Artigo Energia Solar

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Geração da Energia Solar 
 
Jacilene Cerqueira dos Santos, Gabriel H. S. Moura, Hélio Neri dos Santos, Leonardo dos Reis Passos, 
 Lucas Santos Borges, Sabina Tainá P. R. Silva, Silene dos S. S. Costa 
Graduandos em Engenharia Elétrica – Centro Universitário Dom Pedro II 
 
Docente Sérgio Luiz Silveira Alves 
Engenheiro Eletricista, docente da Faculdade Dom Pedro II de Tecnologia 
____________________________________________________
RESUMO: Dado o panorama mundial faz-se cada 
vez mais necessário o estudo, aplicação e 
disseminação das mais diversas fontes alternativas 
de energia, uma vez que inúmeros setores da 
sociedade chamam por soluções e tecnologias 
limpas e que se enquadrem dentro do que é 
entendido como desenvolvimento sustentável.O 
Brasil possui inúmeras fontes de alternativa para 
auxiliar a produção de energia elétrica do país. 
Uma delas é o sistema fotovoltaico, transforma a 
radiação solar por células fotovoltaicas em forma 
de energia elétrica. No país esse sistema cresce 
gradativamente, o que proporciona um aumento 
pela demanda e a redução nos custos de aquisição 
e de instalação do mesmo. 
 
Palavras chave: Energia renovável, Sistema 
solar fotovoltaico, Geração de energia elétrica. 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A crescente preocupação com a 
preservação do meio ambiente e a busca pela 
diversificação da matriz elétrica, associado com o 
aumento na demanda por energia e 
desenvolvimento da indústria, impulsionou a 
geração de energia elétrica no mundo a partir de 
fontes renováveis, como a fonte solar. As fontes 
renováveis, embora inicialmente mais caras, 
tornam-se mais competitivas na medida em que se 
expandem, sendo a competitividade resultante da 
redução dos custos devido ao ganho de escala e 
dos avanços tecnológicos. O Brasil possui 
expressivo potencial para geração de energia 
elétrica a partir de fonte solar, contando com 
níveis de irradiação solar superiores aos de países 
onde projetos para aproveitamento de energia 
solar são amplamente disseminados, como 
Alemanha, França e Espanha. 
Em 2015, a China passou a liderar a 
capacidade total instalada de energia solar 
fotovoltaica (FV), com 43,5 GWp, seguida pela 
Alemanha com 39,7 GWp, Japão com 34,4 GWp, 
EUA com 25,6 GWp e Itália com 18,9 GWp 
O Brasil, conforme MME (2017), possuía, 
ao final de 2016, 81 MW de energia solar 
fotovoltaica instalados, sendo 24 MWp de geração 
centralizada e 57 MWp de geração distribuída. A 
capacidade brasileira não coloca o Brasil entre os 
vinte maiores líderes mundiais em produção, 
todos com capacidade instalada superior a 1 GWp. 
Sobre o comparativo com outros países, mesmo 
reconhecendo a necessidade de avanço brasileiro 
no uso da fonte solar, é importante ressaltar que 
diferentemente dos países líderes em produção 
mundial, de matriz energética com base 
principalmente em combustíveis fósseis, a matriz 
energética brasileira é predominantemente 
renovável, com forte presença hidráulica, o que 
possivelmente diminui o apoio a políticas de 
incentivo à fonte solar. 
Os países que mais desenvolveram a 
energia solar fotovoltaica contaram, de forma 
geral, com políticas de incentivo a essa tecnologia, 
para a fabricação ou importação de equipamentos, 
para o financiamento da compra de 11 painéis e 
principalmente com modelos regulatórios de 
comercialização da energia elétrica gerada. 
A produção de eletricidade através da 
energia solar é possível através de células 
fotovoltaicas ou pelo aquecimento de um fluido. 
No primeiro caso, as células são constituídas por 
sílica, fósforo e boro que, ao receberem os raios 
solares, originam a produção de eletricidade, que 
pode ser armazenada numa bateria ou injetada 
diretamente na rede elétrica através de um 
inversor. No segundo caso, usam-se espelhos que 
concentram a luz solar para aquecer um fluido, 
gerando vapor que faz rodar as pás de uma turbina 
a vapor produzindo eletricidade. O Sol também 
pode ser usado para aquecer as águas ou para o 
aquecimento de edifícios. Este tipo de utilização 
pode substituir os meios tradicionais de 
aquecimento, evitando o uso de eletricidade ou de 
gás. O potencial solar é menor no Inverno do que 
no Verão; já no caso da hídrica ou da eólica, 
verifica-se o contrário. 
 
2. ENERGIA SOLAR NO BRASIL 
 
Do total matriz energética brasileira, 1,2% 
é produzida através de sistemas solares 
fotovoltaicos. De acordo com dados de 2019, o 
equivalente a 2,2 GW e correspondia a 0,75%. 
O Brasil recebe uma insolação (número de 
horas de brilho do Sol) superior a 3000 horas por 
ano, sendo que na região Nordeste há uma 
incidência média diária entre 4,5 a 6 kWh. É o 
país com a maior taxa de irradiação solar do 
mundo. 
A baixa utilização da energia solar no 
Brasil chama mais atenção quando verificamos as 
condições favoráveis ao desenvolvimento da fonte 
no país. O Brasil, de acordo com EPE (2012), 
possui altos níveis de insolação e grandes reservas 
de quartzo de qualidade, que podem gerar 
importante vantagem competitiva para a produção 
de silício com alto grau de pureza, células e 
módulos solares, produtos esses de alto valor 
agregado. 
Apesar de a geração de energia solar 
fotovoltaica ainda ser incipiente no Brasil, existem 
diversos incentivos governamentais para o 
aproveitamento da fonte, conforme apresentado 
por SILVA (2015), sendo que alguns dos 
incentivos são aplicados também para outras 
fontes renováveis de geração de energia elétrica. 
Em agosto de 2011 foi inaugurada no 
município de Tauá, no sertão do Ceará, a MPX 
Tauá, primeira usina solar fotovoltaica a gerar 
eletricidade em escala comercial no Brasil. A 
usina tem capacidade inicial de geração de 1MW. 
Até 2017, a maior usina solar do país era a 
Usina Solar Cidade Azul, construídapela Tractebel 
Energia, composta por 19.424 painéis solares e 
estando localizada em uma área de 10 hectares às 
margens da BR-101, no município de Tubarão, 
estado de Santa Catarina, e gerando energia 3MW, 
suficiente para abastecer cerca de 2.500 
residências. O projeto faz parte de um 
investimento de pesquisa e desenvolvimento da 
Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) 
em parceria com a Universidade Federal de Santa 
Catarina (UFSC). 
No ano de 2017, entraram em operação as 
usinas complexo Solar Lapa (BA), com 158MW, 
Parque Solar Nova Olinda (PI), com 292 MW, 
Complexo Fotovoltaico Floresta com 86 MW e 
Complexo Fotovoltaico Assu, com 30 MW, no 
Rio Grande do Sul. 
Em fevereiro de 2018, entraram em 
operação o Complexo Solar Guaimbê, no estado 
de São Paulo, com 150 MW de potência instalada, 
o Parque Solar Horizonte (BA), com 103 MW, a 
Usina Solar Pirapora, em Minas Gerais, que se 
tornou a maior usina solar do país, com potência 
instalada de 321 MW e as Usinas Solares Angico 
e Malta, na Paraíba, em total de 54 MW. 
Em junho de 2019, a startup japonesa 
Shizen Energy em parceria com a Espaço Y, 
criaram a primeira usina de energia solar das 
empresas. A planta está localizada no núcleo de 
Capão Seco, em Paranoá, Distrito Federal, e tem a 
capacidade de 1,1 MWp. 
Em agosto de 2019, o governo brasileiro 
inaugurou a usina solar flutuante no reservatório 
de Sobradinho, Bahia. Com a capacidade de 1 
MWp de energia. 
 
3. GERAÇÃO DISTRIBUÍDA 
(DESCENTRALIZADA) 
 
A geração descentralizada, aquela gerada 
pelos sistemas instalados nos telhados das 
residências, é outra maneira de produzir energia 
através da luz solar. Em janeiro de 2012, a 
ANEEL publicou a Norma Resolutiva 482/2012 
que estabeleceu regras para a micro (até 75 kW) e 
a minigeração (entre 75 kW e 5MW) e permitiu, 
em tese, que consumidores possam gerar sua 
própria energia e trocar o excedente por créditos 
em descontos em futuras contas de luz. 
Com a Resolução Normativa 687/15 
oferecendo maiores incentivos para o mercado da 
geração distribuída. 
O potencial máximo permitido na geraçãodistribuída para a fonte solar foi ampliado para 5 
MW. Os créditos de energia elétrica podem ser 
utilizados dentro do prazo de 60 meses. 
De acordo com a ANEEL, o número de 
sistemas deste tipo implantados passou de 8 (de 
janeiro a março de 2013) para 111.852 (em 
setembro de 2019), sendo 111.527 sistemas 
fotovoltaicos, 93 hidráulicos, 59 eólicos e 173 
termelétrico. 
Em dezembro de 2018, a geração 
distribuída fotovoltaica contava com 490 kW 
subindo, no final de 2019, para 1204 MW. 
 
3.1. Energia Solar Fotovoltaico 
 
A expansão da energia solar fotovoltaica 
em sistemas de geração distribuída ocorreu devido 
a diversos fatores como os incentivos 
governamentais, a disseminação da tecnologia da 
célula fotovoltaica e consequentemente, a 
diminuição do preço dos equipamentos do sistema 
fotovoltaico, além da maior facilidade para a 
emissão de certificações ambientais necessárias às 
obras de geração, além do baixo custo operacional 
e de manutenção e, devido a sua característica 
modular que permite uma instalação gradual e 
simples. 
O avanço da tecnologia fotovoltaica é 
relacionado à manipulação do silício, principal 
componente da célula fotovoltaica. O silício é um 
componente químico que pode ser industrializado 
em diversas formas como policristalino, 
monocristalino, amorfo, filme-fino, orgânicas e 
poliméricas. 
Atualmente, a tecnologia correspondente 
ao silício cristalino corresponde a 85% do 
mercado fotovoltaico, devido a sua melhor 
eficiência e confiabilidade estabelecida em 
comparação às outras tecnologias. Entretanto, o 
aumento das pesquisas neste setor vem 
produzindo, a cada ano, melhorias significativas 
nas características dos outros tipos de células 
fotovoltaicas. 
O estudo de novas tecnologias 
fotovoltaicas além do silício cristalino é uma 
alternativa para substituir os processos industriais 
das células e módulos fotovoltaicos. Embora a 
energia solar fotovoltaica seja reconhecida como 
uma fonte limpa e tendo sua disseminação 
motivada, principalmente, por questões 
ambientais, o silício cristalino não é encontrado 
em sua forma nativa e, com isso, sua fabricação 
necessita de diversos procedimentos industriais 
antes de serem utilizados nas células e módulos 
fotovoltaicos. Esses procedimentos fabris 
consomem energia e liberam produtos tóxicos 
como o CO2, o SO2 e o NOx. 
Analisando-se os materiais e/ou 
tecnologias, é possível visualizar as diferenças 
estruturais entre esses dois tipos de fabricação. Na 
célula composta pelo silício monocristalino, tem-
se um único cristal de silício e na célula composta 
pelo silício policristalino, entretanto existem 
diversos cristais fundidos e solidificados para dar 
origem a uma única célula. Dessa maneira, a 
topologia do silício monocristalino possui maior 
eficiência em comparação à do silício 
policristalino, esta apresentando ainda um custo 
maior de fabricação. 
Detalhe de um Célula Fotovoltaica de Silício 
Monocristalino 
 
Fonte: Naruto, 2017 
 
 
Detalhe de uma Célula Fotovoltaica de Silício 
Policristalino 
 
Fonte: Naruto, 2017 
 
Ainda é emergente a prática de reciclagem 
ou ciclo fechado vinculado aos fabricantes das 
células e módulos fotovoltaicos e, com isso, 
presume-se que eles serão descartados em lixos 
convencionais e, em decomposição, poderão 
emitir gases tóxicos na atmosfera, assim como os 
componentes elétricos e eletrônicos. 
 
3.2. Funcionamento da Energia Solar 
Fotovoltaica 
 
 
Conforme os elétrons circulam em uma 
direção ao redor desse circuito, os módulos 
fotovoltaicos produzem energia em corrente 
contínua (CC). 
Um inversor solar pega a eletricidade 
gerada pelo painel em CC e a converte em CA. 
Juntamente com a inversão de CC para CA, os 
inversores também fornecem proteção contra 
falhas elétricas e geram estatísticas do sistema, 
incluindo a produção de energia e rastreamento de 
ponto máximo de potência. Porém, a função mais 
importante do inversor, após a conversão da 
corrente, é a realização da troca de energia gerada 
com a energia da rede elétrica. 
Por não produzirem energia durante a noite 
ou energia insuficiente em momentos de pouca 
luminosidade, os sistemas fotovoltaicos precisam 
ser conectados à rede elétrica para que o 
consumidor possa contar com a energia dela 
nesses momentos. 
Da mesma forma, naqueles momentos de 
maior geração, quando o sistema pode estar 
suprindo mais do que é consumido, é preciso que 
essa energia seja enviada para algum lugar, visto o 
caráter imediato do uso desta. 
No caso do funcionamento da energia solar 
fotovoltaica em uma instalação doméstica, o 
sistema também é o mesmo. 
Os painéis convertem a energia em 
corrente contínua, que fui para um inversor. O 
inversor converte a eletricidade de CC para CA e, 
caso exista consumo no momento, ele irá enviá-la 
ao quadro de distribuição. 
Se não houver consumo, então, ele irá 
injetar essa energia na rede da distribuidora. 
Quando não houver geração, então, ele pega a 
energia da rede e envia para o quadro de 
distribuição. 
Através do sistema de compensação de 
energia elétrica, criado pela ANEEL em sua 
resolução normativa 482 de 2012, toda essa 
energia é apenas emprestada para distribuidora, a 
qual deve ressarcir o consumidor por esta através 
de créditos energéticos.Dessa forma, uma vez que 
os sistemas são dimensionados para produzir toda 
a energia consumida, o consumidor poderá reduzir 
sua conta de luz em até 95%. 
 
Sistema de geração distribuída fotovoltaica de 
energia elétrica 
 
Fonte: Nascimento (2013). 
 
 
3.3. Tipos de Sistemas 
 
3.3.1. Off-Grid 
 
Também conhecido como sistema isolado, 
funcionamento independente da rede elétrica, 
geralmente utiliza bateria para armazenamento da 
energia gerada. 
 
Imagem 
 
3.3.2. On-Grid 
 
Também conhecido como grid-tie ou 
conectado à rede, precisa da existência da rede 
elétrica local para funcionamento, tendo a 
produção de energia entregue diretamente a ela. 
 
Imagem 
 
 
 
 
 
4. VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 
A energia solar fotovoltaica apresenta 
diversas vantagens, pois se trata de uma energia 
limpa que não gera nenhum tipo de poluição nem 
contaminação ambiental. A vida útil dos módulos 
é superior a 25 anos, requerendo mínima 
manutenção. A instalação é simples e não há 
consumo alguma de combustível e gera energia 
mesmo em dias nublados. 
Talvez não necessariamente uma 
desvantagem, mas sim uma grande objeção para a 
compra da tecnologia, seria o fato de que ela se 
encontra inacessível para algumas camadas da 
população que não tem conhecimento sobre linhas 
de financiamento de baixo custo. 
 
5. TRIBUTAÇÃO 
 
A regulamentação dos “Créditos de 
Energia Solar” - RN482/12 da ANEEL estabelece 
as condições gerais para a conexão dos sistemas 
de energia solar fotovoltaica na rede de energia 
elétrica, onde definem a compensação de energia 
como créditos na proporção de quase 100% para a 
fatura mensal do consumidor. 
Porém a ANEEL está propondo mudanças 
nas regras de compensação da energia gerada pela 
mini e pela microgeração distribuída. As 
alterações incluem a cobrança pelo uso da rede 
elétrica e a suspensão gradual de outros subsídios. 
A nova medida em estudos visa reduzir essa 
compensação em créditos para apenas 68%, ou 
seja, seria como criar uma taxa de até 32% em 
cima dessa produção, diminuindo ainda mais as 
vantagens dessa adoção que já prevê um 
investimento inicial alto e que se paga com os 
anos. 
Se a medida for aprovada, haveria ainda 
um período de transição: até 2030 as regras 
permaneceriam as mesmas, mas o mercado critica 
que o prazo é curto. 
Os senadores, por sua vez, criticam a 
proposta da ANEEL de taxar a geração de energia 
solar, que na avaliação dos parlamentares, vai 
desestimular investimentos em energias 
renováveis. 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Apesar dos altos níveis de irradiaçãosolar 
no território brasileiro, o uso da fonte solar no 
Brasil para geração de energia elétrica não 
apresenta a mesma relevância que possui em 
outros países, nem o mesmo desenvolvimento de 
outras fontes renováveis, como eólica e biomassa 
São inúmeros os benefícios à produção de 
energia elétrica por fontes naturais. Entre eles 
encontrando-se a redução dos gases na atmosfera 
e os danos causados ao meio ambiente, o 
desenvolvimento de diferentes matrizes 
energéticas do país e o desenvolvimento de novas 
oportunidades de trabalho. 
Mesmo diante de todos os investimentos 
em estudos e pesquisas nessa área, o Brasil ainda 
necessita de novas estruturas em diversas áreas 
que o constituem, tanto política quanto 
economicamente, para que se obtenha uma 
participação efetiva do potencial de seus recursos 
renováveis. 
Apesar do grande número de incentivos 
para desenvolvimento da geração solar 
fotovoltaica e dos resultados obtidos nos últimos 
anos, ainda há muito que precisa ser feito para que 
a fonte solar se consolide na matriz energética 
nacional. 
A princípio o sistema fotovoltaico é 
considerado de alto custo população de baixa 
renda, mas em longo prazo, torna-se um recurso 
alternativo de baixo custo. Contudo essa 
alternativa se torna de grande valor na produção 
energia elétrica, pois de acordo com os estudos, o 
custo do kWh da energia fotovoltaica é 76% mais 
barata em relação à energia produzida pelas usinas 
hidrelétricas, o que beneficiaria grande parte da 
população. 
A conversão de energia solar em energia 
elétrica utilizando células fotovoltaicas se tornou 
uma alternativa muito viável, pois utiliza uma 
fonte de energia inesgotável se considerada a 
escala de tempo terrestre. Além de utilizar apenas 
a luz solar para gerar energia elétrica, os módulos 
fotovoltaicos não precisam ser localizados em 
áreas específicas, não geram ruídos durante o 
processo de conversão e podem ser acoplados em 
edificações. 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
FONTES, Rui. O que é e como funciona Energia 
Solar Fotovoltaica. Disponível na Internet 
viahttps://blog.bluesol.com.br/como-funciona-
energia-solar-fotovoltaica/amp/. Acesso em 11 de 
novembro de 2019. 
 
SOLAR BRASIL. Energia Solar Fotovoltaica – 
Conceitos. Disponível na Internet via 
https://www.solarbrasil.com.br/blog/energia-solar-
fotovoltaica-conceitos. Acesso em 11 de novembro 
de 2019. 
 
WIKIPEDIA. Energia Solar no Brasil. 
Disponível na Internet via: 
https://pt.m.wikipedia.org/wiki/energgia_solar_no
brasil. Acesso em 11 de novembro de 2019. 
 
O CAFEZINHO. Senadores rejeitam proposta de 
taxar geração de energia solar. Disponível na 
Internet via: 
https://ocafezinho.com/2019/11/04/senadores-
rejeitam-proposta-de-taxar-geracao-de-energia-
sola/amp/. Acesso em 11 de novembro de 2019. 
 
MONCKEN, Eduardo. Aneel quer nova taxação 
para energia solar e pode frustrar adoção por 
pessoas físicas e jurídicas. Disponível na Internet 
via: 
https://tudocelular.com/mercado/noticias/n147975
/aneel-nova-taxacao-setor-de-energia-solar-meio-
ambiente.html. Acesso em 11 de novembro de 
2019. 
 
NARUTO, Denise Tieko. VANTAGENS E 
DESVANTAGENS DA GERAÇÃO 
DISTRIBUÍDA E ESTUDO DE CASO DE UM 
SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO 
CONECTADO À REDE ELÉTRICA. 2017. 
TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Elétrica, 
Escola Politécnica Universidade Federal do Rio de 
Janeiro, Rio de Janeiro, 2017. 
 
BRAGA, Renata Pereira. ENERGIA SOLAR 
FOTOVOLTAICA – FUNDAMENTOS E 
APLICAÇÕES. 2008. 1 f. TCC (Graduação) - 
Curso de Engenharia Elétrica, Escola Politécnica 
Departamento de Eng. Elétrica, Universidade 
Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. 
 
ANÁLISE DE CUSTOS DOS SISTEMAS 
FOTOVOLTAICOS ON-GRID E OFF-GRID 
NO BRASIL. Anap Brasil, v. 8, n. 12, 2015. 
 
https://blog.bluesol.com.br/como-funciona-energia-solar-fotovoltaica/amp/
https://blog.bluesol.com.br/como-funciona-energia-solar-fotovoltaica/amp/
https://www.solarbrasil.com.br/blog/energia-solar-fotovoltaica-conceitos
https://www.solarbrasil.com.br/blog/energia-solar-fotovoltaica-conceitos
https://pt.m.wikipedia.org/wiki/energgia_solar_nobrasil
https://pt.m.wikipedia.org/wiki/energgia_solar_nobrasil
https://ocafezinho.com/2019/11/04/senadores-rejeitam-proposta-de-taxar-geracao-de-energia-sola/amp/
https://ocafezinho.com/2019/11/04/senadores-rejeitam-proposta-de-taxar-geracao-de-energia-sola/amp/
https://ocafezinho.com/2019/11/04/senadores-rejeitam-proposta-de-taxar-geracao-de-energia-sola/amp/
https://tudocelular.com/mercado/noticias/n147975/aneel-nova-taxacao-setor-de-energia-solar-meio-ambiente.html
https://tudocelular.com/mercado/noticias/n147975/aneel-nova-taxacao-setor-de-energia-solar-meio-ambiente.html
https://tudocelular.com/mercado/noticias/n147975/aneel-nova-taxacao-setor-de-energia-solar-meio-ambiente.html