e Brasil (402,26 reais). 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 18 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 12 - Ranking do Custo de energia para Indústria. 
 
E isso nem é o pior! 
 Previsão de Crise de desabastecimento; 
 Falta de planejamento estratégico no setor; 
 Matriz energética dependente de condições climáticas; 
 Custo da energia dependente de condições climáticas; 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 19 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 O cenário só não está pior devido à crise econômica. 
 
Desafios? 
 Alteração na matriz energética em busca de maior confiabilidade; 
 Minimização dos Impactos Ambientais; 
 Econômicos/Redução de custos; 
 Técnicos. Sistema elétrico interligado Brasileiro é muito grande e antigo. Modernizar será 
um grande desafio. 
 
 
Oportunidades: 
 Energia cara facilita a venda de SFV’s; 
 Modernizar a rede vai requerer grandes investimentos e empregar muitos profissionais da 
área elétrica; 
 Boa posição geográfica favorece a alta produtividade do SFV e diminui o tempo de 
payback; 
 Reformulações da matriz energética brasileira incentivam a energia solar. 
1.3. Potência 
Mas afinal, o que é Potência? 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 20 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Em física, potência é a grandeza que determina a quantidade de energia concedida por uma 
fonte a cada unidade de tempo. Em outros termos, potência é a rapidez com a qual uma certa 
quantidade de energia é transformada ou é a rapidez com que o trabalho é realizado. 
“Energia por unidade de tempo” 
 OU 
“Rapidez com que um determinadotrabalho é realizado” 
 
𝑃 = 
𝑊
∆𝑡
 
 
(1) 
Onde: W é o trabalho realizado e ∆𝑡 o tempo em que foi executado o trabalho. 
Potência instantânea: O intervalo de tempo com que um trabalho é feito, é algo de extrema 
importância, para sabermos assim, a potência instantânea, que pode ser dado pela taxa de variação 
instantânea com a qual o trabalho é realizado, podendo ser escrito como: 
 
𝑃 =
𝑑𝑊
𝑑𝑡
 
 
(2) 
No SI, a unidade de potência é o W (watt), dimensionalmente igual a joule por segundo (J.s–
1). Usam-se lhe, conforme a ordem de grandeza, submúltiplos e múltiplos, como, por 
exemplo, miliwatt, mW (10–3W) e quilowatt, KW (103W), entre tantas. Pode-se utilizar estas unidades 
multiplicadas por hora, O KWh (quilowatt-hora), que por definição é a energia correspondente à 
potência de 1 Kw durante uma hora. Esta unidade pode ser observada na conta de energia elétrica 
Exemplos práticos 
Mecânica: 
 Automóvel Uno 1.0 = 75 CV = 55 KW; 
 Automóvel Gol 1.6 = 110 CV = 81 KW; 
 Corolla 2.0 = 150 CV = 110 KW; 
 Carreta Scania = 500 CV = 368 KW. 
Humana: 
 Adulto dormindo = 85 W; 
 Adulto Acordado= 100 W; 
 Praticando esportes intensos = 800 W; 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tempo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalho_(f%C3%ADsica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades
https://pt.wikipedia.org/wiki/Watt
https://pt.wikipedia.org/wiki/Joule
https://pt.wikipedia.org/wiki/Segundo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Joule
https://pt.wikipedia.org/wiki/Segundo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ordem_de_grandeza
https://pt.wikipedia.org/wiki/Watt
https://pt.wikipedia.org/wiki/Quilowatt
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
 
 
2017 21 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Atletas de alta performance = 2000W pico. 
Elétrica: 
 Lâmpada incandescente= 100W; 
 Lâmpada fluorescente = 25W; 
 Lâmpada LED = 12W; 
 Computador desktop = 500W; 
 Ar condicionado 10 mil btu’s = 1400W; 
 Geladeira = 300W; 
 Carregador de celular = 5W; 
 Chuveiro elétrico = 5000W. 
 
Fluxo de Potência 
Como saber o fluxo de potência? 
Depende do sentido que circula a energia: 
 Pode ser geração se a potência/energia estiver saindo do equipamento, ex: gerador 
diesel/gasolina/elétrico, baterias, aerogerador, painel fotovoltaico. 
 Pode ser consumo se a potência/energia entra no equipamento, ex: eletrodomésticos, 
lâmpadas, motores elétricos, bateria sendo carregada. 
 
Demanda Instantânea vs Demanda Média 
Demanda instantânea: 
 São os picos de potência solicitados para serem consumidos num determinado momento, ex: 
horário de pico, Horário de Verão, case de cogeração da CST. 
Demanda média: 
 Toma a energia total num período e divide pelo tempo, ex: consumo de condicionador de ar, 
geladeira, motores elétricos, etc. 
Carga instalada 
É um conceito muito comum em instalações elétricas. Se refere a soma de toda a potência 
disponível (projetada e instalada) na instalação do cliente. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 22 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Ex.: 2 chuveiros de 5KW + 1 KW de iluminação + 2 KW de Tomadas de uso geral + 4 KW de 
tomadas de uso específico, total de carga instalada = 17 KW. 
Potência e consumo de energia 
Quanto maior a potência, maior será o consumo para um mesmo período de tempo. 
Potência diz respeito à maior ou menor possibilidade de consumo. Mas o mesmo só se efetiva 
ao longo do tempo. 
 Ex.: Quem consome mais energia? 
 1 Chuveiro de 5KW? 
 Um ar condicionado de 1400W? 
1.4. Energia 
Energia é a capacidade de algo de realizar trabalho, ou seja, gerar força num determinado 
corpo, substância ou sistema físico. Etimologicamente, este termo deriva do grego "ergos", cujo 
significado original é literalmente “trabalho”. Na Física, a energia está associada à capacidade de 
qualquer corpo de produzir trabalho, ação ou movimento. 
O conceito de energia é utilizado no sentido figurado para designar o vigor, a firmeza e a 
força. Exemplo: “Você ainda tem energia para correr depois de tanta horas de trabalho?” 
De acordo com as leis da física, a energia não pode ser criada, mas apenas transformada 
(primeiro princípio da Termodinâmica), sendo cada um dos tipos de energia capaz de 
provocar fenômenos determinados e característicos nos sistemas físicos. 
Definição: 
Gosto particularmente dessa: 
“Capacidade para realizar um trabalho ou executar uma ação” 
Em física, a equivalência massa-energia é o conceito de que qualquer massa possui 
uma energia associada e vice-versa. Na relatividade especial, essa relação é expressa pela fórmula 
de equivalência massa-energia: 
 
𝐸 =
1
2
𝑚𝑣2 
(3) 
 
Onde: E = energia, m = massa e v = velocidade da luz no vácuo. 
Em termos simples, E (Joules) = m (quilogramas) · 299792458 (metros/segundo)². 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Massa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_especial
https://pt.wikipedia.org/wiki/Joule
https://pt.wikipedia.org/wiki/Quilo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_da_luz
 
 
2017 23 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Um joule é aproximadamente igual a 6,2415 ×1018 eV (elétron-volts), 0,2390 cal (calorias), 
2,3901 ×10−4 kcal (quilocalorias), 2,7778 ×10−7 quilowatt-hora, 2,7778 ×10−4 watt-hora, 9,8692 
×10−3 litro-atmosfera, 9,4782 ×10−4 BTU. Outras unidades definidas em termos de joule são o watt-
hora (3600 J), o quilowatt-hora (3,6 ×106 J ou 3,6 MJ) e a ton TNT (4,184 GJ). 
Curva de demanda diária: Como mostra a curva de carga a seguir, verifica-se de forma bem 
definida os horários de funcionamento de uma das indústrias, bem como as variações e intermitência 
na operação de máquinas e equipamentos. 
 
Figura 13 - Exemplo de uma curva de carga num dia. 
 
Exemplo: 
Chuveiro: 
 5000W = 5KW; 
 3 banhos de 5 minutos por dia = 0,25 h por dia 
 5KW x 0,25h = 1,25 KWh por dia; 
 30 dias no mês = 37,5 KWh por mês; 
 Valor do KWh = 0,6860 (Bandeira verde EDP-ES); 
 Valor Total do consumo do chuveiro = R$ 25,73 por mês. 
Exercício: 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 24 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Ar condicionado: 
 1400W = 1,4KW; 
 Funcionamento do compressor = 4 h por noite 
 25 noites (verão) durante 4 horas = 
 Calcule o Valor Total do consumo do AC considerando os dados do exemplo do Chuveiro. 
Comparativo de energia/potência: 
Considere uma piscina de 30000 litros com temperatura da água 18ºC dentro de um sistema 
refratário. 
Queremos elevar a temperatura para 25 ºC e dispomos de 2 aquecedores diferentes que 
podem ser usados: 
 Um de 1000W; 
 Outro de 4000W; 
 Considerando que a piscina será usada apenas 1 final de semana no mês, qual aquecedor 
vai produzir um gasto financeiro maior na conta de energia? 
Comparativo de Energia: Resposta 
RESPOSTA: 
Os gastos serão iguais pois o trabalho realizado (elevar em 7 graus uma mesma quantidade 
de 30 mil litros de agua) pelos dois aquecedores será o mesmo. 
A diferença será a velocidade com que esse trabalho será realizado: 
 Um leva 20 horas (1000W), por exemplo; 
 O Outro leva 5 horas (4000W), por exemplo; 
1.5. Conservação de Energia 
“Numa reação química que ocorre num sistema fechado, a massa total antes da reação é 
igual à massa total após a reação” 
Antoine Laurent de Lavoisier 
De uma forma mais abrangente: 
“Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma” 
Esse mesmo raciocínio se aplica: 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com- IP: 168.121.108.40
 
 
2017 25 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Massa; 
 Matéria; 
 Energia; 
Equivalência massa/energia 
 𝐸 = 𝑚 × 𝐶2 (4) 
 
 Albert Einstein 
Em termos práticos, o que isso significa? 
 O total de energia em um sistema fechado é sempre constante; 
 O que é sistema fechado?; 
 Para onde vai a energia que não é aproveitada?; 
 Ex.: Veículo motor a combustão. 
Ciclo Otto 
 Rendimento motor = 22 a 35% (O restante é transformado em calor, vibração, ruído); 
 Conversão em calor/vibração/ruído por fricção mecânica = 20%; 
 Conversão em outras forma de energia (AC, Elétricos, etc.) = 20%; 
 Aproveitamento da energia para as rodas = 0,35*0,6 = 0,21 = 21%. 
Motor Elétrico: 
 Rendimento motor = 85 a 95% (perdas em calor, atrito, ruído muito menores); 
 Conversão em calor/vibração/ruído por fricção mecânica = 20%; 
 Conversão em outras forma de energia (AC, Elétricos, etc.) = 20%; 
 Aproveitamento da energia para as rodas = 0,95*0,6 = 0,57 = 57% . 
 Geração de energia: 
 Não existe; 
 A energia é convertida de uma forma em outra; 
 Não é correto falar em gerador fotovoltaico e sim em conversor!!!. 
1.5.1. Principais geradores (conversores) elétricos: 
Denominamos gerador elétrico todo dispositivo capaz de transformar energia não elétrica 
em energia elétrica. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 26 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Conforme o tipo de energia não elétrica a ser transformada em elétrica, podemos classificar 
os geradores em: 
 Mecânicos (usinas hidrelétricas); 
 Térmicos (usinas térmicas); 
 Nucleares (usinas nucleares); 
 Químicos (pilhas e baterias); 
 Fotovoltaicos (bateria solar); 
 Eólicos (energia dos ventos). 
É importante salientar que o gerador não gera carga elétrica, mas somente fornece a essas 
cargas a energia elétrica obtida a partir de outras formas de energia. 
 
 
Figura 14 - Usina hidrelétrica. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 27 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 15 - Energia Fotovoltáica. 
 
1.6. Tipos de Energia 
A energia é responsável pela produção de trabalho, portanto, qualquer coisa que esteja 
trabalhando está produzindo energia. Feita essa consideração, os mais importantes tipos de 
energia que existem são: 
 térmica (temperatura, calor); 
 elétrica (potencial elétrico); 
 mecânica (força); 
 química (reações químicas); 
 nuclear (desintegração do núcleo); 
 cinética (movimento). 
1.6.1. Energia Térmica 
A energia térmica é a manifestação de energia na forma de calor. Pode ser transmitida 
por radiação, condução e convecção. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 28 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 16 - Aquecedor Solar. 
 
1.6.2. Energia Elétrica 
Energia elétrica é uma forma de gerar energia baseada na geração de diferenças de 
potencial elétrico entre dois pontos, que permitem estabelecer uma corrente elétrica entre ambos. 
 
Figura 17 - Linhas de transmissão de energia elétrica. 
 
1.6.3. Energia Mecânica 
Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho. 
Também podemos interpretá-la como a energia que pode ser transferida por meio de uma força. 
A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia cinética, relacionada ao movimento 
de um corpo, com a energia potencial, relacionada ao armazenamento podendo ser gravitacional ou 
elástica. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 29 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 18 - Energía Mecânica = Energia Cinética + Energia Potencial. 
 
1.6.4. Energia Química 
Energia química é um tipo de energia que está armazenada em todas as matérias com 
ligações químicas, sendo liberada a partir da quebra dessas ligações. 
As fontes de energia química são bastante comuns, estando em praticamente todas as coisas 
existentes no planeta, inclusive no corpo dos seres humanos. 
 
Figura 19 - Energía Química - Exemplo: Bateria. 
1.6.5. Energia Nuclear 
Energia nuclear é a energia liberada em uma reação nuclear, ou seja, em processos de 
transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade 
de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, 
emitindo energia durante esse processo. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 30 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
Figura 20 - Esquema de uma usina nuclear. 
 
1.6.6. Energia Fotovoltaica 
Diariamente, muita energia chega ao nosso planeta de forma gratuita e limpa. Os raios 
solares, além de trazerem a luz e o calor, essenciais para a vida na Terra, podem ser aproveitados 
para a geração de energia, tanto na forma de calor quanto na de eletricidade. 
Essa eletricidade que vem do sol é chamada de fotovoltaica*, termo formado a partir de 
duas palavras: foto, que em grego significa “luz”, e voltaica, que vem da palavra “volt”, a unidade 
para medir o potencial elétrico. 
O raio solar é transformado em eletricidade em uma célula fotovoltaica, fabricada com 
materiais chamados de semicondutores. O mais utilizado é o silício. A luz solar é pura energia, 
composta de pequenos elementos denominados fótons. Quando os fótons atingem a célula 
fotovoltaica, parte deles é absorvida. Esses fótons despertam os elétrons do material semicondutor, 
gerando assim eletricidade. Quanto maior a intensidade da luz solar, maior o fluxo da eletricidade. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 31 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 21 - Geração de eletricidae no material semicondutor a partir da radiação solar. 
O material mais comumente utilizado é o silício. Por ser o segundo elemento mais 
abundante da face da terra, não há limites com relação à matéria-prima para produção de células 
solares 
A eletricidade gerada pelas células está em corrente contínua, que pode ser imediatamente 
usada ou armazenada em baterias. Em sistemas conectados à rede, a energia gerada precisa 
passar por um equipamento chamado inversor, que irá converter a corrente contínua em alternada 
com as características (frequência, conteúdo de harmônicos, forma da onda, etc) necessárias para 
atender as condições impostas pela rede elétrica pública. Assim, a energia que não for consumida 
pode também ser lançada na rede. 
 
 
Figura 22 - Esquema de Geração de eletricidae usando paineis solares numa residência. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 32 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
2. Introdução e Conceitos fundamentais – Parte 2 
2.1. O que é um Sistema de Geração Fotovoltaico? 
Um sistema de energia solar fotovoltaico, também chamado de sistema de energia solar ou, 
ainda, sistema fotovoltaico, é um sistema capaz de gerar energia elétrica através da radiação solar. 
• Abreviação = SFV, em inglês = PV System; 
• Tem como objetivo converter luz em energia elétrica; 
• É diferente dos sistemas solares de aquecimento de agua; 
• Dependendo do tamanho, é classificado como: 
• Micro geração distribuída = até 75KWp; 
• Mini geração distribuída = de75 KWp até 5MWp; 
• Usina Geradora = acima de 5 MWp. 
 
Assim, é importante diferenciar entre o aquecedor solar e o SFV; A tecnologia usada para o 
aquecimento solar é um tipo de sistema hidráulico, enquanto que a tecnologia usada para a energia 
solar fotovoltaica é um tipo de sistema elétrico. Para aquecimento solar, é preciso utilizar coletoressolares. O calor dos raios solares aquece a água que passa dentro dos coletores, e depois a água 
fica armazenada em um reservatório térmico. Existem vários tipos de sistemas para essa tecnologia. 
 
 
 
 
 
 
A título de complementação observe no desenho a seguir o esquema completo do circuito 
hidráulico de uma casa com esse Aquecedor Solar [8]. 
Figura 23 - Sistema de aquecimento solar. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 33 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 24 - Aquecedor solar feito com ubos de PVC [8]. 
 
Aquecedor de água: 
• Apenas aquecimento de água; 
• Tecnologia consolidada; 
• Mais simples; 
• Possibilidade de Uso: 
• Imediato; 
• Armazenamento; 
• Menor preço; 
• ROI = Return of Investiment  mais rápido. 
Na figura 25 podem-se observar os preços dos elementos principais de um kit para 
aquecimento solar de água. O preço de um kit completo vário conforme a capacidade e qualidade 
do produto, preços do kit completo podem ser encontrados na faixa de 1500 a 6000 reais. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 34 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 25 - Preço dos componentes principais de um aquecedor solar. 
 
Gerador Solar Fotovoltaico: 
 Produz energia elétrica (Converte luz em eletricidade) 
 Múltiplas aplicações: 
 Iluminação; 
 eletrodomésticos; 
 máquinas elétricas; 
 e aquecimento de água...; 
 Mais caro; 
 Mais tecnologia envolvida; 
 ROI mais longo: 3 a 10 anos. 
O uso de energia solar em uma residência é uma ótima alternativa para auxiliar na 
preservação do meio ambiente, pelo fato de ser um tipo de energia limpa. Além disso, utilizar energia 
solar proporcionará muita economia nas contas de energia elétrica da residência. Existem muitas 
variáveis que devem ser consideradas para adquirir um SFV como: o consumo médio do seu 
domicilio, a área disponível, a tarifa da energia, entre outros. Na seguinte figura são mostrados alguns 
preços para ter uma ideia inicial do custo dos SFV. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 35 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
Figura 26 - Preço de kits SFV’s. 
 
Uma característica importante dos SFV é que elas não depender do calor e sim da luz do sol, 
na figura 27 observa-se um SFV instalado numa região muita fria. Inclusive, a baixa temperatura até 
aumenta o rendimento do módulo. 
 
Figura 27 - SFV Instalado na Antártida. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 36 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
2.1.1. Uso do Gerador Fotovoltaico 
Uso pode ser: 
 Imediato (geração durante o dia); 
 Armazenamento. 
 
 
 
 
 
 
 
2.2. Principais Tipos de SFV’s 
2.2.1. Sistemas Isolados (off grid): 
São aqueles sistemas autônomos, independentes da rede de distribuição de energia elétrica, que 
se sustentam através de baterias, que são seus dispositivos de armazenamento. A energia 
excedente produzida é armazenada nas baterias e utilizada pelo sistema em momentos de pouca ou 
nenhuma incidência de sol, como os períodos noturnos. Dessa forma, como as baterias são a fonte 
de energia reserva do sistema, deve-se pensar em adquirir baterias com espaço de armazenamento 
de energia suficiente para manter a residência, tendo como base a demanda da casa e as condições 
climáticas locais (em lugares com pouca incidência de luz, a bateria deverá possuir a capacidade de 
armazenar grandes quantidades de energia nos momentos de insolação, para que possa utilizá-la 
nos períodos sem luz) [9]. 
 Não tem nenhuma conexão com a rede elétrica; 
 Utiliza bateria para armazenar energia excedente; 
 Utiliza a bateria como fonte na ausência de luz solar; 
 Locais onde não tem rede da concessionária; 
 Aplicações onde pode-se utilizar a energia convertida diretamente dos módulos fotovoltaicos; 
 Ex.: Irrigação, Estações de Telefonia/Telecom, Localidades afastadas. 
 
Figura 28 - Baterias e inversor. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 37 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
2.2.2. Sistemas conectados à rede: 
Também chamados de grid-tie, este tipo de sistema fotovoltaico precisa, necessariamente, estar 
conectado à rede de distribuição de energia. São mais eficientes que os sistemas off-grid e 
dispensam a utilização das baterias e dos controladores de carga, o que faz com que seu kit tenha 
um preço mais baixo. 
No caso de sistemas on-grid, os inversores terão, além da função tradicional de converter a 
corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), a função de sincronizar o sistema com a rede 
pública. Mas por quê? 
No sistema on-grid, por não possuir dispositivo de armazenamento, toda a energia excedente 
produzida (aquela que não é utilizada pela residência ou pela empresa) é enviada de volta à rede 
convencional de energia elétrica. Com isso, o relógio medidor de energia elétrica gira no sentido 
contrário e esse excedente é convertido em créditos de energia, que podem ser utilizados em 
momentos onde a demanda é maior que a produção, dentro de um período de até 36 meses. 
Com isso, apesar da residência ainda fazer uso da rede convencional de energia, há uma 
economia na conta: você só paga a diferença entre o que é consumido e o que é produzido. 
Também chamados de grid-tie, este tipo de sistema fotovoltaico precisa, necessariamente, estar 
conectado à rede de distribuição de energia. São mais eficientes que os sistemas off-grid e 
dispensam a utilização das baterias e dos controladores de carga, o que faz com que seu kit tenha 
um preço mais baixo. No caso de sistemas on-grid, os inversores terão, além da função tradicional 
de converter a corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), a função de sincronizar o sistema 
com a rede pública. 
No sistema on-grid, por não possuir dispositivo de armazenamento, toda a energia excedente 
produzida (aquela que não é utilizada pela residência ou pela empresa) é enviada de volta à rede 
convencional de energia elétrica. Com isso, o relógio medidor de energia elétrica gira no sentido 
contrário e esse excedente é convertido em créditos de energia, que podem ser utilizados em 
momentos onde a demanda é maior que a produção, dentro de um período de até 36 meses. Com 
isso, apesar da residência ainda fazer uso da rede convencional de energia, há uma economia na 
conta: você só paga a diferença entre o que é consumido e o que é produzido [9]. 
 Ligado em paralelo com a rede elétrica da concessionária; 
 O excesso de energia gerada, vai para a rede produzindo créditos; 
 Utiliza a rede elétrica como fonte na ausência de luz solar; 
 Locais atendidos pela rede da concessionária; 
 Só funciona se tiver energia da concessionária (anti ilhamento); 
 Aplicações que necessitam de energia elétrica CA em 60 Hz; 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 38 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Ex.: Micro geração distribuída residencial, mini geração dist. res/com/ind. 
2.2.3. Sistemas Híbridos (On-grid + Isolado): 
O sistema híbrido é constituído por um conjunto de módulos fotovoltaicos que geram eletricidade 
em corrente contínua, um banco de baterias e um inversor de frequência inteligente (é o responsável 
pela comunicação entre os módulos fotovoltaicos, o banco de baterias e a rede elétrica) que converte 
a energia gerada em corrente continua para corrente alternada e faz a gestão inteligente do uso da 
energia gerada pelo sol e a energia armazenada pelo banco de baterias, para que você tenha como 
resultado a maior redução possível de seu gasto energético. 
 Pode ser Ligadoem paralelo com a rede elétrica da concessionária e...; 
 Pode funcionar isolado quando faltar energia da concessionária; 
 Pode funcionar conectado à rede quando o cliente quiser; 
 Pode escolher comprar ou vender energia para a concessionária; 
 Tecnologia ainda não é permitida no Brasil; 
 Por questões de segurança o anti-ilhamento é exigido. 
 
 
Figura 29 - Sistemas Híbridos (On-grid + Isolado). 
 
2.2.4. Sistemas Híbridos (FV + Eólico): 
A utilização do sistema híbrido eólico fotovoltaico de geração de energia em residências é a 
melhor opção para reduzir e/ou zerar a necessidade do consumo da energia proveniente das 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 39 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
empresas concessionárias de energia. Além do mais, estas fontes de energia são renováveis e não 
poluem o meio ambiente como os combustíveis fósseis, que são os mais utilizados atualmente para 
geração de energia. 
 Aproveita a disponibilidade independente dos sistemas solar e eólico; 
 Produtos integrados; 
 Ex.: Postes iluminação pública, sistemas residenciais, estacionamento etc.... 
 
 
Figura 30 - Sistemas Híbridos (Solar + Eólico). 
 
2.2.5. Sistemas Híbridos (FV + eólico + Moto gerador): 
 Sistemas complementares; 
 Aproveita a disponibilidade de combustíveis regionais; 
 Flexibilidade em gestão de ativos energéticos. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 40 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 31 - Sistemas Híbridos (FV + eólico + Moto gerador). 
 
2.3. Principais Componentes dos SFV’s 
2.3.1. Componentes do SFV Isolado: 
 Luz Solar; 
 Módulos fotovoltaicos; 
 Inversor off grid; 
 Controlador de carga; 
 Bateria; 
 Outros: Cabos, conectores, DPS, etc...; 
 
 
Figura 32 - Componentes do SFV Isolado. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 41 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
 
2.3.2. Principais componentes dos SFV’s Conectado à rede: 
 Luz dol sol; 
 Módulos fotovoltaicos; 
 Inversor On grid; 
 Medidor de energia bidirecional; 
 Outros: Cabos, conectores, DPS, etc...; 
 
 
Figura 34 - Componentes dos SFV's On - Grid (Ligados a Rede). 
 
Figura 33 - Inversor e Controlador de Carga. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 42 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 35 - Inversor On-Grid. 
 
 
Figura 36 - Medidor de energia bidirecional. 
 
2.4. Funcionamento de uma Célula Fotovoltaica 
O efeito Fotovoltaico 
“O efeito fotovoltaico é a criação de uma tensão ou corrente elétrica entre regiões de um 
material, após a sua exposição à luz”. Alexander-Edmond Becquerel, 1839; 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 43 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 Células fotovoltaicas semicondutores com junção PN; 
 No caso dos módulos fotovoltaicos, produzem corrente elétrica; 
 Sutilmente diferente do efeito fotoelétrico; 
 Efeito fotoelétrico : Heinrich Hertz, 1887; 
 Rendeu um Prêmio Nobel a Albert Einstein em 1921. 
 
 
Figura 37 - Célula Fotovoltaica. 
 
2.4.1. Princípio de Funcionamento do efeito fotovoltaico: 
A célula fotovoltaica é constituída de dois tipos de semiconductores (normalmente silício) o tipo 
N eo tipo P. O semicondutor tipo N está dopado com cargas elétricas negativas ou elétrons, o 
semicondutor tipo P conta com cargas elétricas positivas ou buracos. O "efeito fotovoltaico" é o 
processo físico básico através do qual uma célula fotovoltaica converte luz solar em eletricidade. Luz 
solar é composta de fótons ou partículas de energia solar. Estes fotões contêm quantidades 
diferentes de energia correspondente os diferentes comprimentos de onda do espectro solar. 
Quando os fótons atingem uma célula dos dispositivos fotovoltaicos, podem ser refletidas ou 
absorvidas, ou eles podem passar direito. Apenas os fótons absorvidos geram eletricidade. Quando 
isso acontece, a energia do fotão é transferida para um elétron em um átomo da célula (que é na 
verdade um semicondutor). Com sua energia recém-descoberta, o elétron é capaz de escapar de 
sua posição normal associada a esse átomo se tornar parte da corrente em um circuito elétrico. 
Deixando esta posição, o elétron faz com que um "buraco" para o formulário. Propriedades elétricas 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 44 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
especiais da célula fotovoltaico (um campo elétrico interno) fornecer a tensão necessária para 
conduzir a corrente através de uma carga externa (por exemplo, uma lâmpada). 
Ocorre em 3 passos; 
1. Captação na frente da células fotovoltaica; 
2. Absorção/excitação/separação dos elétrons livres na camada Intermediária (absorber) ; 
3. Condução através dos contatos - e + da célula FV; 
 
 
Figura 38 - Funcionamento de uma célula fotovoltaico. 
 
2.5. Categorização e Tipos de Células/Módulos FV 
Uma célula individual, produz apenas uma reduzida potência elétrica, o que tipicamente varia 
entre 1 e 3 W, com uma tensão menor que 1 Volt. Para disponibilizar potências mais elevadas, as 
células são integradas, formando um módulo (ou painel). Ligações em série de várias células 
aumentam a tensão disponibilizada, enquanto que ligações em paralelo permitem aumentar a 
corrente elétrica. O mesmo ocorre para os painéis. Nomenclatura: 
 Célula FV = menor elemento conversor de luz em eletricidade; 
 Módulo FV = Associação de várias células montadas em uma placa; 
 Painel FV = Ligação em série (string) ou paralelo de vários módulos; 
 Usina FV = Conjunto de muitos painéis totalizando uma grande potência elétrica; 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 45 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 39 - Célula, módulo e painel fotovoltaico. 
 
 
Figura 40 - Usina Fotovoltaica. 
 
2.6. Eficiência do painel solar fotovoltaico 
Quando falamos em eficiência do painel solar fotovoltaico (placa fotovoltaica), estamos 
falando em porcentagem (%), estamos falando na porcentagem de energia do sol que atinge a 
superfície do painel fotovoltaico e é transformada em energia elétrica para o nosso consumo. 
O quão maior é a eficiência do painel fotovoltaico, mais Watts por metro quadrado o seu 
sistema vai gerar. 
O quão maior é a eficiência do painel fotovoltaico, menor é o painel para a mesma produção 
de energia. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 46 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Assumindo que 1000 Watts atinja o painel solar fotovoltaico por hora, um painel fotovoltaico 
(placa fotovoltaica) com eficiência de 14,5% vai produzir 145Watt / hora / m² (isso só funciona assim 
em laboratórios). Na vida real existem outros fatores a se considerar, como, temperatura, direção 
(posicionamento) do painel etc. 
 
2.7. Classificação quanto ao tipo de material da camada ABSORBER 
2.7.1. Monocristalino; 
A tecnologia monocristalina é a mais antiga e também uma 
das mais caras, porém eles possuem a eficiência mais alta. 
Comercialmente falando, a eficiência dos painéis 14 e 21%. Eles são 
feitos a partir de um único cristal de silício ultrapuro, (lingotes de 
silício de forma cilíndrica), este é fatiado como um "salame" fazendo 
assim lâminas de silício individuais, que são então tratadas e 
transformadas em células fotovoltaicas. Tamanho padrão das 
células fotovoltaicas: 10x10cm; 12,5x12,5cm; 15x15. A vida útil dos 
painéis monocristalinos é maior que 30 anos. 
 
2.7.2. Policristalino;No policristalino, os cristais de silício são fundidos em um bloco, desta 
forma preservando a formação de múltiplos cristais (dai o nome poli 
cristalino). Quando este bloco é cortado e fatiado, é possível observar esta 
formação múltipla de cristais. Uma vez fundido, eles são serrados em 
blocos quadrados e, em seguida, fatiados em células assim como no 
monocristalino, mas é um pouco mais fácil de produzir. Eles são 
semelhantes aos de um único cristal (monocristalino) tanto no 
desempenho como na degradação, exceto que as células são ligeiramente 
menos eficientes (13 – 16.5%). Os primeiros painéis solares à base de 
silício policristalino, que também são conhecidos como polisilício (p-Si) e 
silício multi-cristalino (mc-Si), foram introduzidos no mercado em 1981. 
2.7.3. Filme Fino; 
Depositar uma ou várias camadas finas de material fotovoltaico sobre um substrato é a essência 
básica de como os painéis fotovoltaicos de filme fino são fabricados. Eles também são conhecidos 
como células fotovoltaicas de película fina (TFPV). Os 
Figura 41 - Módulo fotovoltaico 
Monocristalino. 
Figura 42 - Módulo fotovoltaico 
Policristalino. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 47 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
diferentes tipos painéis solares de filme fino podem ser categorizados por material fotovoltaico que é 
depositado sobre o substrato: 
 Silício amorfo (a-Si) 
 Telureto de cádmio (CdTe) 
 Cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS) 
 Células solares fotovoltaicas orgânicas (OPV) 
Dependendo da tecnologia de célula 
fotovoltaica de filme fino utilizada, os painéis 
de filme fino possuem eficiências médias 
entre 7-13%. Algumas tecnologias de painel 
de filme fino já estão chegando nos 16% 
sendo similares a eficiência dos painéis 
Policristalinos. Atualmente (2015) os painéis 
fotovoltaicos que utilizam a tecnologia de 
filme fino representam aproximadamente 
20% do mercado mundial de painéis solares 
fotovoltaicos. Sendo a maioria de silício 
cristalino. 
Amorfo; como a produção de energia elétrica é baixa nesta tecnologia, as células solares 
baseadas em silício amorfo, tradicionalmente, só tinham sido usadas para aplicações de pequena 
escala. Ex: calculadoras de bolso. No entanto, as inovações recentes permitiram que esta 
tecnologia seja utilizada também em aplicações de larga escala. Com uma técnica de fabricação 
chamada de "empilhamento", várias camadas de células solares de silício amorfo podem ser 
combinadas, o que resultam em taxas mais elevadas de eficiência (tipicamente cerca de 6-9%). 
Apenas 1% do silício utilizado em células solares de silício cristalino é necessário nas células 
solares de silício amorfo. Por outro lado, o empilhamento é caro. 
Figura 43 - Painel solar de silício amorfo sendo 
aplicado. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 48 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Telureto de cádmio; é a única tecnologia de 
painéis solares de película fina que superou o 
custo/eficiência de painéis solares de silício 
cristalino em uma parcela significativa do 
mercado mundial de painéis solares. A 
eficiência de painéis solares com base na 
tecnologia de telureto de cádmio opera 
normalmente na faixa de 9-11%. As instalações 
com os painéis de CdTe PV são tipicamente 
grandes campos solares (grandes usinas de 
energia solar). 
Diseleneto de Cobre, Índio, Gálio, 
(CIGS); em comparação com as outras tecnologias de filme-fino acima, as células solares CIGS 
mostraram o maior potencial em termos de eficiência. Estas células solares contêm menos 
quantidades do cádmio (material tóxico que é encontrado em células solares de CdTe). A produção 
comercial de painéis solares CIGS flexível foi iniciado na Alemanha em 2011. Os índices de eficiência 
para painéis solares CIGS normalmente operam na faixa de 10-12% e já existem alguns sendo 
vendidos no Brasil passando dos 13%. Muitos tipos de células solares de película fina estão ainda 
em fase de pesquisa e desenvolvimento e no futuro poderemos ver algumas soluções interessantes 
vindas desta tecnologia. 
 
Figura 45 - Painel Fotovoltaico CIGS. 
 
2.7.4. Orgânicas (OPV) 
Uma célula solar orgânica é um tipo de célula solar de polímero que usa a eletrônica orgânica, 
um ramo da eletrônica que lida com polímeros orgânicos condutores ou pequenas moléculas 
 
Figura 44 - Painel Fotovoltaico de Filme Fino. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 49 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
orgânicas, para absorção de luz e transporte de carga para a produção de eletricidade a partir da luz 
solar pelo efeito fotovoltaico. 
A célula solar de polímero orgânico foi idealizada há muitos anos como uma tecnologia 
fotovoltaica flexível, de baixo custo, feita 
utilizando processos de impressão, 
máquinas simples e materiais abundantes. 
Hoje são poucas as empresas que 
conseguiram levar a produção de células 
fotovoltaicas (OPV) para uma escala 
industrial. No Brasil existe a CSEM Brasil, em 
Belo Horizonte, que está desenvolvendo esta 
produção com tecnologia principalmente suíça. 
Eles utilizam um processo industrial (roll to roll) de impressão de células fotovoltaicas orgânicas 
em substrato leve, flexível e transparente. As eficiências das células orgânicas variam. 
2.8. Classificação quanto à Geração 
Alguns setores na indústria identificam diferentes “gerações” da tecnologia solar fotovoltaica, 
onde o silício cristalino corresponderia à 
primeira geração. A segunda geração é 
considerada aquela baseada em filmes finos inorgânicos, por exemplo: CdTe, disseleneto de cobre 
e índio (CIS), disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS) e silício amorfo (a-Si). A segunda geração 
ganha em flexibilidade, mas perde em eficiência. 
A terceira geração é um pouco ambígua 
na definição de quais tecnologias são 
englobadas, embora haja uma tendência de 
incluir tecnologias orgânicas, pontos quânticos 
(PQs), células tandem/multijunção, células de 
portadores quentes (hot carriers), células solares 
sensibilizadas por corantes (DSSC) e tecnologias 
de upconversion. Uma definição útil para a 
terceira geração de células solares é a seguinte: 
são células que permitem uma utilização mais 
eficiente da luz solar que as células baseadas em 
um único band-gap eletrônico. De forma geral, a 
 
Figura 46 - Célula Fotovoltaica orgânica. 
Figura 47 - Comparação das Gerações de 
Células Fotovoltaicas. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 50 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
terceira geração deve ser altamente eficiente, possuir baixo custo/watt e utilizar materiais abundantes 
e de baixa toxicidade [10]. 
 
 
Figura 48 - Gerações de Células Fotovoltaicas. 
 
 A terceira geração busca ultrapassar o limite 
de Shockley-Queisser: “O limite situa a 
eficiência máxima em 33,7%, assumindo uma 
única junção p-n com uma Bandgap de 1.34 
eV”. Isto é, da energia solar incidente 
(tipicamente, 1000 W/m²), só 33.7% seria 
convertido em eletricidade (337 W/m²). 
 
 
Arseneto de Gálio (GaAs) – É um 
exemplo de semicondutor composto e possui uma estrutura similar à do silício. É muito enfocado 
como componente em células de multijunção, particularmente visando o uso de concentradores. 
A sua aplicação está mais limitado à sistemas concentradores e ou espaciais. Células deste tipo 
operando sem concentração atingem, em laboratório, eficiência de 26% e 28% com 
concentração. Células comerciais são obtidas com eficiência de 20%. 
 Figura 49 - O limite Shockley-Queisser para a 
eficiência máxima possível de uma célula solar. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 51 
 
TREINAMENTO DEALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
Figura 50 - Eficiência de Células Solares. 
 
2.9. A Luz como fonte de Energia 
A luz é uma onda eletromagnética, cujo comprimento de onda se inclui num 
determinado intervalo dentro do qual o olho humano é a ela sensível. Trata-se, de outro modo, de 
uma radiação eletromagnética que se situa entre a radiação infravermelha e a radiação ultravioleta. 
A luz visível é apenas uma pequena parte do espectro total. 
 
Figura 51 - Espectro das ondas eletromagnéticas. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Comprimento_de_onda
https://pt.wikipedia.org/wiki/Intervalo_(matem%C3%A1tica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Olho
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_infravermelha
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_ultravioleta
 
 
2017 52 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
De onde vem a Energia que utilizamos? 
“Quase toda energia utilizada no planeta terra é proveniente do Sol”. 
 
Figura 52 - A luz como fonte de energia. 
 
Irradiância: 
“Pode ser entendida como potência luminosa por unidade de área, a sua unidade tipicamente 
é dada em [W/m2]”. 
 
𝐼 =
𝑃
𝑆
 [
𝑊
𝑚2
] 
 
(5) 
 
 “Também pode ser entendida como a integração da densidade de potência espectral por 
comprimento de onda”. 
 
𝐼 =
𝑃
𝑆
 [
𝑊
𝑚2
] 
 
(6) 
 
Densidade de potência espectral que chega a Terra: 
Somente 44% da Irradiância corresponde à luz visível. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 53 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Figura 53 - O espectro solar na Terra. 
 
Irradiação: 
“Integral ou acúmulo da Irradiância ao longo do tempo, tipicamente dada em [Wh/m2]”. 
 
𝐺 = ∫ 𝐼 𝑑𝑡
𝑡
𝑡0
[
𝑊ℎ
𝑚2
] 
 
(7) 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 54 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Horas de Sol Pico: 
 
 
Figura 54 - Horas Pico do Sol. 
 
“Dividindo-se a Irradiação total de 1 dia por 1000 [W/m2], obtemos a quantidade de horas 
imaginárias com irradiância de pico padrão” 
 
Figura 55 - Irradiação ao longo do dia. 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 55 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
3. Introdução e Conceitos fundamentais – Parte 3 
3.1. O que é rendimento? 
“É a relação entre a quantidade de potência/energia que sai e a quantidade que entra em um 
conversor”. 
 
𝜂 =
𝑃𝑠𝑎í𝑑𝑎
𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
 
(8) 
 
A eficiência do módulo fotovoltaico é definida pela relação entre a potência gerada pelo 
módulo e a irradiação incidente sobre o módulo. Segundo (OVERSTRAETEN e MERTENS, 1996); 
(TREBLE, 1980), pode ser obtida pela seguinte equação: 
 
𝜂 =
(𝐼𝑚𝑝 𝑥 𝑉𝑚𝑝)
𝐼𝑐 𝑥 𝐴
 x 100 
 
(9) 
 
Onde: 
Ic = Irradiância solar (W.m2) 
A = área útil do módulo (m2) 
Imp = Corrente máxima de pico 
Vmp = Tensão Máxima de pico 
 A potência que entra, é a incidente devido à luz solar; 
 Para medição de rendimento em laboratório considera-se Ic= 1000W/m2; 
 Para células de c-Si (1º geração) o rendimento limite de Shockley-Queisser é 33,7%; 
 Para módulos, esse valor é menor (abaixo de 25%) devido a perdas na construção: 
 Contatos conexão das células; 
 Reflexão e refração no vidro cobertura; 
 Perdas LID e PID, (veremos mais a frente). 
 A área dos módulos depende do seu modelo, por ex. c-Si é 1,62 m2 
 
 
 
 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 56 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
Exemplos: 
 
Figura 56 - Exemplo de Rendimento. 
 
Cálculo do rendimento: 
 Considerar condições padrão (STC), 1000W/m2; 
 Com área de 1,64 x 0,99 = 1,624 m2; 
 Então a potência disponível incidente na área do módulo será = 1624W; 
 Se a potência de saída for 260W o rendimento será = 260/1624 = 0,16 ou 16%; 
 Entendeu??; 
 Agora você pode calcular o rendimento de qualquer módulo dessa forma.... 
 
 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 57 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Exercício Prazeroso de Casa: 
 Pesquise e baixe catálogos de módulos fotovoltaicos de Silício Policristalino; 
 Ex.: Fabricantes = Candian, Yingli, Sun Edison, etc; 
 Considerando as dimensões desses módulos (anote de cada um deles, ao menos 3); 
 Calcule as 3 áreas = Largura x Comprimento; 
 Tire a média = some os 3 e divida o resultado por 3; 
 Multiplique essa área média por 1000 (devido a Irradiancia STC = 1000W/m2 ); 
 Essa será a potência total entregue pelo sol ao módulo; 
 Agora calcule o rendimento máximo teórico de um módulo da geração 1 com esse tamanho. 
3.2. Posição e Movimento do Sol 
A terra, em seu movimento anual em torno do Sol descreve uma trajetória elíptica com uma 
pequena excentricidade. O seu eixo em relação ao plano normal à elipse, apresenta inclinação de 
aproximadamente 23,45°. Essa inclinação juntamente com o seu movimento de translação, dá 
origem às estações do ano. 
Observando-se o movimento aparente do Sol, ao meio dia solar, ao longo do ano, verifica-se 
que o ângulo entre os seus raios e o plano do Equador varia entre +23,45° em torno do dia 21 de 
junho (solstício de inverno no hemisfério Sul), e -23,45° em 21 de dezembro (solstício de verão no 
hemisfério Sul). Este ângulo é denominado de Declinação Solar. 
 
Figura 57 - Inclinação solar. 
 
Nos dias 21 de setembro (equinócio de primavera) e 21 de março (equinócio de outono) os 
raios solares se alinham com o plano do Equador. Na figura 58, pode-se observar a variação da 
duração dos dias para diferentes estações, para o hemisfério sul no verão a duração do dia é maior 
que no inverno, isto porque a inclinação da Terra permite que o hemisfério sul esteja mais próximo 
ao Sol que o hemisfério norte. 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 58 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
 
 
Figura 58 - Variação da duração dos dias por estação. 
 
Considerações importantes a respeito: 
 Posição do sol no céu; 
 Hora do dia; 
 Época do ano; 
 Espessura da camada atmosférica (Coeficiente de massa de ar = AM); 
 Ângulo de inclinação do módulo em relação à incidência da luz; 
 Sombreamento; 
 Obstrução da linha do horizonte; 
 Perdas de radiação solar na atmosfera (reflexão, refração, etc.); 
3.2.1. Posição do sol no céu – Variação Hora do dia: 
A posição do sol (intensidade luminosa) em relação aos painéis fotovoltaicos, influencia na 
eficiência dos mesmos, de modo que é preciso aproveitar melhor a radiação solar, colocando os 
painéis orientados no sentido de receber os raios solares. De tal modo, é relevante observar que o 
território brasileiro é privilegiado por sua localização geográfica no que se refere à exposição ao sol. 
No qual essa insolação na média incide de modo diferente em cada localidade, por isso a importância 
de um estudo que venha demonstrar qual deve ser a disposição do painel fotovoltaico no horário de 
jacques schweidzon sobrinho - jacquesbel@gmail.com - IP: 168.121.108.40
 
 
2017 59 
 
TREINAMENTO DE ALTA PERFORMANCE EM ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
maior pico de energia solar, para assim capturar o maior nível de incidência da radiação no decorrer 
do ano. 
 
Figura 59 - Posição do Sol no inverno e no verão. 
 
3.2.1. Espessura da camada atmosférica (Coeficiente de massa de ar = AM); 
A radiação solar sofre diversas alterações quando atravessa a atmosfera terrestre. As 
características da radiação