TCC - uso de celulas fotovoltaicas em residencia

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UNINASSAU MACEIÓ - PONTA VERDE
ENGENHARIA CIVIL
JOÃO EVERTON DE OLIVEIRA SANTOS
CICERO LIMA DOS SANTOS JUNIOR 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
USO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS EM RESIDÊNCIAS
Maceió
2018
JOÃO EVERTON DE OLIVEIRA SANTOS
CICERO LIMA DOS SANTOS JUNIOR 
USO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS EM RESIDÊNCIAS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como
requisito parcial para conclusão do curso de ENGENHARIA
CIVIL da UNINASSAU MACEIÓ - PONTA VERDE
Maceió
2018
Ficha catalográfica gerada pelo Sistema de Bibliotecas do REPOSITORIVM do Grupo SER EDUCACIONAL
S237
Santos, João Everton de Oliveira. 
 Uso de Células Fotovoltaicas em Residências / Cicero
Lima dos Santos Junior, João Everton de Oliveira Santos. -
UNINASSAU MACEIÓ - PONTA VERDE: Maceió - 2018
 41 f. : il
 TCC (Curso de Engenharia Civil) - Uninassau Maceió -
Ponta Verde - Orientador(es): M.sc. Fernando Silva de
Carvalho, M.sc. Fernando Silva de Carvalho
 1. Células Fotovoltaicas. 2. Energia. 3. Energia Solar. 4.
Energia Sustentável. 5. Placas Fotovoltaicas. 6. Energy. 7.
Photovoltaic Cells. 8. Photovoltaic Panels. 9. Solar Energy.
10. Sustainable Energy. 
I.Título 
II.M.sc. Fernando Silva de Carvalho, M.sc. Fernando Silva
de Carvalho
UNINASSAU MACEIÓ - PONTA VERDE - MAC CDU - 62
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
Diante do atual panorama brasileiro, dependente de fontes hídricas para geração de 
eletricidade, é necessário o estudo, divulgação e implantação de diversas fontes 
energéticas renováveis para a variação da matriz energética nacional. O sistema 
fotovoltaico vem sendo uma alternativa para geração de energia elétrica, de forma 
renovável e limpa e sem impactos ambientais. O Brasil oferece incidência solar 
favorável para a instalação de geradores solares, e o sistema fotovoltaico é de 
simples e fácil aplicação, sem necessidade de estrutura extra, uma vez que os 
painéis solares são frequentemente instalados sobre a cobertura das edificações. O 
presente estudo tem como objetivo a análise de viabilidade de um sistema 
fotovoltaico em uma residência, onde foi dimensionado um sistema que possui doze 
placas fotovoltaicas, no qual o sistema utilizado é o conectado à rede, onde a 
geração de eletricidade excedente gera créditos que podem ser gastos 
posteriormente pela unidade. 
PALAVRAS-CHAVE: Energia, Energia Solar, Placas Fotovoltaicas, Energia 
Sustentável, Células Fotovoltaicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abstract 
Given the current Brazilian scenario, dependent on water sources for electricity 
generation, it is necessary to study, disseminate and implement several renewable 
energy sources for the variation of the national energy matrix. Photovoltaic systems 
have been an alternative for generating electricity, in a renewable and clean way and 
with no environmental impact. Brazil offers a favorable solar incidence for the 
installation of solar generators, and the photovoltaic system is simple and easy to 
apply, with no need for extra structure, since the solar panels are often installed on 
the roof of the buildings. The present study has as objective the feasibility analysis of 
a photovoltaic system in a residence, where a system has been designed that has 
twelve photovoltaic panels, in which the system used is the one connected to the 
grid, where the generation of surplus electricity generates credits that can be later 
spent by the unit. 
KEYWORDS: Energy, Solar Energy, Photovoltaic Panels, Sustainable energy, 
Photovoltaic cells. 
 
. 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 01 – Matriz energética do mundo.........................................................13 
Figura 02 – Matriz energética do Brasil...........................................................14 
Figura 03 – sistema fotovoltaico isolado..........................................................16 
Figura 04 – sistema fotovoltaico conectado a rede.........................................17 
Figura 05 – diferenças dos painéis solares.....................................................20 
Figura 06 – Ilustração de módulos nos painéis solares...................................21 
Figura 07 – Parafuso Prisioneiro.....................................................................22 
Figura 08 – Gancho.........................................................................................22 
Figura 09 – coberturas com telha de fibrocimento (eternit).............................23 
Figura 10 – coberturas metálicas....................................................................23 
Figura 11 – Demonstração do posicionamento de um inversor solar.............24 
Figura 12 – Dimensões da estrutura de suporte.............................................25 
Figura 13: Localização da unidade consumidora............................................27 
 Figura 14 – Nivel de Irradiação Solar...............................................................28 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
 
 
Tabela 01- dados de radiação solar diária em diversas localidades do 
Brasil...........................................................................................................................17 
Tabela 02: Resumo das Faturas Energia........................................................34 
Tabela 03: Média Anual em kWh e Financeira...............................................35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................. 10 
2. OBJETIVOS ........................................................................................................... 12 
2.1 objetivo geral .................................................................................................... 12 
2.2 objetivos especificos ....................................................................................... 12 
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 13 
3.1. ENERGIAS RENOVAVEIS ........................................................................... 13 
3.2. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ................................................................... 15 
3.2.1. Radiação solar sobre a terra ..................................................................... 17 
3.2.2. Energia fotovoltaica no Brasil ................................................................... 18 
3.3. COMPONENTES DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO .......................... 18 
3.3.1. BLOCO GERADOR .................................................................................... 19 
3.3.1.1. PAINÉIS SOLARES ................................................................................ 19 
3.3.1.2. CABOS ...................................................................................................... 20 
3.3.1.3. ESTRUTURA DE SUPORTE ................................................................ 21 
3.4.2. BLOCO DE CONDICIONAMENTO ......................................................... 23 
3.4.2.1. INVERSORES .......................................................................................... 23 
3.4.2.2. CONTROLADORES DE CARGA ......................................................... 24 
3.4.3. BLOCO DE ARMAZENAMENTO ............................................................. 24 
3.4.3.1. BATERIAS ................................................................................................ 24 
 
 
 
 
3.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA GERAÇÃO DE ENERGIA 
FOTOVOLTAICA ................................................................................................................... 25 
3.5.1 vantagens ...................................................................................................... 25 
3.5.2 Desvantagens ............................................................................................... 27 
4. ASPECTOS LEGAIS ...........................................................................................28 
5. METODOLOGIA .................................................................................................... 29 
6. Resultados ................................................................................................................. 34 
6.1. Dimensionamento dos painéis solares ....................................................... 37 
6.2. ANÁLISE DE VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA 
FOTOVOLTAICO RESIDENCIAL ................................................................................... 39 
7. CONCLUSÕES ...................................................................................................... 40 
REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 41 
 
10 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
De acordo com Wanderley (2013), o Brasil tem a sua principal fonte de 
energia elétrica gerada por fontes renováveis, sua maior fonte são as usinas 
hidrelétricas que geram cerca de 70% da matriz elétrica do Brasil. Devido à falta de 
chuva dos últimos anos o país tem incentivado a participação de fontes alternativas 
de energia. Diante deste cenário a energia solar tem se mostrado bastante 
favorável, por ter maior parte do seu território localizado abaixo da linha do Equador 
onde tem a maior quantidade de horas de radiação solar. (Wanderley, 2013) 
A energia é um bem essencial para o desenvolvimento socioeconômico de 
qualquer nação. É consumida diariamente por milhares de pessoas em todo mundo 
e suas principais fontes são derivados de combustíveis fosseis, como o petróleo e 
seus derivados, o gás natural, o xisto, carvão mineral e o urânio que é matéria prima 
necessária para obter energia dos processos de fissão ou fusão nuclear. 
Além de poluentes, os combustíveis fósseis não são renováveis, isso significa 
que em algum momento irão esgotar, por isso faz-se necessário o uso de fontes 
energéticas limpas renováveis, ou seja, não poluentes e inesgotáveis. 
A construção civil é um dos setores que vêm se aperfeiçoando para 
implementar os princípios da sustentabilidade em suas obras. Isso tem acontecendo 
porque, levando em conta um ambiente comercial, seja ele de pequeno ou grande 
porte, com redução do consumo energético e o aumento de produção, pode traduzir-
se como um impacto socioeconômico positivo na empresa. Isso significa maior 
economia na conta da energia e menor impacto ao meio ambiente. 
A integração de módulos fotovoltaico às edificações apresenta vantagens pela 
geração de energia renovável e também pela geração junto a um ponto de consumo, 
que é a própria edificação. Assim, pesquisas nesta área visam contribuir a 
disseminação da utilização desta tecnologia. 
 
11 
 
 
 
Neste trabalho é apresentado a implantação de um sistema fotovoltaico 
conectado à rede elétrica em uma residência na cidade de Maceió –AL, os estudos 
são feitos para propiciar ou não o investimento no sistema de geração de energia 
solar, por se tratar de um alto investimento, as pessoas se perguntam se realmente 
vale a pena o investimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
2.1GERAL 
Analisar um sistema fotovoltaico em uma residência, buscando minimizar o 
desperdício energético de fontes não renováveis. 
2.2 ESPECIFICOS 
• Apresentar os aspectos positivos e negativos da utilização de sistemas 
fotovoltaicos; 
• Propor a utilização de um sistema fotovoltaico; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
 
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
3.1. ENERGIAS RENOVAVEIS 
De acordo com a empresa de pesquisa energética (EPE), matriz energética é 
um conjunto de fontes de energia que um país dispõe, muitas pessoas confundem a 
matriz energética com a matriz elétrica, mas elas são diferentes. A matriz energética 
é o conjunto de fontes de energia utilizada para movimentar carros, alimentar o 
fogão com o gás e gerar eletricidade, a matriz elétrica é apenas para a geração de 
energia elétrica, como podemos ver na figura 01e 02. 
 
Figura 01 – Matriz energética do mundo 
 
Fonte: Empresa de Pesquisa Energética 
 
 
 
 
14 
 
 
 
Figura 02 – Matriz energética do Brasil 
 
Fonte: Empresa de Pesquisa Energética 
Nas figuras 01 e 02, fica claro que o Brasil, apesar de ter o consumo de 
energias não renováveis maior que as renováveis, ainda usamos fontes renováveis 
mais que o restante do mundo. As energias renováveis vêm da natureza de fontes 
inesgotáveis, por exemplo: sol, chuva, marés, ventos e energia geotérmica 
(proveniente do calor do centro da terra), mas na natureza também tem fonte de 
energias limitadas com o carvão mineral petróleo e o urânio. 
A energia solar é uma energia limpa e renovável produzida através dos raios 
solares, por placas solares onde sua função é receber os raios solares e transforma-
los em energia elétrica ou térmica. As placas são produzidas de materiais 
semicondutores, geralmente cristais de silício, onde a energia é gerada quando os 
raios solares entram em contato do material de silício provocando o deslocamento 
dos elétrons, assim gerando energia que carrega bateria. (Magalhães, 2011) 
A energia da chuva é provocada pelo choque das gotas, gerando energia 
cinética, isso significa que quanto maior a chuva maior a produção de energia, ela 
 
15 
 
 
 
também é considerada limpa e renovável, (Redação Planeta Sustentável, 2008). A 
chuva também gera energia nas hidrelétricas, que no período chuvoso aumenta a 
vazão dos rios e consequentemente aumentando a produção da mesma. (Alianca, 
2018) 
A energia das marés é uma fonte limpa e renovável, que é gerada 
aproveitando a capacidade dos desníveis das marés. É necessário a construções de 
barragens que possibilite a entra e saída de água, para que essa energia seja 
transformada em eletricidade. As barragens são construídas rente ao mar, assim 
enchendo com a alta das marés onde a água é armazenada e logo depois da baixa 
das marés é liberada, passando por turbinas gerando energia elétrica, semelhante 
ao funcionamento das hidrelétricas. (Francisco, 2018) 
A energia eólica é uma fonte abundante e limpa, ela é oriunda dos ventos, 
tem sido muito utilizada em todo mundo. A transformação de ventos em energia é 
por meio de aerogerador, conhecida também por como turbina eólica, eles são feito 
com hélices que são movimentadas com a força dos ventos, para que o sistema 
tenha um bom rendimento é necessário ter os detalhes de velocidade e direção dos 
ventos do local onde deve ser feita a instalação do sistema eólico. (Suçuarana, 
2015) 
Energia geotérmica é a energia obtida a partir do calor que deriva do interior 
da terra, é uma fonte renovável. Transformação de vapor para eletricidade provém 
de centrais geotérmicas, o vapor que fica nos reservatórios geotérmico alimenta as 
turbinas e assim gera energia. (Sampaio, 2018) 
3.2. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
O sistema fotovoltaico não utiliza nenhum tipo de combustível, ele pode ser 
instalado em qualquer lugar quem tenha radiação solar suficiente, por se tratar de 
um sistema solido é preciso de pouca manutenção, podendo ser instalados em 
lugares remotos como: desertos, selvas, etc. 
 
16 
 
 
 
Existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos o isolado e o conectado as redes, 
o isolado produz energia durante o período de maior radiação solar onde a energia 
produzida é armazenada em baterias para ser usada no período de menor radiação 
solar, por usar baterias para armazenar a energia esse tipo de sistema se torna mais 
caro que o conectado as redes. Já o conectado as redes de distribuição de energia, 
gera energia da mesma forma do isolado, só que ao invés de armazenar a energia 
ele a fornece para as redes de distribuição e, no período que a produção de energia 
chega quase a zero é utilizada a que já tinha sido produzida durante o período de 
maior radiação solar, por não precisar de baterias esses tipode sistema se torna 
mais barato, só que dependem de regulamentação e legislação favorável, por 
usarem as redes de distribuição. (BlueSol, 2018) 
 
Figura 03 – sistema fotovoltaico isolado 
 
Fonte: NeoSolar 
 
 
 
17 
 
 
 
 
Figura 04 – sistema fotovoltaico conectado a rede 
 
Fonte: NeoSolar 
 
3.2.1. RADIAÇÃO SOLAR SOBRE A TERRA 
De acordo com Longo (2015), além das condições atmosféricas, a 
disponibilidade de radiação solar depende também da latitude local e da posição do 
tempo (hora do dia e dia do ano). Desse modo a duração solar muda de região para 
região tendo maiores variações nas regiões polares. Na tabela 1 temos dados de 
radiação solar diária, medidas anuais para diversas localidades do Brasil. 
Tabela 01: Dados de radiação solar diária em diversas localidades do brasil 
Localidade Latitude Produção (MJ/m²) 
Mínima Máxima Média anual 
Belém – PA 01°27’ 14,2(Fev) 19,9(Ago) 17,5 
Floriano – PI 06°46’ 17,0(Fev) 22,5(Set) 19,7 
Petrolina – PE 09°23’ 16,2(Jun) 22,7(Out) 19,7 
 
18 
 
 
 
Cuiabá – MT 15°33’ 14,7(Jun) 20,2(Out) 18,0 
B. Horizonte - 
MG 
19°56’ 13,8(Jun) 18,6(Out) 16,4 
Curitiba - PR 25°26’ 9,7(Jun) 19,4(Jan) 14,2 
Porto Alegre – 
RS 
30°1’ 8,3(Jun) 22,1 (Dez 15,0 
Fonte: TIBA (2000, p. 3). 
3.2.2. ENERGIA FOTOVOLTAICA NO BRASIL 
De acordo com Longo (2015), o consumo de energia elétrica no Brasil, é 
inferior ao potencial de geração de energia fotovoltaica no país. O Nordeste tem o 
maior potencial de radiação solar, consequentemente é a região que tem maior 
capacidade de gerar energia. 
O governo atualmente tem utilizado essa fonte de eletricidade para 
semáforos, iluminação pública e telecomunicação. A maior dificuldade para 
implantação do sistema tem sido o alto custo, mas gradativamente a procura por 
esse sistema nos últimos anos tem aumentado, assim aumentando a produção das 
indústrias e melhorando o preço de mercado desses equipamentos. 
3.3. COMPONENTES DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO 
O sistema fotovoltaico, também conhecido como sistema de energia solar 
fotovoltaico ou sistema de energia solar, é um modelo capaz de adaptar a radiação 
solar e a converter em energia elétrica. Essa energia elétrica gerada pode ser 
utilizada para abastecer redes elétricas em alta escala ( usinas solares) e baixa 
escala ( residências). (eCycle, 2018) 
Os componentes básicos de um sistema fotovoltaico são agrupados em três 
diferentes blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potencia e o 
bloco de armazenamento. Cada bloco tem seus componentes com funções 
especificas. 
 
19 
 
 
 
• Bloco gerador: painéis solares; cabos; estrutura de suporte. 
• Bloco de condicionamento: inversores; controladores de carga. 
• Bloco de armazenamento: baterias. 
3.3.1. BLOCO GERADOR 
3.3.1.1. PAINÉIS SOLARES 
Considerados como o coração do sistema fotovoltaico, são encarregados de 
converter a energia solar em eletricidade. É formado por células fotovoltaicas aos 
quais possuem elétrons ( partículas negativas que giram em torno dos átomos ), ao 
serem atingidos pela radiação solar se movimentando gerando assim uma corrente 
elétrica. (eCycle, 2018) 
O tamanho e numero de painéis dependem do local de instalação e da 
demanda energética da residência. Recomenda-se para residência a instalação dos 
painéis no telhado, onde terão uma exposição maior ao sol e a menor possibilidade 
de ocorrer sombras sobre ele. No mercado, encontra-se 3 principais tipos de 
tecnologia de painéis, sendo eles: painéis monocristalinos (mono silicone), painéis 
policristalinos (poli silicone) e os painéis de filme fino (thin film), retratados na figura 
05 a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 05 – diferenças dos painéis solares 
 
Fonte: clean energy reviews 
3.3.1.2. CABOS 
Tem como finalidade interligar os componentes do sistema e permitir o livre 
fluxo de energia entre eles, sendo possível assim utilizar a energia solar na forma de 
energia elétrica. Alguns fatores devem ser avaliados para a escolha dos cabos, 
como: o tipo de painel, e a distancia entre os componentes do sistema ( sendo 
recomendado situar os componentes em menores distancias possíveis, para reduzir 
a perda de tensão durante a trajetória). 
Após analisar esses fatores, os modelos de cabos a serem utilizados no 
sistemas fotovoltaico são: 
Cabo de modulo ou fileira – usado para assegurar a proteção contra alguma 
falha que possa surgir e curto-circuitos; esse cabo tem a função de interligar os 
módulos dos painéis solares com a caixa de junção. Para entender o que é o modulo 
observe a figura 06. 
 
 
 
 
21 
 
 
 
 
Figura 06 – Ilustração de módulos nos painéis solares 
 
Fonte: eCycle 
Cabo principal DC – usado para interligar a caixa de junção do gerador com 
o inversor, esse cabo e sensível a radiação ultravioleta, e aconselhável que a caixa 
de junção seja instalada em ambientes internos. Caso isso não seja possível e 
preciso protege-los entubando. 
Cabo do ramal AC – usado para interligar o inversor a rede receptora, 
através de equipamentos de proteção. Deve ser de cobre com isolamento 
termoplástico. 
3.3.1.3. ESTRUTURA DE SUPORTE 
São itens usados para sustentar e fixar os painéis solares, sendo eles no 
telhado ou solo, geralmente são estrutura metálicas ou de madeira. Há diversos 
tipos de estrutura, aos quais dependem de alguns fatores como: modelo e material 
que o painel é formado, inclinação e local de instalação. Veja abaixo alguns modelos 
de estrutura de suporte. (Portal Solar, 2018) 
 
 
22 
 
 
 
Figura 07 – Parafuso Prisioneiro 
 
Fonte: Portal Solar 
 
Figura 08 – Gancho 
 
Fonte: Portal Solar 
 
 
 
 
 
23 
 
 
 
Figura 09 – coberturas com telha de fibrocimento (eternit) 
 
Fonte: Portal Solar 
 
Figura 10 – coberturas metálicas 
 
Fonte: Portal Solar 
 
3.4.2. BLOCO DE CONDICIONAMENTO 
3.4.2.1. INVERSORES 
O inverso fotovoltaico é considerado o cérebro do sistema ele tem a finalidade 
de inverter a energia solar gerada pelos painéis, de corrente continua (CC) em 
corrente alternada (CA) que é a corrente utilizada na maioria dos aparelhos 
 
24 
 
 
 
eletrônicos. Tem como finalidade secundaria também certificar a segurança do 
sistema fotovoltaico, assim como gerar dados sobre desempenho do seu sistema. 
Na figura 09 será ilustrado onde um inversor solar fica. (Portal Solar, 2018) 
Figura 11 – Demonstração do posicionamento de um inversor solar 
 
Fonte: Sol e Energias 
3.4.2.2. CONTROLADORES DE CARGA 
Os controladores de carga ficam entre os painéis e a bateria, tem como 
finalidade controlar a voltagem que entra na bateria, assim controlando a carga e 
descarga dela, permitindo assim a carga completa e impedindo que a descarga 
chegue a níveis que possam prejudicar a integridade da bateria, permitindo que 
bateria tenha uma vida útil mais longa. 
3.4.3. BLOCO DE ARMAZENAMENTO 
3.4.3.1. BATERIAS 
São consideradas os pulmões do sistema fotovoltaico, é uma fonte alternativa 
de energia tem como finalidade armazenar energia para ser utilizada em momento 
sem, ou com pouca luz solar, utilizada principalmente do sistema fotovoltaico 
 
25 
 
 
 
isolado, a rede e considera uma bateria no caso do sistema fotovoltaico conectado a 
rede. A bateria é o primeiro componente a se desgastar no sistema fotovoltaico, por 
isso deve-se pensar com cuidado qual a melhor a ser usada. No quadro 1 podemos 
fazer uma comparação entre dois tipos baterias, a estacionaria e uma automotiva, 
veremos que a estacionaria se adequa melhor ao sistema fotovoltaico. 
Quadro 01- diferenças técnicas entre as baterias estacionária e automotiva 
com ênfase em aplicações fotovoltaicas 
 Bateria 
Aplicações Fotovoltaicas 
Estacionária Automotiva 
Fornece corrente elétrica 
por Períodos prolongados. 
Fornece corrente elétrica 
por um curto período de 
tempo. 
Necessitam de corrente 
elétrica por períodosprolongados. 
Possui descarga rápida. Possui descarga 
lenta. 
Necessitam de baterias com 
descarga lenta. 
Possui taxa de descarga 
menor. 
Possui taxa de descarga 
maior. 
Necessitam de taxas de 
descargas menores de 
baterias. 
Possui capacidade de 
reserva maior. 
Possui capacidade de 
reserva menor. 
Necessitam de baterias com 
capacidade de reserva 
maior. 
Pode suportar centenas 
de ciclos de descarga e 
recarga. 
Não suporta uma 
descarga completa. 
Necessitam de baterias que 
suportem vários ciclos de 
descarga e recarga. 
 
3.5. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA GERAÇÃO DE ENERGIA 
FOTOVOLTAICA 
3.5.1 VANTAGENS 
• Energia sustentável 
 
26 
 
 
 
O sistema fotovoltaico tem como fonte geradora de energia o sol, ao qual e 
abundante, gratuito e eficiente. O Brasil, que é um pais tropical localizado entre as 
linhas do equador, assim recebendo uma quantidade absurda de radiação solar 
todos os anos é capaz de gerar mais energia do que poderíamos consumir. 
Tornando assim o sistema fotovoltaico extremamente vantajoso e confiável, 
diferentemente de outras fontes geradoras de energia, a fotovoltaica depende 
apenas da luz solar, fonte inesgotável e renovável. 
Além disso, e uma fonte sustentável e limpa, algo crucial no dias de hoje, e 
quanto mais pessoas puderem gerar sua própria energia, mais chances teremos de 
amenizar as consequências dos efeitos do aquecimento global. 
• Não há poluição e ruídos 
A geração fotovoltaica não provoca ruído significativos e não qualquer tipo 
de poluição. Deve-se isso por utilizar um processo fotoquímico, e não mecânico, 
para gerar a energia elétrica, o processo ocorre de forma silencio no interior de cada 
célula que compõe o modulo. 
Esse fato faz com que o sistema fotovoltaico seja propicio a ser instalado em 
residências sem prejudicar os moradores ou seus vizinhos, além disso é possível 
utilizar espaços ociosos, como telhados e cobertura, sem ter assim a necessidade 
de comprometer áreas uteis para a instalação dos módulos fotovoltaicos. 
• Baixo custo de manutenção 
Por tratar-se de uma manutenção simples e que pode ser em sua grande 
maioria pelo próprio consumidor, consiste na lavagem dos módulos a cada 6 
meses, mas isso apenas se eles estiverem sujos, o que não e frequentemente visto 
pois eles possuem uma película antiaderente que previne o acumulo de sujeira. 
 
27 
 
 
 
No caso da poeira, a lavagem e feita pela própria agua da chuva, em caso de 
poluição ou excrementos de pássaros, a limpeza é simples e rápida, necessita 
apenas de um jato d’agua e uma vassoura de cerdas macias. 
Fora esta, a manutenção do sistema elétrico também e necessária, porém 
com menos frequência, apenas uma vez por ano, para assegura a otimização da 
geração do sistema. 
• Vida útil do sistema 
Um sistema fotovoltaico solar possui mais de 25 anos de vida útil, sem 
prejudicar o meio ambiente, gerando energia de qualidade, sustentável e limpa. 
O sistema instalado em uma residência se paga em ate 6 anos após a sua 
instalação. A partir desta data, todo o retorno financeiro torna-se lucro pelos 
próximos 19 anos ou ate mais, pois ainda depois deste período os módulos 
continuam funcionar com uma eficiência de cerca de 80%. 
3.5.2 DESVANTAGENS 
• Valor do investimento 
Para adquirir e instalar um sistema fotovoltaico, que ele conectado a rede ou 
isolado, é necessário um grande investimento inicial, pois os componentes dele 
ainda possui um elevado valor no comercio, por exemplo, um sistema conectado de 
1500W, não sai por menos de R$ 10.000,00. (BlueSol) 
Com isso em vista e para atender a necessidade dos consumidores, sugiram 
no mercado medidas para contornar essa dificuldade. 
Os financiamentos subsidiários e consórcios de energia solar, onde bancos 
públicos ou privados disponibilizam linhas de crédito especiais para investimentos 
em recursos sustentáveis . 
 
28 
 
 
 
Vale ressaltar que a aquisição do sistema fotovoltaico se torna um 
investimento, ao qual ira geral retorno financeiro ao proprietário ao longo dos anos, 
em forma de desconto na conta de luz. 
• Geração intermitente e dependência da concessionária 
Como os módulos fotovoltaicos dependem diretamente da luz solar para 
converter a luz do sol para energia elétrica , durante o período da noite não a há 
geração de energia, assim todos os sistemas fotovoltaicos so geram energias 
durante as horas do dia em que há irradiação solar. Sendo assim uma fonte 
intermitente, ou seja, não fornece continuamente energia devido a fatores não 
controláveis. 
O clima e outro fator que influencia nessa geração de energia, nuvens e 
chuvas, influenciam na quantidade de luz que chaga nos painéis, alterando assim a 
quantidade de energia elétrica gerada pelo sistema. 
Os sistemas conectados a rede, não se torna independente da 
concessionária, como não possui dispositivos para armazenamento da energia 
(baterias), quando não há consumo instantâneo da energia gerada, a mesma e 
injetada na rede na forma de credito de energia. O cliente ainda depende da 
concessionária e de sua estrutura de distribuição. 
3.6 ASPECTOS LEGAIS 
Segundo Rüther (2004), no Brasil o sistema elétrico se encaminha para a 
condição de mercado livre, tendo como figura central o produtor independente de 
energia, ao qual obtém mais benefícios tornando-se mais vantajoso a utilização do 
sistema. 
Com a autoprodução de energia para fins de venda dos seus excedentes esta 
normatizada pela ANEEL n⁰ 390, de 15 de dezembro de 2009, ao qual tem como 
compradores os consumidores livres, tendo como base a Lei n⁰ 9.074, de 7 de julho 
de 1995. A Resolução n⁰ 389/2009, estabelece os deveres, direitos e outras 
 
29 
 
 
 
condições gerais para requisição de autorização e registro para pessoa física ou 
jurídica que tem como objetivo a implantação e/ou a exploração de central geradora 
de energia elétrica. 
Tratando-se de normatização, a ABNT (Associação Brasileira de Normas 
Técnicas) tem algumas normas pertinentes aos sistemas fotovoltaicos, sendo as 
mais importantes: 
A NBR 11704/2008 apresenta a característica do sistema, classificando-o em 
isolado ou conectado a rede. Acerca da sua configuração pode ser classificada em 
puro ou hibrido. A NBR IEC 62116/2012, tem como objetivo fornecer um 
procedimento de ensaio para avaliar o desempenho das medidas de prevenção de 
ilhamento utilizadas em sistemas fotovoltaicos conectados à rede (CRESESB, 
2014). 
A NBR 16149/2013 apresenta as recomendações para a conexão entre os 
sistemas fotovoltaicos e a rede de distribuição de energia elétrica, estabelecendo 
seus requisitos. A NBR 11876/2010, esta norma especifica os requisitos e os 
critérios para a aceitação de módulos fotovoltaicos. Na Resolução n⁰ 482 da ANEEL, 
de 17 de abril de 2012, tem como ponto principal o sistema de compensação de 
energia quando consumo da unidade e menor do que o produzido pelo sistema, 
esse excedente e passado para a rede da concessionaria. Essa quantidade 
excedente pode ser gasta podem ser gastar em outras unidades que fazem parte do 
mesmo cadastro de rede elétrica ou gasta em meses subsequentes (CRESESB, 
2014). 
5. METODOLOGIA 
Com o propósito de alcançar os objetivos propostos no presente estudo, 
foram estudados um sistema fotovoltaico conectado à rede e os equipamentos 
necessários para sua instalação, posteriormente foi realizado uma pesquisa de 
campo a fim de obter parâmetros referentes à instalações existentes e em plena 
 
30 
 
 
 
atividade com o sistema fotovoltaico, além da obtenção de custos de mercado para 
obtenção de estimativa global do valor do sistema. 
A residência analisada, esta situada no bairro trapiche da barra no município 
de Maceió – AL. Objeto de estudo escolhido apresenta uma proposta inovadora para 
o estado, pois através de estudo detalhado a respeito de fontes energéticas, foi 
constatado que Alagoas possui um enormepotencial para energia solar e aplicando 
o uso da tecnologia fotovoltaica, além de transformar o objeto de estudo em um local 
sustentável, ele terá uma redução financeira significativa na conta de energia, um 
valor que estará disponível para outros investimentos. 
Foi realizado o dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à 
rede, sendo considerada as particularidades locais da instalação como radiação 
solar incidente e a temperatura ambiente do local. 
Os equipamentos necessários para instalação do sistema são: Placa solar, 
inversor solar, estrutura de fixação dos painéis, cabeamento e conectores 
específicos. O local destinado a receber a estrutura do sistema, será a coberta da 
edificação, pois é o local com maior área disponível sem efeitos de sombreamento. 
O primeiro passo no dimensionamento de um sistema conectado à rede é 
determinar quanta energia deseja-se produzir. Esta é uma escolha que pode ter 
como base um levantamento de cargas da instalação ou à análise do consumo 
mensal de energia. O presente estudo opta pela análise do consumo energético, 
visto que a edificação esta ativa, e para calcular com precisão foi necessário avaliar 
as últimas 12 (doze) contas de energia do local e fazer uma média do consumo 
mensal de energia. 
Tendo conhecimento da quantidade de energia que será gerada pelo sistema, 
pode-se escolher o modelo de módulo solar que será utilizado. Neste caso foi 
escolhido um painel fotovoltaico policristalino de 315W da Jinko Solar. Após a 
definição do modelo do módulo fotovoltaico, foi determinado a quantidade de energia 
 
31 
 
 
 
produzida pelo painel multiplicando sua área pela sua eficiência, e para saber a 
produção mensal, o resultado é multiplicado por 30 (trinta). 
Uma vez calculado a energia produzida por um modulo e conhecendo o valor 
da energia que se deseja produzir mensalmente, determinasse a quantidade de 
módulos necessários no sistema através da formula: 
𝑁𝑝 =
Esistema
Emódulo
 
Sendo: 
Np = Número de placas fotovoltaicas; 
Esistema = Energia produzida pelo sistema em kWh no intervalo de tempo 
considerado; 
Emódulo = Energia produzida por um módulo kWh no mesmo intervalo de 
tempo. 
Emódulo = (Área Módulo) x (Eficiência) x (Índice solarimétrico x Tempo) 
O índice solarimétrico do município pode ser obtido facilmente através de 
simuladores solares ou tabelas online. Já a eficiência do módulo de acordo com as 
especificações técnicas do fabricante, é de 16,23%. 
Após o dimensionamento das placas, é necessário definir o ângulo de 
inclinação dos painéis e a altura que a haste da estrutura de fixação do painel terá 
de ter para atingir a angulação adequada. 
A escolha incorreta do ângulo de inclinação reduz a capitação dos raios 
solares e compromete a produção de energia elétrica pelo módulo fotovoltaico. 
Dependendo da inclinação adotada, a energia produzida pode ser maximizada ao 
longo do ano, somente nos meses de verão ou somente nos meses de inverno. 
 
32 
 
 
 
A regra mais recomendada pelos fabricantes de painéis, que o ângulo seja 
definido de acordo com a latitude geográfica da unidade consumidora, como neste 
caso ela esta situada na cidade de Maceió, portanto possui uma latitude de 9° S e o 
ângulo recomendado para latitudes até 10° é o próprio ângulo de 10° e sempre que 
possível, os painéis devem ser orientados para o norte geográfico, maximizando 
assim a produção média diária de energia. 
Para a instalação física, foi calculada a altura da haste (Z) em função do 
ângulo de inclinação (α) e levando em conta o comprimento (L) do painel. A figura12 
ilustra essas variantes. 
Figura 12 – Dimensões da estrutura de suporte 
 
Fonte: VILLALVA, 2012 
A altura Z da haste de fixação é calculada por: 
Z = x sin(α) 
E a distância x é calculada como: 
X = L x cos(α) 
 
33 
 
 
 
Tendo em vista o modelo do módulo, sua quantidade total e o modelo 
especifico do inversor, foi realizado um orçamento referente apenas aos 
componentes do sistema fotovoltaico em algumas empresa que além de ter uma boa 
reputação no mercado, oferecem a maior garantia em ambos os equipamentos. 
O dimensionamento do gerador fotovoltaico e a conexão com a rede elétrica 
determinará a viabilidade de projeto de maneira executiva, sendo aprovado, o 
resulta do orçamento irá compor o estudo de viabilidade econômica com os detalhes 
do custo total da implantação deste sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
 
 
 
6. RESULTADOS 
O sistema determinado foi o conectado a rede pelo fato da unidade 
consumidora estar localizada numa zona urbana e não necessita do armazenamento 
de energia. Para poder realizar o dimensionamento foi feita a média mensal do 
consumo de energia através dos valores detalhados das últimas 12 (doze) contas, 
como mostra a tabela 02: 
Tabela 02: Resumo das Faturas Energia 
Conta Mensal Consumo 
kWh 
Total a Pagar (R$) 
Dez/17 637 543,55 
Jan/18 584 498,33 
Fev/18 572 488,09 
Mar/18 616 525,63 
Abr/18 628 535,87 
Mai/18 560 477,85 
Jun/18 394 336,20 
Jul/18 577 495,35 
Ago/18 531 453,1 
Set/18 548 467,61 
Out/18 566 482,97 
Nov/18 646 551,23 
TOTAL 6.859 5.885,78 
Fonte: Dados da pesquisa, 2018 
Em seguida foi feita uma média do consumo total anual para obter-se o 
consumo médio por mês, a concessionária de energia para posteriormente ter como 
parâmetro este valor comparado ao valor por sistema implantado. 
 
 
35 
 
 
 
Tabela 03: Média Anual em kWh e Financeira 
Média Anual 
kWh R$ 
571,583 490,482 
Fonte: Dados da pesquisa, 2018 
Para obtenção do índice solarimétrico, serão necessárias as coordenadas 
geográficas de local, que podem ser facilmente obtidas através do google maps e 
adicionadas ao portal cresesb. 
 
Figura 13: Localização da unidade consumidora 
 
Fonte: GOOGLE MAPS,2018 
 
 
 
36 
 
 
 
Após a inserção dos dados no portal cresesb, serão exibidos algumas tabelas 
porém a tabela que de fato interessa para sistemas adotados (conectados a rede) é 
a tabela que consta os valores referentes a maior média anual, que de acordo com a 
tabela abaixo é de 5,37kWh/m2.dia. 
Estação: Maceió 
Município: Maceió, AL - BRASIL 
Latitude: 9,601º S 
Longitude: 35,749º O 
Distância do ponto de ref. (9,676058º S: 35,757351º O): 6,5km 
Tabela 04 : Nivel de Irradiação Solar 
 
Fonte: PORTAL CRESESB, s.d 
O gráfico mostra as variações nos níveis de irradiação solar ao longo do ano 
na cidade de Maceió – AL. Por conta disso, o sistema deve ser dimensionado para a 
maior média anual, sendo assim aproveitado ao máximo os picos de irradiação para 
geração de eletricidade. 
 
 
 
 
 
37 
 
 
 
Gráfico 01 : Maior média anual de radiação solar 
 
Fonte: PORTAL CRESESB 
6.1. DIMENSIONAMENTO DOS PAINÉIS SOLARES 
• A localização do objetivo de estudo é a cidade de Maceió – AL. 
• Índice solarimétrico de 5,37kWh/m2 
• Consumo energético médio da unidade consumidora e de 571,583 
kWh/mês; 
• Mês considerado: 30 dias; 
• Eficiência dos painéis 16,23% 
 
- Número de módulos: 
𝑁𝑝 =
571,583
(1,956 ∗ 0,992) ∗ (0,1623) ∗ (5,37 ∗ 30)
 
Np = 12 Módulos 
4
4.5
5
5.5
6
6.5
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov
Maior média anual
Maior média anual: 6ºN
 
38 
 
 
 
- Produção anual de energia 
Pae = (1,956*0,992)*(0,1623)*(5.37*30)*(12)*(12) 
Pae = 7305,62kWh/ano 
- Altura da haste de fixação: 
Z = 1,956*sen(10) 
Z = 0,339m 
- Distância: 
X = 1,956*cos(10) 
X = 1,93m 
Diante da quantidade de módulos, sua disposição será em fileiras, portanto 
será necessário calcular a distância entre uma fileira e outra para que não haja 
sombreamento entre os módulos, prejudicando a produção do sistema. 
- Distância entre os módulos: 
d = 3,5 * z 
d = 3,5*0,339 
d = 1,2m 
Os painéis possuem dimensões de (1,956x0,992x0,04)m que multiplicando 
sua área em m2 pela quantidade de placas, teremos a área necessária para 
instalação dosistema. 
1,956*0,992 = 1,94m2 
1,94*12 = 23,28m2 
 
39 
 
 
 
Tendo como resultado parcial um sistema instalado em série com (numero de 
módulos) placas solares de 315W cada para atender uma demanda de 
571,583kWh/mês e gerando anualmente 7305,62kWh, é necessário uma aréa 
disponível de 23,28m2 , que está localizada na coberta da residência para instalação 
dos painéis. 
6.2. ANÁLISE DE VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA 
FOTOVOLTAICO RESIDENCIAL 
Após solicitar um orçamento a empresa Perfecto energy referente ao valor 
dos painéis da fabricante Jinko Solar, tipo JKM315PP-72, com valor unitário das 
placas de R$800,00 (oitocentos reais), e garantias de 10 anos e 15 anos, 
respectivamente, contra defeito de fabricação e contra perda de eficiência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
 
 
 
7. CONCLUSÕES 
Quando teve inicio o trabalho de pesquisa, os estudos foram feitos para 
propiciar ou não o investimento no sistema de energia solar, a instalação de placas 
fotovoltaicas em edificações tem apresentado vantagens pela geração de energia 
limpa, renovável e também pela geração junto à unidade consumidora. 
Diante disso a pesquisa teve como objetivo geral a implantação de um 
sistema fotovoltaico de energia solar conectado à rede de distribuição, no trabalho 
consta os cálculos do dimensionamento das placas solares. 
A pesquisa teve o intuito de propor ao leitor a instalação de um sistema 
fotovoltaico, um sistema no qual tem uma vida útil em média de 25 anos, que não 
prejudica ao meio ambiente, com baixo custo de manutenção, sua manutenção é 
resumida em apenas uma lavagem das placas. Por contrapartida tem um alto custo 
de instalação, por se tratar de um equipamento que tem pouca procura no mercado, 
mas com os incentivos dos governos nos últimos anos a situação tem melhorado, a 
procura tem aumentado fazendo com que os preços fiquem melhores. 
Na pesquisa foram encontradas algumas dificuldades com os orçamentos 
passado pelas empresas da área, desde orçamentos com falta de dados a 
orçamento totalmente errados feitos por pessoas que não tem conhecimento técnico 
do assunto, isso prejudicou a encontrar um preço para implantação de um sistema. 
E recomendável a alguém que for fazer um novo trabalho sobre sistema 
fotovoltaico, que se aprofunde mais em dimensionamento de placas e inversores, 
fazendo também estudo de viabilidade para informar ao consumidor o quanto ele vai 
gastar e o tempo de retorno do investimento. 
 
 
 
 
41 
 
 
 
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