36646755-Energia-Solar-Fotovoltaica-Relatorio-TCC

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UNIDADE INTEGRADA SESI/SENAI DE NIQUELÂNDIA 
 
EDSLEI PAES LANDIN 
MAYKON BRAGA DE OLIVEIRA 
NATALIA DE SOUZA ALMEIDA 
WEDER RIBEIRO DA SILVA 
 
 
 
 
 
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO 
DE TÉCNICO EM ELETROTÉCNICA DA UNIDADE 
INTEGRADA SESI/SENAI DE NIQUELÂNDIA COMO 
PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA 
A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE 
TÉCNICO EM ELETROTÉCNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NIQUELÂNDIA-GO 
2 
 
 
 
AGOSTO DE 2010 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
 
APROVADO EM ____/____/____ 
 
 
 
 
 
 
Professor: 
(orientador) 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: 
(membro) 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: 
3 
 
 
 
(membro) 
 
 
EDSLEI PAES LANDIN 
MAYKON BRAGA DE OLIVEIRA 
NATALIA DE SOUZA ALMEIDA 
WEDER RIBEIRO DA SILVA 
 
 
 
 
Energia solar fotovoltaica, Niquelândia 2010. 
 
 
 
(SENAI, técnico, Eletrotécnica, 2010). 
 
 
 
 Trabalho de conclusão de curso – 
 Unidade Integrada SESI SENAI Niquelândia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
 
 
 
Ao Orientador, professor Glauber Alves dos Santos, pela atenção e dedicação 
prestada nas diversas fases do trabalho. 
 
Aos professores do curso de Técnico em Eletrotécnica que transmitiram seus 
conhecimentos valiosos. 
 
Aos nossos amigos, pelos ótimos momentos vividos durante o curso. 
 
A todos que diretamente ou indiretamente ajudaram na realização e conclusão 
deste estudo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
Resumo do trabalho de conclusão de Curso apresentado à Unidade Integrada 
SESI/SENAI de Niquelândia como parte dos requisitos necessários para a 
obtenção do titulo de técnico em Eletrotécnica. 
 
ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA 
Edslei Paes Landin 
Maykon Braga de Oliveira 
Natalia de Souza Almeida 
Weder Ribeiro da Silva 
 
 
Agosto de 2010 
 
Orientador: Glauber Alves 
 
Curso: Técnico em Eletrotécnica. 
O trabalho a ser apresentado relata a conversão de a luz solar em 
energia elétrica, a descrição e funcionamento de todos os equipamentos 
envolvidos nesse sistema. 
A energia solar também chamada de energia fotovoltaica é pouco 
aproveita no Brasil (possuindo características favoráveis a esse sistema), e 
muito utilizada em países Europeus que não é tão propício a radiação solar 
desenvolvem essa tecnologia cada vez mais. 
É um sistema simples, uma vez que sua montagem consiste em: painel 
solar, coletor da energia; um controlador de carga possuindo a finalidade de 
proteger e não deixar faltar ou exceder alimentação no sistema; uma bateria 
para armazenamento dessa energia. A bateria é essencial para que o sistema 
funcione também durante a noite e em dias nublados. 
 Como todos os sistemas de energia, o solar não possui apenas pontos 
positivos também há os negativos, mas irrelevantes se comparados ao bem 
que esse trás ao planeta. 
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ABSTRACT 
 
Summary conclusion work submitted to the Course Unit Integrated SESI / 
SENAI Niquelândia as part of the requirements for obtaining the title of 
technician in Electrical Engineering. 
 
PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY 
 
Almeida, Natalia de Souza 
Landin, Edslei Paes 
Oliveira, Maykon Braga de 
Silva, Weder Ribeiro da 
 
Agost 2010 
 
Advisor: Santos, Glauber Alves 
 
Course: Technician in Electrotechnics. 
 
The work to be presented report the conversion of sunlight into 
electrical energy, the description and operation of all equipment involved in this 
system. 
Solar energy also called photovoltaics is little advantage in Brazil 
(having characteristics suitable to this system), and widely used in European 
countries is not as conducive to solar radiation develop this technology more 
and more. 
It is a simple, once its assembly consists of: solar panel, energy 
collector, a charge controller having the purpose of protecting and not let 
missing or exceed the power system, a battery to store that energy. The battery 
is essential to make the system work well at night and on cloudy days. 
Like all power systems, solar does not just have good points there are 
also negative, but irrelevant when compared to well that behind the planet. 
 
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OBJETIVO 
 
O trabalho a ser apresentado tem como objetivo o incentivo a 
implantação do sitema de energia eletrica fotovoltaica, seja ele ligado á rede, 
autonomo ou hibrido; a divulgação de seus benéficios; melhorar as informações 
e compreenção desse sistema de geração de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 1- Princípio de funcionamento de uma célula fotovoltaica (efeito fotovoltaico) 19 
Figura 2- Inclinação dos painéis ..................................................................................... 25 
Figura 3-Associação de células em série ........................................................................ 28 
Figura 4- Associação de células em paralelo.................................................................. 28 
Figura 5- Princípio de funcionamento da bateria ........................................................... 37 
Figura 6-Mapa de índice de insolação no Brasil ............................................................ 41 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Tabela 1- Espessura de fio para sistema solar a 12 Vdc ................................................. 27 
Tabela 2- Aplicações do inversor considerando a potencia ........................................... 33 
Tabela 3- Relação de consumo e Wats ........................................................................... 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTAGEM DE SIGLAS 
 
 
 
 
Material Tipo P= Positivo 
Material Tipo N= Negativo 
HF=high frequency (Alta freqüência) 
BF = Baixa freqüência 
Wp = Watt de pico 
Wh = Watt hora 
Ap = Ampère de pico 
Ah = Ampère hora 
V = Volt 
A = Ampère 
W = Watt 
FP = Fator de Potencia 
Vcc = Tensão Corrente continua 
Vdc = Tensão Corrente continua 
Vca = Tensão Corrente alternada 
CIGS = Cobre-Índio-Gálio-Selênio 
LDRs = Resistores dependentes de luz 
c-Si = Silício Cristalino 
m-Si = Silício Monocristalino 
p-Si = Silício Policristalino 
a-Si = Silício Amorfo 
GaAs = Arsenieto de Gálio 
CdTe = Telureto de Cádmio 
ABNT = Associação Brasileira de Normas e Técnicas 
MPP = Ponto de Potencia Máxima 
SO4H2 = Ácido sulfúrico 
H2O = Água 
PbO2 = peróxido de chumbo 
Pb = chumbo metálico 
 
 
 
 
 
 
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ÍNDICE 
 
1.0- INTRODUÇÃO..................................................................................... 12 
2.0- CONCEITO DE ENERGIA SOLAR ...................................................... 12 
3.0- CARACTERISTICAS DA LUZ SOLAR ................................................ 13 
3.1- Vantagens da Energia Solar ...................................................... 13 
3.2- Desvantagens da energia Solar ................................................ 14 
4.0- MODULOS SOLARES ......................................................................... 15 
4.1- Teoria e construção ................................................................... 15 
4.2- Células Fotoelétricas ................................................................. 16 
4.2.1- Efeito Fotovoltaico ........................................................................... 18 
4.3- Principais tipos de células fotoelétricas ..................................... 20 
4.4- Aplicações dos Paineis Solares ................................................ 22 
4.4.1- Aplicações de Baixa Potência ......................................................... 22 
4.4.2- Painéis solares no espaço ............................................................... 23 
4.5- Características técnicas dos módulos ....................................... 23 
4.6- Instalação ..................................................................................24 
4.6.1- Associação de células ............................................................... 27 
4.6.1.1- Associação série ...................................................................... 28 
4.6.1.2- Associação paralela ................................................................. 28 
4.7- Manutenção dos Painéis ........................................................... 28 
5.0- INVERSORES ..................................................................................... 29 
5.1- Forma de onda dos Inversores .................................................. 29 
5.1.1- Tecnologia clássica, onda quadrada ................................................... 29 
5.1.2- Tecnologia HF, onda semi-senóidal ............................................. 30 
5.1.3- Tecnologia mista, onda semi-senóidal .......................................... 31 
5.2- Como escolher o seu inversor ................................................... 32 
6.0- CONTROLADORES DE CARGA ........................................................ 33 
6.1- Instalação .................................................................................. 34 
7.0- BATERIAS ESTACIONÁRIAS ............................................................. 34 
7.1- Princípio de funcionamento das Baterias .................................. 37 
8.0- DIMENCIONAMENTO DE SISTEMAS BÁSICOS ............................... 39 
8.1- Dimensionamento do Painel Solar ............................................ 41 
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8.2- Dimensionamento do Controlador de Carga ............................. 43 
8.3- Dimensionamento de baterias ................................................... 44 
8.4- Dimensionamento dos inversores ............................................. 44 
CONCLUSÃO ................................................................................................... 46 
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1.0- INTRODUÇÃO 
A crise energética e a busca por energias renováveis têm reacendido 
o debate sobre fontes alternativas de energia. Nesses debates a energia 
solar vem ganhando cada vez mais espaço, uma vez que é de facil 
implantação, possui custo de manutenção baixo, é uma fonte renovavel e 
ideal para locais onde as radiações solares são abundantes.Mas no Brasil, 
país que pela área, geografia e localização, entre outros fatores, é 
potencialmente favorável para o desenvolvimento de sistemas fotovoltaicos, 
existe um atraso nesta área em relação a outros países. 
O avanço da tecnologia vem trazendo inovações na fabricação de 
produtos para sistemas de energia solar contribuindo para que o preço desses 
produtos diminua e a energia solar se torne mais acessível. 
A radiação solar, juntamente com outros recursos secundários de 
alimentação, são responsáveis por grande parte da energia renovável 
disponível na terra. Apenas uma minúscula fração da energia solar 
disponível é utilizada. 
A energia captada do Sol e devidamente acondicionada para sua 
utilização é uma das tecnologias mais importantes para o desenvolvimento 
sustentável. Sua utilização é de altíssimo interesse para aqueles que visam 
um mundo equilibrado, ecologicamente correto, sem agressão à natureza. 
2.0- CONCEITO DE ENERGIA SOLAR 
Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de 
energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do sol, 
e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável 
pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como 
energia elétrica ou mecânica. 
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 
W/m² de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o 
Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é 
13 
 
 
 
refletido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da 
energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta. 
3.0- CARACTERISTICAS DA LUZ SOLAR 
 
A geração de energia elétrica através da luz se dá através do uso de 
células fotossensíveis ou comumente chamadas de células solares, que 
agrupadas em módulos ou painéis compõem os painéis solares fotovoltaicos. 
Um sistema composto pelo painel, controlador de carga, acumulador e 
acessórios, é denominado como Gerador Fotovoltaico. 
Os geradores fotovoltaicos são muito seguros e simples, não 
necessitam do controle humano funcionam automaticamente e uma vez 
adequadamente instalados, não causam acidentes que possam trazer danos. 
Geram energia na presença da luz; Necessariamente não precisam da 
incidência direta da luz solar, mas é recomendável para se obter o melhor 
rendimento do painel. Isto significa que há geração elétrica mesmo em dias 
nublados; 
O rendimento se altera, conforme há maior ou menor intensidade da luz. 
A geração só se interrompe na redução quase total de luz. (ex.: à noite). 
A corrente gerada é de forma contínua e pode ser guardada em 
acumuladores elétricos (baterias), para uso quando necessário. 
O sistema é modular, ou seja, vários módulos podem ser conectados 
entre si, fornecendo a quantidade de energia necessária para o uso, podendo 
ser expandida, reduzida ou transferida de local conforme uma nova 
necessidade. Não há limite da capacidade de geração. 
3.1- Vantagens da Energia Solar 
 
• A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da 
fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis 
solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes 
atualmente. 
• As centrais necessitam de manutenção mínima. 
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• Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que 
seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução 
economicamente viável. 
• A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois 
sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em 
linhas de transmissão. 
• Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável 
em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção 
energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e 
consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. 
3.2- Desvantagens da energia Solar 
 
• Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser 
fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do 
que a energia gerada por ele. 
• Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia. 
• Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação 
atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção 
alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia 
produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados 
à rede de transmissão de energia. 
• Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova 
Zelândia e Sul da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção 
durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia 
solar. Locais com frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a 
ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. 
• As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes 
quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo 
e gás), a energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço 
da laranja). 
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À semelhança de outros países do mundo, em Portugal desde Abril de 
2008 um particular pode produzir e vender energia elétrica à rede elétrica 
nacional, desde que produzida a partir de fontes renováveis. Um sistema de 
microprodução ocupa cerca de 30 metros quadrados e permite aoparticular 
receber perto de 4 mil euros ano. 
4.0- MODULOS SOLARES 
 
Painéis ou módulos solares fotovoltaicos são dispositivos utilizados para 
converter a energia da luz do Sol em energia elétrica. Os painéis solares 
fotovoltaicos são compostos por células solares, assim designadas já que 
captam, em geral, a luz do Sol. Estas células são, por vezes, e com maior 
propriedade, chamadas de células fotovoltaicas, ou seja, criam uma diferença 
de potencial elétrico por ação da luz (seja do Sol ou não). As células solares 
contam com o efeito fotovoltaico para absorver a energia do sol e fazem a 
corrente elétrica fluir entre duas camadas com cargas opostas. 
 
4.1- Teoria e construção 
 
O silício cristalino e o arsenieto de gálio são os materiais mais 
frequentemente utilizados na produção de células solares. Os cristais de 
arsenieto de gálio são produzidos especialmente para usos fotovoltaicos, mas 
os cristais de silício tornam-se uma opção mais economica, até porque são 
também produzidos com vista à sua utilização na indústria da microeletrônica. 
O silício policristalino tem uma percentagem de conversão menor, mas 
comporta custos reduzidos. 
O cristal depois de crescido e dopado com boro, é cortado em 
pequenos discos, polidos para regularizar a superfície, a superfície frontal é 
dopada com fósforo, e condutores metálicos são depositados em cada 
superfície: um contacto em forma de pente na superfície virada para o Sol e 
um contacto extenso no outro lado. Os painéis solares são construídos 
16 
 
 
 
dessas células cortadas em formas apropriadas, protegidas da radiação e 
danos ao manusear pela aplicação de uma capa de resina ou vidro de alta 
transparência com resistência a intempéries: tempestade, neve, granizo, 
salinidade, umidade e poeira, e cimentada num substrato (seja um painel 
rígido ou um flexível).Costumeiramente são fornecidos emoldurados em 
perfil de alumínio e contém terminais de conexão. As conexões elétricas 
são feitas em série e em paralelo, conforme se queiram obter maior tensão 
ou intensidade. A capa que protege deve ser um condutor térmico, pois a 
célula aquece ao absorver a energia infravermelha do Sol, que não é 
convertida em energia elétrica. Como o aquecimento da célula reduz a 
eficiência de operação é desejável reduzir este calor. O resultante desta 
construção é chamado painel solar. 
 A energia proveniente do painel é em corrente contínua (CC) e pode 
alimentar diretamente equipamentos que utilizam desta propriedade, 
carregando baterias simultaneamente. 
4.2- Células Fotoelétricas 
 
 Células fotoelétricas ou fotovoltaicas são dispositivos capazes de 
transformar a energia luminosa, proveniente do Sol ou de outra fonte de luz, 
em energia elétrica. Uma célula fotoelétrica pode funcionar como geradora de 
energia elétrica a partir da luz, ou como um sensor capaz de medir a 
intensidade luminosa. 
 Células geradoras de energia são chamadas também de "células 
solares", por se aproveitarem principalmente da luz solar para gerar energia 
elétrica. Atualmente, as células solares comerciais ainda apresentam uma 
baixa eficiência de conversão, da ordem de 16%. Existem células fotovoltaicas 
com eficiências de até 28%, fabricadas de arsenieto de gálio, mas o seu alto 
custo limita a produção dessas células solares para o uso da indústria espacial. 
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 Por não gerar nenhum tipo de resíduo, a célula solar é considerada uma 
forma de produção de energia limpa, sendo alvo de estudos em diversos 
institutos de pesquisa ao redor do mundo. A luz solar produz até 1.000 Watts 
de energia por metro quadrado, o que representa um enorme potencial 
energético. 
 A primeira geração fotovoltaica consiste numa camada única e de 
grande superfície p-n díodo de junção, capaz de gerar energia eléctrica 
utilizável a partir de fontes de luz com os comprimentos de onda da luz solar. 
Estas células são normalmente feitas utilizando placas de silício. A primeira 
geração de células constituem a tecnologia dominante na sua produção 
comercial, representando mais de 86% do mercado. 
 A segunda geração de materiais fotovoltaicos está baseada no uso de 
filmes finos de semi-condutores. A vantagem de utilizar estes filmes é a de 
reduzir a quantidade de materiais necessárias para as produzir, bem como de 
custos. Atualmente (2006), existem diferentes tecnologias e materiais 
semicondutores em investigação ou em produção de massa, como o silício 
amorfo, silício poli-cristalino ou micro-cristalino, telureto de cádmio e Cobre-
Índio-Gálio-Selênio ("CIGS"). Tipicamente, as eficiências das células solares de 
filme fino são baixas quando comparadas com as células tradicionais de silício 
cristalino, mas os custos de manufactura são também mais baixos, pelo que se 
pode atingir um preço de instalação mais reduzido por watt. Outra vantagem da 
reduzida massa é o menor suporte necessário quando se colocam os painéis 
nos telhados e permite arrumá-los e dispô-los em materiais flexíveis, como os 
texteis, plásticos ou integração direta nos edifícios. 
 A terceira geração fotovoltáica é muito diferente das duas anteriores, 
definida por utilizar semicondutores quer dependam da junção p-n para separar 
partículas carregadas por fotogestão. Estes novos dispositivos incluem células 
fotoelectroquímicas e células de nanocristais. 
 Ao conjunto de células fotoeléctricas chama-se Placa Fotovoltaica cujo 
uso hoje é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica 
18 
 
 
 
convencional. Existem placas de várias potências e tensões diferentes para os 
mais diversos usos. Em residências rurais algumas empresas concessionárias 
de distribuição usam placas de 75 W de pico e 12 V para guardar energia em 
baterias de 100 Ah. Este sistema fotovoltaico gera energia suficiente para 
iluminar uma residência com 3 lâmpadas de 9W e uma tomada para rádio ou 
TV de 6". 
 O termo "célula fotoelétrica" também é usado para componentes 
eletrônicos capazes de medir a intensidade luminosa, traduzindo-a em uma 
corrente elétrica proporcional. Incluem-se nesta categoria os fotodiodos, 
fototransistores, LDRs (resistores dependentes de luz, à base de sulfeto de 
cádmio), fotocélulas de selênio e outros. Uma aplicação típica destes sensores 
de luz é em fotômetros, usados para medir a iluminação de uma cena a ser 
fotografada. 
4.2.1- Efeito Fotovoltaico 
 
 
O efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por 
Edmond Becquerel. Entretanto, só após 1883 que as primeiras células 
fotoelétricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu o selênio 
semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de modo a formar 
junções. 
Os módulos são compostos de células solares fabricadas com material 
semicondutores de eletricidade, na maioria das vezes utilizam o silício, que 
possui características intermédias entre um condutor e um isolante. 
 O silício apresenta-se normalmente como areia. Através de métodos 
adequados obtém-se o silício em forma pura. O cristal de silício puro não 
possui eletrons livres e portanto é um mau condutor elétrico. Para alterar isto 
acrescentam-se porcentagens de outros elementos. Este processo denomina-
se dopagem. Mediante a dopagem do silício com o fósforo obtém-se um 
material com eletrons livres ou material com portadores de carga negativa 
19 
 
 
 
(silício tipo N). Realizando o mesmo processo, mas acrescentando Boro ao 
invés de fósforo, obtêm-se um material com características inversas, ou seja, 
défice de electrões ou material com cargas positivas livres (silício tipo P). 
Cada célula solar compõe-se de uma camada fina de material tipo N e 
outra com maior espessura de material tipo P (ver Figura 1). 
Separadamente, ambas as capas são eletricamente neutras. Mas ao 
serem unidas, exatamente na união P-N, gera-se um campo elétrico devido aos 
electrões do silício tipo N que ocupam os vazios da estrutura do silíciotipo P. 
 
Figura 1- Princípio de funcionamento de uma célula fotovoltaica (efeito fotovoltaico) 
Ao incidir a luz sobre a célula fotovoltaica, os fotons que a integram 
chocam-se com os elétrons da estrutura do silício dando-lhes energia e 
transformando-os em condutores. Devido ao campo elétrico gerado na união P-
N, os elétrons são orientados e fluem da camada "P" para a camada "N". 
Por meio de um condutor externo, liga-se a camada negativa à positiva. 
Gera-se assim um fluxo de elétrons (corrente eléctrica) na conexão. Enquanto 
a luz continua a incidir na célula, o fluxo de elétrons manter-se-á. A intensidade 
da corrente gerada variará proporcionalmente conforme a intensidade da luz 
incidente. 
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Cada módulo fotovoltaico é formado por uma determinada quantidade de 
células conectadas em série. Como se viu anteriormente, ao unir-se a camada 
negativa de uma célula com a positiva da seguinte, os elétrons fluem através 
dos condutores de uma célula para a outra. Este fluxo repete-se até chegar à 
última célula do módulo, da qual fluem para o acumulador ou a bateria. Cada 
elétron que abandona o módulo é substituído por outro que regressa do 
acumulador ou da bateria. O cabo da interconexão entre módulo e bateria 
contem o fluxo, de modo que quando um elétron abandona a última célula do 
módulo e encaminha-se para a bateria outro elétron entra na primeira célula a 
partir da bateria. É por isso que se considera inesgotável um dispositivo 
fotovoltaico. Produz energia eléctrica em resposta à energia luminosa que entra 
no mesmo. 
Deve-se esclarecer que uma célula fotovoltaica não pode armazenar 
energia eléctrica. 
4.3- Principais tipos de células fotoelétricas 
 
As principais tecnologias de fabricação de células fotoelétricas utilizadas 
atualmente. 
• Silício Cristalino (c-Si) 
É a tecnologia mais empregada no mercado atualmente, com uma 
participação de 95% do mercado de células fotoelétricas. Atualmente apresenta 
um rendimento de 15 a 21% em suas células; painéis solares feitos de células 
de silício cristalino tem rendimento de 13 a 17%. 
• Silício Monocristalino (m-Si) 
 
O silício monocristalino é o material mais usado na composição das 
células fotovoltaicas, atingindo cerca de 60% do mercado. A uniformidade da 
estrutura molecular resultante da utilização de um cristal único é ideal para 
21 
 
 
 
potenciar o efeito fotovoltaico. As células monocristalinas foram as primeiras a 
serem elaboradas a partir de um bloco de silício cristalizado num único cristal. 
Apresentam-se sob a forma de placas redondas, quadradas ou pseudo 
quadradas Contudo, apresentam dois inconvenientes: 
· Preço elevado; 
· Elevado período de retorno do investimento. 
 
• Silício Policristalino (p-Si) 
 
O silício policristalino, constituído por um número muito elevado de 
pequenos cristais da espessura de um cabelo humano, dispõe de uma quota 
de mercado de cerca de 30%. As descontinuidades da estrutura molecular 
dificultam o movimento de elétrons e encorajam a recombinação com as 
lacunas, o que reduz a potência de saída. O processo de fabricação é mais 
barato do que o do silício cristalino. 
• Silício Amorfo (a-Si) 
As células amorfas são compostas por um suporte de vidro ou de outra 
matéria sintética, na qual é deposta uma camada fina de silício (a organização 
dos átomos já não é regular como num cristal). O rendimento deste tipo de 
células é mais baixo do que nas células cristalinas mas, mesmo assim, a 
corrente produzida é razoável. 
A sua gama de aplicações são os pequenos produtos de consumo como 
relógios, calculadoras, mas podem também ser utilizadas em instalações 
solares. Apresentam como vantagem o fato de reagirem melhor à luz difusa e à 
luz fluorescente e, portanto, apresentarem melhores desempenhos a 
temperaturas elevadas. 
Participação de cerca de 3,7% do mercado de células fotoelétricas, tem 
rendimento de cerca de 7%. 
 
 
 
22 
 
 
 
• CIGS 
Nome comercial para células de filme fino fabricadas com Cu(In,Ga)Se2. 
Participação de 0,2% do mercado de células fotoelétricas e rendimento de 
13%. Atualmente sofre problemas com o abastecimento de índio para sua 
produção, visto que 75% de todo o consumo do material no mundo se dá na 
fabricação de monitores de tela plana, como LCDs e monitores de plasma. 
• Arsenieto de Gálio (GaAs) 
Atualmente é a tecnologia mais eficinte empregada em células solares, 
com rendimento de 28%. Porém, seu custo de fabricação é extremamente alto, 
tornando-se proibitivo para produção comercial, sendo usado apenas em 
painéis solares de satélites artificiais. 
• Telureto de Cádmio (CdTe) 
Participação de 1,1% do mercado de células fotoelétricas, é uma 
tecnologia que emprega filmes finos de telureto de cádmio. Apresenta pouco 
apelo comercial devida à alta toxicidade do cádmio. 
4.4- Aplicações dos Paineis Solares 
 
4.4.1- Aplicações de Baixa Potência 
 
Os painéis solares contribuem ainda muito pouco para a produção 
mundial elétrica, o que atualmente se deve ao custo por watt ser cerca de dez 
vezes maior que o dos combustíveis fósseis. Tornaram-se rotina em algumas 
aplicações, tais como as baterias de suporte, alimentação de boias, antenas, 
dispositivos em estradas ou desertos, crescentemente em parquímetros e 
semáforos, e de forma experimental são usados para alimentar automóveis em 
corridas como a World Solar Challenge através da Austrália. Programas em 
larga escala, oferecendo redução de impostos e incentivos, têm rapidamente 
23 
 
 
 
surgido em vários países, entre eles a Alemanha, Japão, Estados Unidos e 
Portugal. 
4.4.2- Painéis solares no espaço 
 
Provavelmente o uso mais bem sucedido de painéis solares é em 
veículos espaciais, incluindo a maioria das naves que orbitam a Terra e Marte, 
e naves viajando rumo a regiões mais internas do sistema solar. 
Atualmente, a energia solar, além de usada para propulsão, tem sido 
utilizada em satélites artificiais que orbitam outros planeta s. Como exemplo, 
as sondas Magellan em órbita de Vénus, e a Mars Global Surveyor, de Marte 
fazem uso da energia solar, da mesma forma que muitos artefatos que orbitam 
a Terra, como o Telescópio Espacial Hubble. Para missões futuras, é 
desejável reduzir a massa dos painéis solares e aumentar a potência gerada 
por unidade de área. Isto reduzirá a massa total da nave, e possibilitará 
operações a distâncias maiores do Sol. A sonda espacial Rosetta, lançada em 
2 de março de 2004, usará painéis solares nas proximidades de Júpiter (5,25 
UA); anteriormente, o uso mais distante de painéis solares foi com a 
espaçonave Stardust, à distância de 2 UA. 
 
4.5- Características técnicas dos módulos 
 
A norma européia Standard EN 50380 especifica quais as características 
técnicas que os fabricantes devem apresentar nas folhas descritivas das 
características dos módulos fotovoltaico. Nem todos os fabricantes respeitam 
esta norma, não fornecendo todas as características técnicas que a norma 
impõe, que são: 
· Potência nominal de pico; 
· Tensão no ponto de potência máxima; 
· Corrente no ponto de potência máxima; 
· Tensão em circuito aberto; 
· Corrente em curto-circuito; 
24 
 
 
 
· Coeficiente de variação da tensão em função da temperatura; 
· Coeficiente de variação da corrente em função da temperatura. 
 
Estes valores são vitais para se poderem realizar estimativas da 
quantidade de energia gerada, bem como verificar a compatibilidade de ligação 
com outros componentes do sistema fotovoltaico. Todos estes valores são 
obtidos em condições de teste. 
O coeficiente de temperatura é muito importante porque em dias em que o 
valor de radiação é elevado, a temperatura nas células aumenta, podendo 
chegar aos 70ºC, causando uma redução do rendimento. Por outro lado a 
baixas temperaturas, o valor de tensão em circuito aberto aumenta, colocando 
em risco o estado da célula fotovoltaica. 
As característicasconstrutivas dos módulos também devem ser 
evidenciadas, nomeadamente: 
· Dimensões (Comprimento e largura); 
· Espessura; 
· Peso. 
As características construtivas mencionadas anteriormente são de 
crucial importância para a realização do projeto, porque estes dados permitem-
nos escolher as estruturas de suporte e o espaço que os módulos vão ocupar. 
 
4.6- Instalação 
a) Os painéis devem ser fixados em locais que tenham total exposição à luz 
solar durante todo o período diurno. 
 
b) A fixação deve ser feita em suportes ou perfis preferencialmente metálicos e 
fortemente fixados para receber ventos e tempestades. Recomenda-se o 
aterramento do suporte. 
c) A face de exposição do painel deve estar voltada para o Norte geográfico (no 
hemisfério sul) e sua inclinação entre 25º a 30º. 
 
25 
 
 
 
 
Figura 2- Inclinação dos painéis 
 
d) Não é recomendável inclinações abaixo de 15º para não permitir o acúmulo 
de sujeira. 
 
e) O cálculo de inclinação é: Inclinação = Latitude + (Latitude/3) A precisão não 
é rigorosa, portanto pode ser ajustado por aproximação. 
 
f) Os painéis são fornecidos com a furação adequada para sua fixação. Não 
faça novos furos para não enfraquecer a estrutura ou permitir a oxidação. A 
garantia também não cobre painéis adulterados. 
 
g) É recomendado deixar um espaço entre a superfície de fixação e o painel 
para prover de circulação ar. A ventilação é importante para manter 
temperaturas mais baixas e evitar a condensação de umidade na parte traseira 
do mesmo. 
 
h) Painéis podem ser interligados em série ou paralelo, obedecendo à Lei de 
Ohm, ou seja, quando interligados dois ou mais unidades em paralelo (pólo 
positivo com pólo positivo e negativo com negativo) a tensão não se altera, 
mas a corrente é somada. 
Quando interligados em série (une-se o pólo positivo de um painel ao 
pólo negativo do outro e toma-se o pólo negativo de um e o pólo positivo do 
outro para a saída) a tensão se multiplica e a corrente permanece inalterada. 
 
i) Quando ligados em série, todos os painéis devem ter a mesma característica 
e tipo. Quando ligados em paralelo, esta regra não é rigorosa, porém é 
recomendável a instalação de diodos para proteção e equalização das cargas. 
26 
 
 
 
 
Fiação: 
a) A fiação deve obedecer às Normas Técnicas da ABNT para instalações 
elétricas. Utilize sempre seções de fios com diâmetros iguais ou superiores ao 
recomendado, evitando perdas ou aquecimento que podem provocar curtos e 
incêndios. 
 
b) Para conexão com bateria é sempre recomendável o uso de controladores 
de carga e descarga. 
 
c) Utilize terminais adequados para as conexões. Evite emendas de fios. 
 
d) Em corrente contínua um dos fios sempre será positivo e o outro negativo, 
chamado de polaridade. A inversão destes fios (exceto em ligações em série) 
sempre gerará problemas ou danos aos equipamentos. Utilize cores diferentes 
para cada pólo e preste sempre atenção à conexão “+” ou “-“ e à cor dos fios. 
 
e) Os painéis acima de 10W são fornecidos com caixa de conexão, utilizadas 
para a conexão dos fios e de outros painéis. O acesso à parte interno da caixa 
é feito removendo se os dois parafusos da tampa.Internamente os painéis 
acima de 
46W já possuem diodo de bypass e estão configurados para a tensão de 12 
Volts. Não há necessidade de alterar a pré-configuração exceto em aplicações 
especiais. Os terminais para a conexão dos fios estão polarizados com os 
sinais “+” e “-“.Há quatro tipos de caixas de conexão para modelos de painéis 
diferentes. 
 
f) Para conectar painéis isolados ao controlador, a uma distância não superior a 
10 metros, recomenda-se fiação conforme abaixo: 
 
 
 
 
27 
 
 
 
Tabela 1- Espessura de fio para sistema solar a 12 Vdc 
TABELA DE ESPESSURA DE FIO PARA SISTEMA SOLAR A 12 Vdc 
Bitola 
mm2 
1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 
Corrente 
(A) Distância em metros 
1 32 51 81 130 205 325 517 652 822 1308 1650 
2 16 26 40 64 102 163 259 326 411 654 825 
4 8 13 20 33 51 81 129 163 205 327 412 
6 5 8 14 22 34 54 86 109 137 218 275 
8 4 6 10 16 26 41 65 82 103 164 206 
10 3 5 8 13 20 33 52 65 82 131 165 
15 2 3 5 8 14 22 34 43 55 87 110 
20 - 2 4 6 10 16 26 33 41 65 83 
25 - - 3 5 8 13 21 26 33 52 66 
30 - - 2 4 7 11 17 22 27 44 55 
35 - - - 3 6 9 15 19 23 37 47 
40 - - - - 5 8 13 16 20 33 41 
45 - - - - 4 7 11 14 18 29 37 
50 - - - - 3 6 10 13 17 26 33 
 
4.6.1- Associação de células 
Nas condições normalizadas STC (1000W/m² ; 25°C ; A M1.5), a 
potência máxima para uma célula de silício de 10 cm², é de cerca de 1,25 W 
que é uma potência demasiado baixa para a maior parte das utilizações 
domésticas ou industriais. Desta forma, os geradores fotovoltaicos industriais 
são realizados através de associações série e/ou paralelo de um grande 
número de células elementares. Estes agrupamentos são apelidados de 
módulos e, posteriormente, de painéis. 
A associação de células deverá ser realizada respeitando critérios 
precisos de forma a que não existam desequilíbrios durante o funcionamento 
das fotopulhas. Apesar de serem escolhidas células que, teoricamente, são 
idênticas, as numerosas células que constituem um painel apresentam, 
forçosamente, pequenas diferenças inevitáveis aos processo de construção e 
ficarão sujeitas a condições de luminosidade e temperatura não uniformes no 
seio de um painel. 
28 
 
 
 
A associação em série de várias células aumenta a tensão aos seus 
terminais, mantendo a corrente, enquanto que a associação em paralelo 
aumenta a corrente aos terminais da associação, mantendo a tensão. 
4.6.1.1- Associação série 
Num agrupamento ligado em série, as células são atravessadas pela 
mesma corrente e a característica resultante deste agrupamento é obtida pela 
adição das tensões aos terminais das células, para um mesmo valor de 
corrente. 
 
Figura 3-Associação de células em série 
 
4.6.1.2- Associação paralela 
Num agrupamento ligado em paralelo, as células estão submetidas à 
mesma tensão e as intensidades de corrente adicionam-se: a característica 
resultante obtém-se por adição de correntes, para um mesmo valor de tensão. 
A maior parte dos módulos comercializados para aplicações a 12 V, são 
compostos por 36 células de silício cristalino ligadas em série. 
 
Figura 4- Associação de células em paralelo 
 
A maior parte dos módulos comercializados para aplicações a 12 V, 
são compostos por 36 células de silício cristalino ligadas em série. 
4.7- Manutenção dos Painéis 
 Os painéis solares requerem manutenção mínima. Para remover a 
poeira ou depósito de sólidos acumulado limpe-os somente com água e uma 
esponja não abrasiva ou pano. Detergente ou sabão neutros podem ser usados 
29 
 
 
 
para remover substâncias mais contaminastes. É recomendável uma inspeção 
a cada seis meses ou anual para averiguar terminais e apertos. 
5.0- INVERSORES 
Muitos equipamentos elétricos, principalmente eletrodomésticos, estão 
disponíveis apenas em corrente alternada, usualmente na faixa de 127 V e 220 
V – 60 Hz. O mercado ainda não disponibiliza em corrente contínua toda a 
gama de equipamentos que podem ser usados em sistemas fotovoltaicos, tais 
como televisores, DVD, etc. A função do inversor é transformar a energia 
elétrica contínua das baterias em energia elétrica alternada adequada para 
estes equipamentos. Usualmente trabalham com tensões de entrada de 12 ou 
24 ou 48 Vcc e convertem para 120 ou 240 Vca na freqüência de 60 Hz. Outra 
vantagem de se trabalhar com inversores é que se eleva o nível de tensão de 
trabalho reduzindo-se o diâmetro dos cabos elétricos e as perdas ôhmicas já 
que se trabalha com correntes menores. 
 
5.1- Forma de onda dos Inversores 
Existem inversores que apresentam na saída uma forma de onda semi-
senoidal, outros trabalham com uma forma de onda senoidal modificada ou 
mesmo com onda quadrada. Quanto mais senoidal é a forma da onda maior é 
a qualidade do inversor,menor o nível de distorção e maior o custo. 
Permite usar eletrodomésticos e equipamentos industriais a partir de 
baterias. Pode ser de tecnologia clássica, de tecnologia HF ou mista; pode 
gerar onda quadrada, semi-senóidal ou senóidal. 
5.1.1- Tecnologia clássica, onda quadrada 
A onda quadrada é a forma mais simples de corrente alternada. Era a 
única economicamente acessível antes da chegada do transistor e da 
tecnologia HF. Para inversores 115VCA-60Hz, a corrente passa sem transição 
de -115V a +115V e vice-versa 60 vezes por segundo (ver gráfico em baixo). É 
óbvio que o valor máximo da corrente (valor de pico) fica limitado a 115V. 
30 
 
 
 
Inconvenientes : 
1. Peso. Inversores dessa tecnologia usam um 
transformador BF (baixa freqüência) muito pesado. 
2. Não pode alimentar motores. O torque de partida de 
um motor monofásico depende do valor do pico da 
onda (162V na onda senóidal de 115VCA). O valor de 
pico da onda quadrada, limitado a 115V, não permite 
dar partida a motores. 
3. Distorção harmônica (mede,em %, a diferença entre a 
forma de uma onda e a da senóide pura de mesmo 
valor). No caso da onda quadrada, a distorção 
harmônica é máxima. Isso é incompatível com 
inúmeras aplicações; gera ruídos, aquecimentos e 
funcionamentos defeituosos. 
4. O rendimento é baixo : da ordem de 50%. 
 
Com o desenvolvimento da tecnologia HF, na última década, os inversores 
"quadrados" estão desaparecendo do mercado. 
 
5.1.2- Tecnologia HF, onda semi-senóidal 
 
A onda semi-senóidal (também chamada senóide modificada ou quase 
senóide) tem uma forma intermediária entre a onda quadrada e a onda 
senóidal pura (ver gráfico em baixo). Todas as vantagens da tecnologia HF 
vêm da permanência do sinal no valor zero cada vez que o sinal muda de 
sentido. Isso permite reduzir drasticamente a distorção harmônica, aumentar o 
valor de pico até o da senóide pura, e aumentar consideravelmente o 
rendimento. Dessa forma, quase todos os inconvenientes da onda quadrada 
desaparecem. 
Os inversores de tecnologia HF (de high frequency = alta freqüência) e de 
onda semi-senóidal são atualmente os mais populares por ser baratos, leves, 
31 
 
 
 
de fácil manuseio, e atender a maioria das necessidades domésticas e 
profissionais de pequeno porte. 
5.1.3- Tecnologia mista, onda semi-senóidal 
 
A tecnologia mista consista em utilizar a tecnologia BF (com transformador 
pesado) na entrada do inversor e a tecnologia HF na saída para obter uma 
onda semi-senóidal. Isso permite mais flexibilidade, mais facilidade técnica e 
custos menores na hora de fabricar inversores-carregadores. 
5.1.1- Tecnologia HF, onda senoidal 
Senóide pura se diz de uma onda contínua de uma freqüência só, seja : de 
distorção harmônica nula (gráfico em baixo). É a forma da corrente distribuída 
pelas redes públicas. Todos os equipamentos elétricos previstos para ser 
alimentados por essas redes foram projetados de acordo com essa forma de 
onda. É com inversores de onda senóidal que aparelhos eletro-eletrônicos têm 
o seu desempenho máximo. 
Inversores de onda senóidal são altamente sofisticados e, como 
conseqüência, são mais caros que os de onda semi-senóidal. São destinados 
mais especificamente à alimentação de aparelhos sensíveis que não 
funcionam, ou não funcionam corretamente, com onda semi-senóidal, tais 
como aparelhos de regulação de laboratório, equipamentos aeronáuticos, 
aparelhos de teste, certos aparelhos de som ou vídeo, entre outros. 
Inversores de onda senóidal não geram ruídos ou distorções em aparelhos 
de som, vídeo, DVD e estéreo. É a solução ideal para os mais exigentes. Além 
disso, proporcionam partidas suaves a motores e evitam aquecimentos 
indesejáveis ou zumbidos desagradáveis. Também, não geram parasitas 
eletromagnéticos que poderiam interferir com outros equipamentos, em 
aeronaves, por exemplo. 
 
32 
 
 
 
5.2- Como escolher o seu inversor 
 
Sendo definido o tipo de inversor que convém a seu uso, é necessário 
saber a potência requerida pelos aparelhos que você quer alimentar através do 
inversor. Os eletrodomésticos geralmente comportam uma etiqueta onde está 
escrita a potência (em Watt) ou a corrente (em Ampère) que consumem (nesse 
último caso, basta multiplicar os Ampères pela tensão, 115 ou 230VCA, para 
saber a potência do aparelho). Também é preciso considerar a potência de 
entrada do aparelho e não a sua potência de saída, da mesma forma, para 
alimentar motores monofásicos de indução. 
Potência (Watt) Aplicações específicas Aplicações gerais 
150 / 175 
TV 14", notebook, celular, 
lâmpadas PL ou 
incandescentes, games, 
instrumentos de música, 
equipamentos de satélite, 
barbeador, ventiladores 
pequenos 
Eletrodomésticos leves 
: liquidificador, 
batedeira, ventilador, lâmpadas 
PL e incandescentes, 
barbeador, ferro de frisar 
cabelo, 
Eletrodomésticos médios 
: secador de cabelo, 
máquina de café, torradeira, 
aspirador de pó, 
Eletrodomésticos pesados 
: forno de micro-
ondas, refrigerador e freezer 
grandes, lavadora e secadora 
de roupas, lavadora de louças, 
forno elétrico, motores até 
1/2HP, ar condicionado até 
13500 BTU. 
Ferramentas elétricas de mão 
: serra circular e tico-tico, 
furadeira, lixadeira, 
esmerilhadeira, politriz, 
pequeno compressor de ar, 
250 / 400 
TV 29", 2 vídeos, 
computador de 
mesa+impressora, 
pequenos ele_ 
_trodomésticos, furadeira, 
ferro de soldar, máquina de 
costura, frigobar (somente o 
PW 250), 
600/700 
eletrodomésticos leves, 
ferra_ mentas elétricas de 
mão, aparelhos eletrônicos, 
refrigerador até 1/8HP, até 3 
vídeos, 
800 / 1200 
Eletrodomésticos 
leves/médios, ferramentas 
elétricas de mão, aparelhos 
eletrônicos, pequeno forno 
de micro-ondas, refrigerador 
e freezer até 1/6HP, linha de 
até 8 computadores 
33 
 
 
 
 
Através de um inversor, é necessário escolher a potência do mesmo de 
acordo com a potência de pico do motor e não pela potência contínua (motores 
de indução, os mais comuns, precisam de uma corrente muito alta na partida, 
durante uma fração de segundo. Se o inversor não conseguir "passar" esse 
pico, o motor não funciona mesmo se a sua potência nominal contínua - a 
única revelada pelo fabricante - é bem inferior à potência do inversor). 
6.0- CONTROLADORES DE CARGA 
Quando um equipamento é ligado à bateria, a quantidade de energia 
elétrica armazenada nela vai diminuindo à medida que o tempo vai se 
passando. Para evitar que a bateria se descarregue por completo nos períodos 
longos sem insolação e de grande consumo, ou seja, tenha uma descarga 
profunda, é conveniente instalar um controlador de carga. Este acessório 
monitora a carga da bateria e impede que a mesma se descarregue 
completamente, aumentando a sua vida útil. 
Já em períodos de grande insolação e pequeno consumo de energia, a 
bateria tende a se carregar em excesso, aumentando a sua tensão e reduzindo 
a sua vida útil. O controlador de carga evita este excesso desconectando o 
módulo. 
A proteção do painel solar e os equipamentos conectados ao sistema 
contra curto circuito, inversão de polaridade e falhas que possam ocorrer, onde 
porventura, pode comprometer o funcionamento de todo o sistema. 
1500 / 1750 
Eletrodomésticos médios, 
ferra_ mentas elétricas de 
mão, aparelhos eletrônicos, 
forno de micro-ondas 
comum, refrigerador e 
freezer até 1/3HP, ar 
condicionado até 7500 BTU 
cortadeira de grama, 
Aparelhos eletrônicos: 
 TV, vídeo, som, 
games, instrumentos musicais, 
equipamento de satélite, 
computador, impressora, 
máquina de fax, máquina de 
escrever, 
 
3000 
Eletrodomésticos pesados, 
ferra_ mentas elétricas de 
bancada, aparelhos 
eletrônicos 
Tabela 2- Aplicações do inversor considerando a potencia 
34 
 
 
 
O controlador de carga mede a tensão da bateria e protege-a contra a 
possibilidadede sobrecargas. Isto pode ser conseguido através de: 
1. Desligar o gerador fotovoltaico quando é ultrapassada a tensão 
máxima de carga, conforme acontece nos controladores série, ou 
2. Estabelecimento de um curto-circuito no gerador fotovoltaico através 
de um controlador "Shunt" 
 
Ou 
3. Ajuste da tensão através de um controlador de carga MPP. 
 
6.1- Instalação 
 
Recomenda-se a instalação dos controladores o mais próximo possível 
das baterias, para não provocar perda na fiação e em local à sombra e 
ventilado. Os controladores fazem a compensação de carga conforme a 
temperatura do ambiente e se colocados ao sol podem provocar leituras irreais 
do sistema. Cuidado deve ser tomado com a ligação dos pólos negativo e 
positivo, para não queimar o fusível de proteção. Os painéis e controladores 
possuem diodos e componentes de proteção ao circuito, todavia os outros 
equipamentos conectados podem não ter e estarão sujeitos a danos. 
7.0- BATERIAS ESTACIONÁRIAS 
A tecnologia dos módulos solares pode ser programada para fazer a 
transformação da energia solar em energia elétrica até mesmo em dias 
chuvosos ou nublados com o uso de baterias para energia solar. Em dias mais 
claros de sol intenso, a energia captada será máxima, já em dias nublados, 
com pouca luminosidade, a captação de energia solar será bem menor, mas 
em ambos os casos, há produção de energia. 
35 
 
 
 
 As baterias solares armazenam a energia solar para usos posteriores. 
Somente com o uso das placas solares, a energia solar captada só poderá ser 
convertida e utilizada no momento em está sendo feita a conversão da energia 
solar em elétrica. Daí a importância das baterias. Além disso elas mantém o 
equilíbrio dessa energia, impedindo que fatores climáticos interfiram no uso 
dessa energia. Por exemplo, impede que variações de energia aconteçam em 
caso de chuva ou de nuvens passageiras, por exemplo, que sem o uso das 
baterias provocariam baixas na energia e até o impedimento do uso de 
aparelhos. 
Sistemas solares podem utilizar baterias convencionais, todavia, é 
recomendável o uso de baterias desenvolvidas especificamente para este uso. 
As vantagens das baterias de descarga profunda são grandes sobre as 
convencionais: 
· Regulagem por válvulas 
· Vida útil maior do que as convencionais, quando aplicadas em sistemas 
solares. 
· Alta confiabilidade 
· Alta densidade de energia 
· Livres de manutenção 
· Baixa resistência na recarga 
· Permitem até 90% de descarga 
Temperatura de trabalho de - 15º a + 45º C. 
 
NÃO É RECOMENDÁVEL: 
• Instalar sistema solar com baterias automotivas, por estas não 
serem projetadas para uma descarga contínua e constante. Em geral as 
baterias automotivas proporcionam alta corrente no inicio e reduzem a 
potencia rapidamente se a descarga for contínua. A resistência na recarga 
também é mais alta e a vida útil fica comprometida em caso de descargas 
profundas. 
36 
 
 
 
• Que baterias trabalhem com menos de 50% de sua carga 
(exceto as de tecnologia spirall-cell) e quando há este risco, o numero de 
baterias deve ser aumentado. 
• NUNCA INSTALE BATERIA em painel solar SEM O 
CONTROLADOR DE CARGA, sob o risco de perda da bateria e perigo de 
explosão e/ou incêndio. 
É RECOMENDÁVEL: 
• Na instalação é recomendável o uso de fusíveis, disjuntores 
ou diodos para proteção. 
• Trabalhe com baterias de descarga de ciclo profundo, com 
sistema de vasos selados onde o vapor é recuperado e recirculado no 
acumulador. 
• Combinar baterias da mesma marca e capacidade. 
• Sistemas solares podem utilizar baterias convencionais, todavia, é 
altamente recomendável o uso de baterias desenvolvidas especificamente para 
este uso. As vantagens das baterias de descarga profunda são grandes sobre 
as convencionais: 
� Regulagem por válvulas 
� Vida útil maior do que as convencionais, quando 
aplicadas em sistemas solares. 
� Alta confiabilidade 
� Alta densidade de energia 
� Livres de manutenção 
� Baixa resistência na recarga 
� Permitem até 90% de descarga 
� Temperatura de trabalho de - 15º a + 45º C. 
 
37 
 
 
 
7.1- Princípio de funcionamento das Baterias 
 
O elemento básico de uma bateria é um conjunto de duas placas, de 
composições diferentes, mergulhadas num líquido apropriado ( o eletrólito ) e 
mantidas afastadas uma da outra por um separador de material isolante porém 
poroso de modo que deixasse passar os íons SO4 e H2 e conseqüentemente a 
corrente elétrica. 
O material ativo da placa positiva é o peróxido de chumbo PbO2. O 
material ativo da placa negativa é o chumbo metálico Pb sob forma esponjosa. 
O eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico SO4H2 e água H2O. 
A dissimetria química entre as duas placas de materiais diferentes gera 
uma tensão( voltagem ) de aproximadamente 2 Volts. 
 
Figura 5- Princípio de funcionamento da bateria 
 
 
A. Grelha 
A grelha é uma alma metálica retangular, usada para suportar os 
materiais ativos da bateria e a conexão que permite a passagem da corrente 
para o circuito externo ( o chumbo esponjoso e o peróxido de chumbo não têm 
resistência mecânica ). 
Existem duas famílias de grelhas, dependendo do material usado para 
sua fabricação : 
38 
 
 
 
- grelha chumbo/antimônio : usada nas baterias automotivas, provoca 
um consumo de água significativo, 
- grelha chumbo/cálcio : mais moderna. 
A grande vantagem da grelha chumbo/cálcio é a redução drástica do 
consumo de água, permitindo assim a construção de baterias seladas ( que 
não requerem água ). 
B. Placas 
Uma grelha empastada com o material ativo torna-se uma “placa”. A 
ligação íntima da grelha e do material ativo é uma operação bastante difícil mas 
extremamente importante, já que a vida da bateria depende muito da sua 
qualidade. 
As placas positivas são “carregadas” com peróxido de chumbo, uma 
pasta de cor marrom. As placas negativas são carregadas com chumbo 
esponjoso, de cor cinza. 
C. Elementos 
O elemento é a unidade de base da bateria. Vários elementos, sempre 
em número par, constituem uma bateria. Uma bateria 12V é composta por 6 
elementos ligados em série, uma bateria 24V de 12 elementos ligados em 
série. 
Um elemento é constituído pelo mesmo número de placas negativas e 
positivas alternadas. Para evitar que as placas de polaridade diferente 
entrassem em curto, cada placa é separada das demais por um separador de 
material isolante, porém poroso para permitir a circulação do eletrólito e dos 
íons. 
Todas as placas da mesma polaridade são ligadas entre se por um 
conector que, ligado ao conector da polaridade oposta do elemento vizinho, 
constituirá afinal um pólo da bateria (ligação em série). 
Sendo as placas ligadas em paralelo, a tensão de um elemento é 2 
Volts. O que varia em relação ao sistema inicial de duas placas é a capacidade 
em Ampères, que depende do número de placas dentro do elemento. 
Uma bateria automotiva, cuja função principal é gerar uma corrente de 
alta intensidade ( amperagem, até 500A ) para dar partida ao motor, 
39 
 
 
 
necessitará muito mais placas por elemento que uma bateria de serviço 
destinada a gerar algumas dezenas de Ampères. Daí os dois tipos de bateria 
mais comuns : a bateria automotiva e a bateria de reserva de energia. 
 
D. Caixa 
A caixa da bateria, geralmente de polietileno, está dividida em células 
independentes, cada uma para um elemento de 2V. A tampa evidencia os dois 
pólos ( POS + e NEG - ) e os orifícios para completar o nível do eletrólito em 
cada célula. As baterias seladas não têm esses orifícios mas sim uma válvula 
para a saída ocasional de hidrogênio e vapor de água. 
E. Eletrólito 
A composição do eletrólito ( bateria carregada) é a seguinte : 
– ácido sulfúrico SO4H2 : 36% em peso 
– água H2O : 64% em peso 
sendo a densidade 1,27. 
 
8.0- DIMENCIONAMENTO DE SISTEMAS BÁSICOS 
 
O dimensionamento do sistema solar é simplesquando se aplica uma 
voltagem e alguns pontos de consumo. O conhecimento básico de alguns 
valores e grandezas são necessários para tal: 
• Volt (V) é usado para medir Tensões. 
• Ampère (A) é usado para medir Corrente. 
• Watt (W) é utilizado para medir a potência e é o resultado 
da multiplicação de tensão pela corrente: 
W = V x A 
Desta forma, tendo dois valores de grandeza, poderemos calcular o 
terceiro. 
Outras medidas encontradas em sistemas solares são: 
• Wp = Watt de pico: é a máxima potência obtida em 
condições ideais. 
40 
 
 
 
• Wh = Watt hora: a potencia gerada ou consumida por hora. 
É normal em geração de energia se determinar o total gerado em um 
período de tempo. 
• Ap = Ampère de pico: é a corrente máxima obtida em uma 
condição ideal. 
• Ah = Ampère hora: a corrente máxima obtida ou consumida 
em uma hora. 
Faça a relação de todos os equipamentos, luzes, etc..., que pretende 
ligar ao sistema, verifique o consumo em Watts e a quantidade de horas que 
cada um ficará ligado por dia. 
Multiplique os valores totais de consumo pelas horas de uso. Some 
os resultados e obtenha a demanda diária de energia, ou seja, o valor em 
Watt x dia. 
 
Exemplo1: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclui-se que o sistema deverá gerar um mínimo de 4.500 Watts 
por dia para a aplicação. 
Quando o consumo não for regular, tais como residências de final 
de semana, é preferível trabalhar com o valor de demanda mensal e depois 
dividir por 30. 
 
 
Relação de consumo em Watts 
Qt Equipamento 
Consumo W 
horas de uso/dia Consumo W por dia 
unitário total 
10 Lâmpadas dicróicas 1 10 10 100 
20 Lâmpadas externas 8 160 12 1920 
1 Televisor 120 120 6 720 
1 Geladeira 220 220 8 1760 
Total do consumo W/dia 4500 
Tabela 3- Relação de consumo e Wats 
41 
 
 
 
8.1- Dimensionamento do Painel Solar 
 
A escolha do painel solar é feita através de sua capacidade de geração 
em Ah. 
Com o valor da potencia exigida em Watts por dia, divida o valor pela 
tensão do sistema (ex.:12 ou 24 V) e obterá a corrente/dia necessária: 
A = W / 12 ou 24 
O resultado deve ser novamente dividido pelo tempo médio de 
insolação. (Ex.: 6 horas é a média para a posição geográfica do Brasil). 
 
Figura 6-Mapa de índice de insolação no Brasil 
 
Com o valor em Ah encontrado, escolha o painel que se iguala ou 
supera este valor na tabela de painéis. 
Para se obter uma quantidade alta de energia, utiliza-se da 
associação de vários painéis que, uma vez interligados, fornecem a 
potencia necessária de geração elétrica. 
A escolha do painel solar deve ser feita escolhendo-se um ou mais 
painéis semelhantes que, sozinho ou reunido darão a potencia maior e 
mais próxima do valor Watt / dia encontrado. 
42 
 
 
 
 
A associação de painéis é recomendada somente para painéis com 
potencia e características elétricas semelhantes. 
Como respondem à Lei de Ohm, com a associação obtemos: 
 
• A cada painel adicionado, a soma das correntes [I], se 
conectarmos um painel a outro em PARALELO (positivo com positivo e 
negativo com negativo). 
• A soma das tensões [V] em cada painel adicionado, quando 
conectamos um painel a outro em SÉRIE (positivo com negativo). 
 
Consequentemente podemos associar e ter um sistema em múltiplos 
de tensões (12V / 24V / 48V ... 96V, 108V, etc.); E com múltiplos de 
corrente. 
 
Quanto a instalação é recomendável que o local não tenha 
sombreamento durante todo o dia e esteja o mais próximos do local de 
consumo. Os painéis podem ser fixados em telhados, lajes, postes, etc. e 
preferencialmente utilizando suportes específicos para isso. 
Sua direção deve sempre estar voltado para o Norte geográfico. 
Não utilize uma inclinação inferior a 10º para não acumular sujeira no 
painel. 
Os painéis solares geram eletricidade em corrente contínua (igual ao 
que é gerado em automóveis) e fornecem a energia polarizada, ou seja, um 
pólo é POSITIVO (+) e o outro pólo é NEGATIVO (-}. Em sua grande 
maioria, são fabricados para atender a uma tensão de 12 ou 24 Volts 
nominal. 
Exemplo: Estando na média de 6h de insolação: 
 
4500 Watts / 6 = 750Wh 
43 
 
 
 
 
Será necessário gerar 750 Watts por hora para suprir o consumo de 
um dia. Seu sistema deverá ter no mínimo tal capacidade. 
 
8.2- Dimensionamento do Controlador de Carga 
 
O controlador de carga é definido pela tensão de trabalho dos 
módulos e pela corrente a ser exigida no sistema. A capacidade do 
controlador deve superar a corrente dos painéis ou do consumo, naquele 
que for maior: 
Verifique a tabela do painel solar e sua corrente. Obtenha o total, 
levando em consideração a associação dos painéis, uma vez conectados. 
 
Verifique a corrente máxima exigida pelos equipamentos que serão 
ligados ao sistema solar. Defina o controlador pelo maior valor encontrado 
(painel ou consumo). 
Caso a corrente total supere a capacidade do controlador, 
considere a possibilidade de dividir a sua instalação em duas ou mais 
linhas de fornecimento de energia, executando o mesmo principio de 
balanceamento de carga de uma instalação elétrica convencional. 
 
Exemplo: Supondo que o consumo diário representasse 750W 
hora/pico, divide-se este valor pela tensão do sistema (Ex.: 12 ou 24 Volts) 
e obtém-se a corrente pico necessário para escolher o controlador: 
 
 750 W / 12 = 62,5A 
750W / 24 = 31,25 A 
 
Como se vê, em uma instalação de 12V será necessário a divisão 
da carga em três controladores de 30A + 20A +20A = 70A; 
Ou em 24 Volts, uma possível composição seria controlador de 20A 
e outro de 30A = 50A. 
44 
 
 
 
 
Não é recomendável instalar sistemas que trabalhem em alta corrente, 
exceto em aplicações específicas; Tais sistemas são exponencialmente mais 
caros e requer muito mais cuidado com equipamentos, segurança e são 
potencialmente perigosos. Utilize o balanceamento de carga, dividindo a 
potencia total em barramentos, no padrão semelhante ao utilizado em 
edificações. 
8.3- Dimensionamento de baterias 
 
Some a corrente (Ampère) produzida pelo(s) painel(is), respeitando 
a regra da associação (Lei de Ohm). Multiplique pelas horas diária de 
insolação e utilize um fator de segurança de 50% a mais. Deste valor 
encontrado, escolha a bateria ou o arranjo de baterias que acumulem essa 
energia. Quanto maior a quantidade de baterias, maior será a autonomia 
de seu sistema. 
 
É conveniente ter a energia excedente acumulada para dias 
chuvosos ou nublados. 
Exemplo: no caso de 12Volts, temos : 
 
4500W/dia / 12V = 375A 
375 + 50% = 562,5 A 
Se escolhermos baterias de 115Ah: 
562 / 115 = 4,8 ou seja 5 baterias. 
 
Multiplique o valor de consumo diário de corrente por 3 (três). 
 
8.4- Dimensionamento dos inversores 
Inversores são utilizados para energizar equipamentos em corrente 
alternada. Procure saber qual a condição de onda os equipamentos podem ser 
ligados. 
45 
 
 
 
Estes equipamentos possuem um fator de eficiência ou potência (FP) 
que é dado em proporção à perda do próprio circuito. Calcule o consumo em 
Wh e compare com a capacidade REAL do inversor (Capacidade em W x FP). 
O inversor deve ter capacidade superior ao consumo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
O consumo de energia é cada vez maior e sua produção 
crescentemente diversificada assim concluiu que a energia elétrica é uma 
dessas diversidades que atenda a requisitos ecológicos. 
 O geradores solares geralmente não produzem altos níveis de tensão ou 
corrente, cujo valor depende da quantidade de módulos expostos, da forma 
que são expostos e do tipo de material que compõem as células dos 
painéis.Dessa forma pode se concluir que o sistema de energia solar autônomo 
não trás vantagens a sistemas com grande demanda tais como: industrias 
,hospitais e demais sistemas.O sistema ligado a rede é uma forma de 
economizar energiade concessionárias e em caso de racionamento pode 
amenizar os efeitos, e a energia excedente das cargas muitas vezes são 
introduzidas a concessionárias aumentando o fluxo energético.No sistema 
híbrido a energia solar atuando em conjunto com outras fontes energéticas 
aumenta também o fluxo energético dos sistemas no qual estão implantados. 
 Por fim conclui-se que o sistema de energia solar é um investimento com 
retorno em longo prazo, uma alternativa vantajosa para locais isolados, onde 
não chega a rede de transmissão das hidroelétricas, mas o mais importante é a 
contribuição para o desenvolvimento sustentável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
 
http://www.sunlab.com.br/dimensionamento.htm 
Pesquisado as: 13:30 13/06/2010 
 
http://www.slideshare.net/Voltaicas/energia-solar-fotovoltaica 
Pesquisado as: 13:25 13/06/2010 
 
http://www.portal-energia.com/dimensionamento-de-sistemas-solares-
fotovoltaicos/ 
Pesquisado as: 13:50 13/06/2010 
 
http://www.ambienteenergia.com.br/index.php/2010/01/energia-solar-
fotovoltaica-e-tema-de-curso-em-sao-paulo/1193 
Pesquisado as: 13:55 13/06/2010 
 
http://www.pipesystem.com.br/Download/download.html 
Pesquisado as: 16:00 13/06/2010 
 
http://www.censolar.es/censol40.htm 
Pesquisado as: 16:10 13/06/2010 
 
http://www.ruadireita.com/energias-renovaveis/info/bateria-para-energia-solar/ 
Pesquisado as: 08:55 26/06/2010 
 
http://rrenergy.pt/index_ficheiros/pvtexto.pdf 
Pesquisado as: 20:05 01/08/2010 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar 
Pesquisado as: 21:35 01/08/2010 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_fotovoltaica 
Pesquisado as: 16:38 02/08/2010 
 
http://www.sunlab.com.br/ 
 
http://www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/tutorial/tutorial_solar.htm 
 
http://www.cm-
seixal.pt/ameseixal/municipe/energiasRenovaveis/documentos/EnergiaSolarFot
ovoltaica.pdf 
 
http://www.projetabrasil.com.br/fotovoltaico/EnergiaSolar.pdf 
 
http://permacoletivo.files.wordpress.com/2008/05/curso-energia-solar-
fotovoltaica.pdf 
48 
 
 
 
www.solenerg.com.br/bateria.htm 
 
http://www.sunlab.com.br/manuais/Manual%20de%20Instalacao%20para%20P
aineis%20Solares.pdf