avaliaÇÃo do potencial de geraÇÃo solar … · uergs - universidade estadual do rio grande do...
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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE GERAÇÃO SOLAR
FOTOVOLTAICA E ANÁLISE EM TEMPO REAL DA
OPERAÇÃO DE UM PAINEL FOTOVOLTAICO
INSTALADO NA CIDADE DE LAJEADO/RS
Gustavo Vinícius Kaufmann
Lajeado, dezembro de 2012
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Gustavo Vinícius Kaufmann
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE GERAÇÃO SOLAR
FOTOVOLTAICA E ANÁLISE EM TEMPO REAL DA
OPERAÇÃO DE UM PAINEL FOTOVOLTAICO
INSTALADO NA CIDADE DE LAJEADO/RS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas do Centro
Universitário UNIVATES, como parte dos requisitos
para a obtenção do título de bacharel em Engenharia
Ambiental.
Área de concentração: Engenharia Ambiental
ORIENTADOR: Prof. MSc. João Vicente Akwa
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Gustavo Vinícius Kaufmann
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE GERAÇÃO SOLAR
FOTOVOLTAICA E ANÁLISE EM TEMPO REAL DA
OPERAÇÃO DE UM PAINEL FOTOVOLTAICO
INSTALADO NA CIDADE DE LAJEADO/RS
A Banca Examinadora abaixo aprova o trabalho de conclusão de curso apresentado ao Centro
de Ciências Exatas e Tecnológicas, do Centro Universitário UNIVATES, como parte da
exigência para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Ambiental.
Orientador:
Prof. MSc. João Vicente Akwa, UNIVATES
Mestre pela UFRGS – Porto Alegre, Brasil
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Odorico Konrad, UNIVATES
Doutor pela Montanuniversität Leoben – Leoben, Áustria
Prof. MSc. João Vicente Akwa, UNIVATES
Mestre pela UFRGS – Porto Alegre, Brasil
Prof. Dr. Elton Gimenez Rossin, UERGS
Doutor pela UFRGS – Porto Alegre, Brasil
Lajeado, dezembro de 2012.
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Dedico este trabalho aos meus pais, em especial pela dedicação e apoio em todos os
momentos difíceis.
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AGRADECIMENTOS
Os meus sinceros agradecimentos aos meus pais, Adair e Loiva, que sempre me
apoiaram e acreditaram que eu poderia sempre alcançar muito mais, e ao meu irmão
Guilherme pelo incentivo e companheirismo.
À minha família que sempre serviu de exemplo em todas as etapas da minha vida.
À minha namorada Juliana pelo carinho, paciência e motivação.
Aos meus amigos que sempre foram parceiros nas horas boas e ruins, e aos que
conquistei durante o curso, pela amizade e pelos momentos de dificuldade e alegria que
passamos juntos nesses seis anos de graduação.
Aos professores do curso de Engenharia Ambiental da Univates pela dedicação,
orientação e conhecimentos compartilhados.
Enfim, a todos que de alguma forma contribuíram para a minha formação, o meu
muito obrigado!
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RESUMO
Os sistemas solares fotovoltaicos estão surgindo como alternativa ao atual modelo de geração
de energia elétrica, fornecendo energia limpa, com pouco impacto ambiental e sem perdas
significativas associadas às redes de distribuição. Portanto, o presente estudo tem por objetivo
obter dados da geração de energia elétrica em tempo real de um painel solar fotovoltaico
instalado na cidade de Lajeado/RS, correlacionando a geração de energia solar fotovoltaica
com dados da radiação solar incidente na cidade, obtidas com o uso de um piranômetro.
Utilizou-se dados de radiação solar incidente coletados no município no período de 2007 a
2012. Estes dados foram tabulados e avaliados estatisticamente. O painel solar fotovoltaico
conta com uma área de 16,5m² e foi instalado no campus da Univates, disposto de modo que
esteja voltado para o norte geográfico e inclinado em um ângulo de 24°, para melhor
aproveitamento da radiação solar incidente ao longo do ano. Ao fim do estudo, obteve-se uma
média mensal de geração de energia de 11 kWh/dia e uma eficiência dos módulos da ordem
de 12,6%.
Palavras-chave: Energia solar fotovoltaica. Energia renovável. Geração de energia elétrica.
ABSTRACT
Solar photovoltaic systems are emerging as an alternative to the current model of electricity
generation, supplying clean energy with little environmental impact and no significant losses
associated to distribution networks. Therefore, this study aims to obtain data from electricity
generation in real time of a photovoltaic solar panel installed in the city of Lajeado/RS,
correlating the generation of solar PV with solar radiation data in the city, obtained with the
use of a pyranometer. It was used data from incident solar radiation collected from 2007 to
2012. These data were tabulated and analyzed statistically. The photovoltaic panel has an area
of 16.5 m² and was installed on the campus of Univates, arranged so that it faces true north
and inclined at an angle of 24 °, for better use of sunlight throughout the year. At the end of
the study, there was obtained an average of power generation of 11 kWh/day and an
efficiency of the modules in the order of 12.6%.
Keywords: Photovoltaic solar energy. Renewable energy. Electric power generation.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Matriz de oferta de energia ...................................................................................... 15 Figura 2 - Lista dos 15 maiores geradores de energia elétrica e a fonte de energia utilizada .. 16 Figura 3 - Gráfico de Gigawatts de potência fotovoltaica instalados no mundo ...................... 19
Figura 4 - Distribuição da radiação solar incidente .................................................................. 21 Figura 5 - Piranômetro com sensor fotovoltaico ...................................................................... 22 Figura 6 - Piranômetro termoelétrico ....................................................................................... 23
Figura 7 - Heliógrafo Campbell-Stokes e cartas de registro .................................................... 23 Figura 8 - Piranógrafo .............................................................................................................. 24 Figura 9 - Radiação solar global diária, média anual ............................................................... 25 Figura 10 - Insolação direta diária, média anual ...................................................................... 26
Figura 11 - Esquematização da junção pn ................................................................................ 29 Figura 12 - Efeito fotovoltaico e junção pn .............................................................................. 30
Figura 13 - Projetos de sistemas isolados ................................................................................. 31 Figura 14 - Sistema híbrido ...................................................................................................... 32 Figura 15 - Sistema conectado à rede ....................................................................................... 33
Figura 16 - Painel solar fotovoltaico ........................................................................................ 34
Figura 17 - Corte esquemático de um módulo fotovoltaico ..................................................... 35 Figura 18 - Associação de módulos em série ........................................................................... 35 Figura 19 - Curvas I x V para conexão em série ....................................................................... 36
Figura 20 - Associação de módulos em paralelo ...................................................................... 36 Figura 21 - Curvas I x V para conexão em paralelo.................................................................. 37 Figura 22 - Ligação dos diodos de proteção em uma associação série-paralelo ...................... 38
Figura 23 - Regulador em série ................................................................................................ 40 Figura 24 - Regulador shunt ..................................................................................................... 40
Figura 25 - Módulo fotovoltaico a ser instalado....................................................................... 44 Figura 26 - Instalação dos módulos nos suportes ..................................................................... 45 Figura 27 - Painel solar instalado e em funcionamento ........................................................... 45
Figura 28 - Local em que estão instalados a estação meteorológica e o painel solar
fotovoltaico ............................................................................................................................... 46
Figura 29 - Estação meteorológica DAVIS Vantage PRO 2 .................................................... 47 Figura 30 - Software RADIASOL 2 ......................................................................................... 48
Figura 31 - Gráfico da radiação solar horizontal, por unidade de área, média diária............... 51 Figura 32 - Gráfico de horas de radiação global por dia, médias mensais ............................... 51 Figura 33 - Gráfico da energia gerada (Agosto) ....................................................................... 52
Figura 34 - Gráfico da energia gerada (Setembro) ................................................................... 53 Figura 35 - Gráfico da relação entre a energia gerada e a pluviometria ................................... 54
Figura 36 - Radiação global incidente no plano horizontal e inclinado ................................... 56 Figura 37 - Radiação incidente e energia gerada ...................................................................... 58
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Gigawatts oriundos de energia fotovoltaica instalados no mundo .......................... 18 Tabela 2 - Países com maior potência fotovoltaica instalada ................................................... 20 Tabela 3 - Pedidos de registros de usinas fotovoltaicas na ANEEL até 2011 .......................... 20
Tabela 4 - Inclinação do painel solar em relação à necessidade na instalação ......................... 44 Tabela 5 - Radiação solar global horizontal média diária, para cada mês do ano, no período de
2007 a 2012 .............................................................................................................................. 50
Tabela 6 - Radiação global incidente no plano horizontal e inclinado ..................................... 55 Tabela 7 - Radiação incidente e energia gerada ....................................................................... 57
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica
APP - Área de Preservação Permanente
CA - Corrente alternada
CC - Corrente contínua
CERTEL ENERGIA - Cooperativa de Distribuição de Energia Teutônia
CETEC - Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
CIH - Centro de Informações Hidrometeorológicas
FV - Fotovoltaico
H - Horas
LABSOL - Laboratório de Energia Solar
MPPT – Maximum Power Point Tracker
NBR – Norma Brasileira
pn - Positivo/Negativo
RS - Rio Grande do Sul
SF - Sistema Fotovoltaico
UERGS - Universidade Estadual do Rio Grande do Sul
UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 11
2. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 13
2.1. Objetivo geral ............................................................................................................... 13
2.2. Objetivos específicos .................................................................................................... 13 3. REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................. 14
3.1. Energias renováveis ...................................................................................................... 14 3.2. Radiação solar............................................................................................................... 21 3.3. Efeito fotovoltaico ........................................................................................................ 27
3.4. Configurações básicas dos sistemas fotovoltaicos ....................................................... 30
3.4.1 Sistema isolado ............................................................................................................. 31
3.4.2 Sistema híbrido ............................................................................................................. 32
3.4.3 Sistema conectado à rede .............................................................................................. 33
3.5 Componentes básicos dos sistemas fotovoltaicos ........................................................ 33
3.5.1 Painel fotovoltaico ........................................................................................................ 34
3.5.2 Baterias ......................................................................................................................... 38
3.5.3 Controladores de carga ................................................................................................. 39
3.5.4 Conversor CC-CA ........................................................................................................ 41
3.5.5 Seguidor de ponto de máxima potência (MPPT) ......................................................... 41
3.6 Legislação em vigor e normas ABNT .......................................................................... 42
4. METODOLOGIA ............................................................................................................. 43
4.1. Painel solar fotovoltaico ............................................................................................... 43 4.2. Radiação global e horas de insolação ........................................................................... 47 4.3 Tratamento dos dados ................................................................................................... 47
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 49
5.1 Radiação incidente e insolação ..................................................................................... 49 5.2 Energia elétrica gerada a partir do painel fotovoltaico ................................................. 52 5.3 Valor de radiação incidente no plano do painel solar fotovoltaico .............................. 54
5.4 Relação entre a radiação solar incidente e a geração de energia .................................. 56 6. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 59
REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 61
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1. INTRODUÇÃO
O crescimento contínuo da população e do consumo de energia em escala mundial,
associado à natureza finita dos combustíveis fósseis e aos impactos ambientais gerados pela
sua utilização questionam o atual modelo energético. No Brasil, a principal característica do
sistema elétrico é a utilização de grandes usinas que centralizam a geração de energia elétrica,
com o transporte desta através de extensas redes de transmissão e distribuição. Em
contrapartida a este modelo, surge a geração distribuída, na qual os geradores localizam-se
próximos aos consumidores, diminuindo o impacto ambiental e as perdas ocorridas no
transporte (RÜTHER, 2010).
A geração distribuída é caracterizada por diferentes tecnologias, incluindo as
convencionais como geradores a diesel e turbinas a gás; tecnologias mais modernas, como
micro-turbinas e células combustíveis; e tecnologias de fonte renovável, como geradores
fotovoltaicos, pequenas centrais hidrelétricas, aerogeradores e geradores movidos à biomassa.
A geração direta de eletricidade a partir da luz do Sol, através do efeito fotovoltaico,
se apresenta como uma das melhores formas de geração de potência elétrica (BRAUN-
GRABOLLE, 2010). Além de praticamente não causar impactos ambientais, esta tecnologia
proporciona a possibilidade de instalação de sistemas fotovoltaicos próximos do consumo
tanto em áreas distantes e ainda não eletrificadas, como também em grandes centros urbanos
sobre áreas já ocupadas, como o envoltório de edificações urbanas (LESOURD, 2001). Dessa
forma, a inserção de energia fotovoltaica na matriz energética nacional, de forma
complementar, poderia trazer grandes benefícios tanto ao setor energético, quanto aos setores
econômico, ambiental e social do país (BRAUN-GRABOLLE, 2010).
A motivação para este projeto, portanto, é de obter conhecimentos necessários para
implantação de painéis solares fotovoltaicos, tecnologia limpa e renovável que surge como
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aliada à geração de energia centralizada, que traz malefícios como poluição e grandes
impactos ambientais.
O projeto se justifica pela necessidade de avaliar a eficiência que um painel solar
fotovoltaico teria se instalado na cidade de Lajeado/RS, partindo-se da radiação solar global
incidente, com o intuito de obter dados sobre a geração de energia solar fotovoltaica e a
possibilidade de estimar os benefícios que a mesma poderia trazer tanto para a população,
quanto para o meio ambiente.
Este trabalho visa à obtenção de dados de geração de energia elétrica a partir de um
sistema fotovoltaico instalado na cidade de Lajeado/RS, a fim de estudar a viabilidade dessa
fonte de energia solar. O estudo, porém, não se propõe a afirmar que a solução de engenharia
proposta para o uso racional de energia atrelado à geração própria de eletricidade seja, em
absoluto, a melhor ou única maneira de se implementar, na prática, uma proposta desta
natureza.
Além da introdução, o presente estudo é composto por seis capítulos, conforme
disposto a seguir. Os objetivos gerais e específicos estão descritos no capítulo 2. Já o capítulo
3 apresenta um referencial teórico, tratando da questão das energias renováveis, ganhos
ambientais, radiação solar e efeito fotovoltaico, detalhando as configurações básicas e
componentes necessários para o bom funcionamento do sistema fotovoltaico. No capítulo 4
apresenta-se a metodologia a ser aplicada para a realização dos estudos e atendimento dos
objetivos propostos. O capítulo 5 descreve os resultados obtidos após a aplicação da
metodologia apresentada, e, por fim, o capítulo 6 apresenta as conclusões obtidas a partir dos
resultados alcançados.
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2. OBJETIVOS
A partir de uma revisão dos conceitos teóricos da tecnologia fotovoltaica, este estudo
busca aprofundar conhecimentos sobre esta área que está se desenvolvendo de forma
exponencial em todo o mundo e que promete ser uma das grandes soluções da engenharia
para as questões ambientais e energéticas, problemáticas neste século XXI.
2.1. Objetivo geral
Obter dados da geração de energia elétrica a partir de um sistema solar fotovoltaico
instalado no campus do Centro Universitário UNIVATES, e correlacioná-los com dados da
radiação solar incidente no local obtida por medição com instrumentação adequada.
2.2. Objetivos específicos
Quantificar o valor de radiação global horizontal e insolação diária a partir de um
piranômetro instalado no Centro de Informações Hidrometeorológicas da UNIVATES;
Quantificar, através de medidores, a energia elétrica gerada a partir de um painel
solar fotovoltaico instalado no campus da UNIVATES;
Calcular o valor de radiação global incidente no plano do painel fotovoltaico a partir
dos dados de radiação global medidos no plano horizontal;
Correlacionar a quantidade de energia produzida a partir do painel fotovoltaico com a
radiação solar global incidente no piranômetro.
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3. REFERENCIAL TEÓRICO
Neste capítulo será apresentado o referencial teórico dos assuntos relacionados ao
tema e aos objetivos do estudo. Em um primeiro momento será abordada a questão das
energias renováveis, enfatizando-se, após, os impactos e ganhos ambientais provenientes da
utilização de energia solar fotovoltaica, a geração de energia fotovoltaica mundial e brasileira,
a radiação solar e o efeito fotovoltaico, bem como seus componentes.
3.1. Energias renováveis
A partir da revolução industrial no século XVIII, houve um aumento significativo do
nível de produção, o que passou a exigir uma maior demanda de energia elétrica, mecânica e
térmica. Esse aumento do consumo foi suprido principalmente com o uso do petróleo e do
carvão, não sendo levado em conta o seu esgotamento futuro (BUENO, 2010).
Embora o desenvolvimento industrial tenha contribuído para aumentar a qualidade
de vida das pessoas, as políticas públicas e privadas levaram ao crescimento excessivo da
população, provocando um consumo demasiado dos recursos naturais, consequência que é
sentida atualmente (PACHECO, 2006).
Neste contexto, as energias renováveis aparecem como aliadas para reduzir os efeitos
da crise ambiental que se mostra cada vez mais inevitável com a futura escassez do petróleo e
com as mudanças climáticas causadas pelas emissões de gases do efeito estufa
(GOLDEMBERG; LUCON, 2007).
Com base na cartilha distribuída pelo Ministério de Minas e Energia (PORTO,
2007), a projeção brasileira para 2030 é de que o petróleo e o carvão mineral continuem sendo
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responsáveis por 38% da oferta de energia, enquanto as energias renováveis devem somar
45% do total produzido, conforme apresentado na Figura 1.
Figura 1 - Matriz de oferta de energia
Fonte: Adaptado pelo autor com base em PORTO, 2007.
Porto (2007) também apresenta uma lista com os 15 maiores produtores de energia
elétrica do mundo e qual a fonte de energia utilizada (FIGURA 2). Neste gráfico o Brasil está
em 10° colocado e tem a maior produção de energia oriunda de hidroelétricas.
De acordo com a escala de tempo e com os atuais níveis de consumo energético, o
Sol pode ser visto como uma fonte de energia inesgotável. As energias renováveis são
provenientes de ciclos naturais de conversão da radiação solar, fonte primária de quase toda
energia disponível na Terra (GALDINO et al., 2000). É a partir do Sol que se dá a
evaporação, responsável pelo ciclo das águas e posterior geração hidroelétrica. A radiação
solar, com o aquecimento do solo e da água induz à circulação atmosférica em larga escala,
energia cinética que pode ser aproveitada com os geradores eólicos.
Como é papel fundamental na fotossíntese das plantas, também é responsável pelo
seu crescimento e posterior geração de biomassa, bem como de petróleo e carvão vegetal,
sendo que, para estas últimas fontes, as escalas de tempo para o surgimento são bem maiores
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do que a escala humana, sendo, por esta razão, consideradas não renováveis. Na sua forma
mais direta, o Sol é responsável pelo aquecimento térmico e, a partir do efeito fotovoltaico,
sua radiação emitida à Terra pode ser utilizada diretamente na geração de energia elétrica.
Figura 2 - Lista dos 15 maiores geradores de energia elétrica e a fonte de energia utilizada
Fonte: PORTO, 2007.
A seguir, serão apresentadas sucintamente as principais fontes renováveis de energia
mais utilizadas atualmente:
Hidrelétrica: O processo de produção de energia se dá a partir da energia potencial
gravitacional de um escoamento de água que transmite parte de sua quantidade de movimento
às pás de uma turbina hidráulica em rotação que tem seu eixo acoplado a um gerador de
energia elétrica. Essa parcela de quantidade de movimento transmitida da água para a turbina
é convertida em potência mecânica (torque da turbina multiplicado pela velocidade angular da
mesma) que é transmitida, através do eixo, a um gerador de energia elétrica, acionando-o, e
produzindo eletricidade para uso humano. Esta fonte de energia renovável é a mais utilizada
no Brasil, mas, em razão do impacto ambiental gerado, ela não é uma ótima solução
ecológica. A construção de represas, necessárias para o armazenamento de água para posterior
geração, pode provocar inundações em imensas áreas de matas, interferindo no escoamento
dos rios e migrações dos peixes, prejudicando a flora ao destruir espécies vegetais e
interferindo na ocupação de homens e animais (SEVÁ, 2005).
Eólica: A energia dos ventos é aquela de origem cinética formada nas massas de ar
em movimento. Seu aproveitamento é feito por meio de conversão da energia cinética de uma
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corrente de ar (vento) em energia mecânica através de uma turbina eólica. O ar em
movimento transmite parte de sua quantidade de movimento às pás de uma turbina eólica em
rotação que tem seu eixo acoplado a um gerador de energia elétrica. Essa parcela de
quantidade de movimento transmitida do ar para a turbina é convertida em potência mecânica
(torque da turbina multiplicado pela velocidade angular da mesma) que é transmitida, através
do eixo, a um gerador de energia elétrica, acionando-o e produzindo eletricidade para uso
humano (PASSOS, 2008). As áreas com maior potencial eólico encontram-se nas regiões
Nordeste, Sul e Sudeste, em razão dos terrenos não serem acidentados (baixa rugosidade
superficial) e dos fortes ventos oceânicos (SANTOS et al., 2006). Sob o ponto de vista
ambiental, Bermann (2006) cita algumas restrições à implantação de usinas eólicas no Brasil:
praticamente metade do potencial eólico da região Nordeste está localizado em Áreas de
Preservação Permanente (APPs), em função da existência de dunas; e a necessidade de
estudos prévios com respeito às rotas de migração das aves, de forma a evitar que as turbinas
eólicas sejam obstáculos aos movimentos migratórios das mesmas.
Biomassa: É a "matéria viva" resultante da decomposição ou queima da matéria
orgânica ou de seus derivados. A fotossíntese combina CO2 e água (H2O) por meio da
absorção de certa quantidade de energia (energia solar) e produz carboidratos como glicose,
que são a base das cadeias alimentares. Carboidratos como a celulose (madeira) podem ser
queimados e a energia liberada (igual à quantidade de energia solar absorvida para produzi-la
na fotossíntese) pode ser utilizada para diversos fins. As principais alternativas de
processamento da biomassa são através da incineração, método destrutivo, compostagem e
biodigestores (BUENO, 2010).
Solar heliotérmica: Neste sistema, a incidência dos raios solares é utilizada no
aquecimento e evaporação de água. O vapor, sob forte pressão, move uma turbina conectada a
um gerador que produz energia elétrica. Para um funcionamento eficiente deste sistema, se faz
necessária a implantação em locais com alta incidência de radiação solar direta durante boa
parte do ano, como ocorre na região árida do nordeste brasileiro (CRESESB, 2012).
Solar fotovoltaica: A geração de energia se dá a partir de um material semicondutor
que, ao ser exposto à radiação solar, consegue fornecer corrente elétrica através de uma
junção entre os lados positivo e negativo da placa. Para o bom funcionamento deste sistema
não é necessário a incidência de radiação solar direta, pois a corrente elétrica é gerada
também em dias nublados através da radiação solar difusa (CRESESB, 2008).
Solar fototérmica: Este tipo de energia está relacionado ao aquecimento de líquidos
ou gases pela absorção dos raios solares, ocasionando seu aquecimento. Geralmente
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empregada para o aquecimento de água para uso em chuveiros ou gases para secagem de
grãos, esta técnica utiliza um coletor solar que capta a energia e um reservatório isolado
termicamente onde o líquido ou gás é acondicionado (BUENO, 2010).
Em 2011, a energia solar fotovoltaica teve mais um ano de grande crescimento,
sendo implantados quase 30 GW de potência em todo o mundo, principalmente devido à
diminuição dos impostos, ajuda dos governos nos diversos países e a redução dos preços de
aquisição das placas solares (SAWIN, 2012). Em 2011, a capacidade fotovoltaica instalada
era dez vezes maior do que há cinco anos, conforme apresentado na Tabela 1, e a taxa de
crescimento anual superou o valor de 50% para o período de 2007 a 2011 (SAWIN, 2012).
Tabela 1 - Gigawatts oriundos de energia fotovoltaica instalados no mundo
Ano Gigawatts
1995 0,6
1996 0,7
1997 0,8
1998 1,0
1999 1,2
2000 1,5
2001 1,8
2002 2,3
2003 2,9
2004 4,0
2005 5,4
2006 7,0
2007 9,4
2008 15,7
2009 23,6
2010 40,0
2011 70,0
Fonte: Adaptado pelo autor com base em SAWIN, 2012.
A Figura 3 apresenta um gráfico que demonstra claramente a evolução mundial do
uso de energia solar fotovoltaica, e como ocorreu um aumento da capacidade instalada de
praticamente 10 GW para 70 GW de potência em somente quatro anos. Segundo Sawin
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(2012), a Europa totaliza mais de 65% do total de potência instalada no mundo e a sua energia
solar fotovoltaica instalada supre a demanda de energia elétrica de mais de 15 milhões de
famílias.
Figura 3 - Gráfico de Gigawatts de potência fotovoltaica instalados no mundo
Fonte: Adaptado pelo autor com base em SAWIN 2012.
Segundo Ferraz (2012), os impactos ambientais gerados com o uso de energia solar
fotovoltaica são mínimos, ao levar-se em conta que o principal impacto ocorre na extração do
silício (material de que é feita a placa solar) e que este é um material abundante na crosta
terrestre (perfazendo mais de 28% de sua massa). Os ganhos ambientais com o uso desta
tecnologia são vários, pois para a geração de energia elétrica não são necessários gastos com
combustíveis; não há necessidade de desmatamento e desapropriação de vastas áreas; não há
geração de ruídos, poluição ou outros impactantes; há baixo custo com redes de transmissão e
distribuição; as placas solares fotovoltaicas podem ser instaladas diretamente no entorno
construído, não necessitando inutilizar novas áreas (RÜTHER, 2004).
Conforme a Tabela 2, a Alemanha lidera o ranking dos países com maior potência
fotovoltaica instalada, gerando 35,6% do total mundial, sendo que a Itália avança neste
segmento investindo nesta nova tecnologia (SAWIN, 2012).
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Tabela 2 - Países com maior potência fotovoltaica instalada
País Potência fotovoltaica instalada
Alemanha 35,6%
Itália 18,3%
Japão 7,1%
Espanha 6,5%
EUA 5,7%
China 4,4%
França 4,1%
Bélgica 2,9%
República Tcheca 2,8%
Austrália 1,9%
Outros países 11%
Fonte: SAWIN, 2012.
Rüther (2010) faz um comparativo entre o potencial de geração solar fotovoltaica do
Brasil e da Alemanha, e a partir de mapas de radiação solar incidente conclui que a radiação
solar na região mais ensolarada da Alemanha é 40% menor do que a região menos ensolarada
do Brasil, comprovando a grande capacidade de geração de energia solar fotovoltaica no
território brasileiro.
No Brasil, alguns projetos de usinas fotovoltaicas estão em andamento junto à
ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), totalizando 804 MW de potência, situados
principalmente na região nordeste do país, mas sem data específica para instalação e/ou
conclusão (TABELA 3) (CASTRO; PAES; DANTAS, 2012)
Tabela 3 - Pedidos de registros de usinas fotovoltaicas na ANEEL até 2011
Estado Nº de Projetos Capacidade Instalada
Bahia 1 20
Ceará 5 121
Paraíba 8 240
Rio Grande do Norte 4 120
Minas Gerais 4 93
São Paulo 2 60
Mato Grosso 3 90
Tocantins 2 60
Total 29 804
Fonte: CASTRO; PAES; DANTAS, 2012.
Simultaneamente a estes projetos, a ANEEL estimulou o desenvolvimento de um
complexo industrial nacional e a criação de um banco de dados sobre rendimentos técnicos e
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econômicos sobre a energia solar fotovoltaica. A política adotada foi a formulação de um
projeto de plantas pilotos entre 1 e 3 MW, com duração de três anos, que possibilitarão obter
e sistematizar informações importantes sobre o custo e desempenho da energia solar
fotovoltaica em diversas regiões do Brasil (ANEEL, 2012).
3.2. Radiação solar
Anualmente, o planeta Terra recebe cerca de 1 x 1018
kWh/ano de energia solar, o
que corresponde a 10 000 vezes o consumo mundial de energia neste período (GREENPRO,
2004). Tendo-se em vista somente um determinado local, a quantidade de radiação incidente
sobre sua superfície é bastante variável, sendo influenciada pela geometria Sol-Terra,
condições climáticas gerais (nuvens, poeira), obstáculos físicos, entre outros (PINHO, 2008).
A radiação que atravessa diretamente em linha reta até a superfície terrestre é
denominada de radiação direta. A radiação que é espalhada pelas moléculas de ar, nuvens e
partículas em suspensão e chega à superfície da Terra é chamada de radiação difusa. A parte
da radiação que chega à superfície da Terra e é refletida pelo solo em direção a um plano
inclinado é denominada de albedo (PINHO, 2008) (FIGURA 4).
Figura 4 - Distribuição da radiação solar incidente
Fonte: VIANA, 2011.
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A medição da radiação solar na superfície terrestre é de extrema importância para o
estudo das condições climáticas e atmosféricas. A leitura de equipamentos que fornecem estes
dados possibilita verificar a eficácia na instalação de sistemas captadores de energia solar e,
com um histórico dessas medidas, pode-se viabilizar a instalação de sistemas fotovoltaicos em
uma determinada região, garantindo o máximo aproveitamento da radiação ao longo do ano
(TIBA et al., 2000).
Segundo Pinho et al. (2008), os dados da radiação podem ser medidos sob a forma
global direta, ou através da soma das componentes diretas e difusas, dependendo do
instrumento utilizado. A coleta pode ser realizada sob um plano horizontal (mais usual) ou
inclinado, e os instrumentos mais utilizados são descritos a seguir:
Piranômetro Fotovoltaico: Instrumento que mede a radiação solar global sobre o
plano horizontal, sendo também indicado para observar pequenas flutuações de radiação
(PINHO et al., 2008). Seu elemento sensor é uma célula fotovoltaica, em geral de silício
monocristalino, que produz uma corrente elétrica quando iluminada, sendo esta corrente
proporcional à intensidade da radiação incidente (TIBA et al., 2000) (FIGURA 5);
Figura 5 - Piranômetro com sensor fotovoltaico
Fonte: GHENSEV, 2006.
Piranômetro Termoelétrico: Mede a radiação solar global e o elemento sensor é, em
essência, uma pilha termoelétrica, constituída por pares termoelétricos (termopares) em série.
Esta pilha gera uma tensão elétrica proporcional à diferença de temperatura entre suas juntas,
que se encontram em contato térmico com placas metálicas que aquecem de forma distinta.
Portanto, a diferença na saída do instrumento pode ser relacionada com o nível de radiação
incidente (TIBA et al., 2000) (FIGURA 6);
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Figura 6 - Piranômetro termoelétrico
Fonte: SENTELHAS; ANGELOCCI, 2009.
Heliógrafo: Responsável por medir a duração da insolação, indicando o número de
horas de brilho de sol dentro de um determinado período (PINHO et al., 2008). A medição se
dá a partir da focalização da radiação solar sobre uma carta que é enegrecida, como resultado
da exposição (TIBA et al., 2000). Na Figura 7, pode ser observado um heliógrafo modelo
Campbell-Stokes e as respectivas cartas de registro.
Figura 7 - Heliógrafo Campbell-Stokes e cartas de registro
Fonte: SENTELHAS; ANGELOCCI, 2009.
Piranógrafo: É responsável por medir a radiação solar global ou sua componente
difusa, quando utilizada uma banda de sombreamento (PINHO et al., 2008). Este instrumento
foi muito utilizado devido ao seu baixo custo e consiste essencialmente em um receptor com
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três tiras bimetálicas (a central de cor preta e as laterais de cor branca). As tiras brancas são
fixas e a tira preta é livre em uma extremidade e, com a incidência solar, as tiras irão se curvar
em consequência dos diferentes coeficientes de dilatação dos metais que as compõem. Esta
dilatação é registrada em uma carta de papel, por uma pena montada na extremidade livre da
tira preta (TIBA et al., 2000) (FIGURA 8).
Figura 8 - Piranógrafo
Fonte: SOUZA, 2009.
Conforme o Atlas Solarimétrico do Brasil (TIBA et al., 2000), a maior parte do
território brasileiro tem como média anual de radiação solar global diária 16 MJ/m2.dia,
enquanto o Rio Grande do Sul tem a maior parte do seu território com 14 MJ/m2.dia
(FIGURA 9).
Referente às isolinhas de insolação, que informam quantas horas de luz solar tem-se
por dia, na média anual, o Brasil tem a maior parte do território variando com média de cinco
a sete horas por dia e o Rio Grande do Sul tem a maior parte do território com média de seis
horas de insolação por dia (TIBA et al., 2000) (FIGURA 10).
Como estes dados são de suma importância para um projeto de instalação de painéis
solares fotovoltaicos, tem-se que levar em conta a inclinação do aparelho medidor de radiação
incidente (geralmente 90°) e do painel fotovoltaico (LANDAU, 2012).
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Figura 9 - Radiação solar global diária, média anual
Fonte: TIBA, 2000.
Segundo Landau (2012), para o cálculo do ângulo de inclinação do painel solar no
hemisfério sul, utiliza-se a latitude do local, somando-se 15°. Com essa inclinação obtém-se a
melhor média de radiação incidente para os meses de menor incidência, evitando os picos de
geração no verão e compensando a baixa incidência no inverno (NIJEGORODOV et al.,
1994).
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Figura 10 - Insolação direta diária, média anual
Fonte: TIBA, 2000.
O método utilizado para calcular a radiação solar global em um plano inclinado,
situado no hemisfério Sul e voltado para o Norte Geográfico, partindo da radiação solar
global no plano horizontal, desenvolvido por Liu e Jordan (1963) e aprimorado por Duffie &
Beckman (1980), é apresentado na Equação 1 a seguir:
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(1)
Onde:
= Radiação solar global em um plano inclinado, em W/m²;
= Radiação solar global em uma superfície horizontal, em W/m²;
= Radiação solar difusa em uma superfície horizontal, em W/m²;
= Fator geométrico (Razão entre a radiação solar direta sobre uma
superfície inclinada e radiação solar direta sobre um plano horizontal);
= Ângulo de inclinação em relação ao plano horizontal;
= Albedo;
Utilizando-se a equação acima descrita, consegue-se converter a radiação solar
incidente em um plano horizontal para um plano inclinado, podendo-se estimar a produção de
energia elétrica no painel solar fotovoltaico a partir de médias anuais registradas por aparelhos
específicos, como os anteriormente citados (DUFFIE, BECKMAN, 1980).
3.3. Efeito fotovoltaico
O efeito fotovoltaico foi observado pela primeira vez em 1839 por Edmond
Becquerel, que verificou uma pequena diferença de potencial em placas metálicas (de platina
ou prata) mergulhadas num eletrólito, quando expostas à luz. Apesar de todas as pesquisas
realizadas sobre o tema, a eficiência das células era muito pequena (da ordem de 0,5~1,0%).
Somente em 1953, os cientistas Kearns e Calvin desenvolveram um processo de difusão para
introduzir impurezas em cristais de silício, de modo a controlar suas propriedades elétricas
(processo chamado de "dopagem") (SPANGGAARD, KREBS, 2004).
O semicondutor mais utilizado é o silício (aproximadamente 95% de todas as células
solares do mundo são constituídas por este material) (GREENPRO, 2004) e seus átomos são
caracterizados por possuírem quatro elétrons de ligação que se ligam aos vizinhos, formando
uma rede cristalina. Para que a eficiência de condução do material aumente, ele passa pelo
processo de dopagem, introduzindo-se átomos com cinco elétrons de ligação (ex.: fósforo),
fazendo com que haja um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará
“livre”, fracamente ligado ao seu átomo de origem, e que poderá se deslocar para a banda de
condução. Portanto, diz-se que o fósforo é um doador de elétrons ou dopante n. Por outro
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lado, se forem introduzidos átomos com apenas três elétrons de ligação (ex.: boro), haverá
uma deficiência de elétrons na banda de valência (denominada coluna ou buraco). Utilizando
pouca energia térmica (temperatura ambiente), um elétron de um sítio vizinho pode passar
para esta posição, fazendo com que o buraco se desloque. Diz-se então, que o boro é um
aceitador de elétrons ou dopante p (PINHO, 2008; GTES, 2004).
Partindo-se de um silício puro, se forem introduzidos átomos de boro em uma região
e de fósforo em outra, será formado o que se chama de junção pn. O que ocorre nesta junção é
que os elétrons livres do lado n passam para o lado p, onde encontram os buracos que os
capturam. Isto faz com que haja uma maior quantidade de elétrons no lado p, tornando-o
negativamente carregado e uma redução de elétrons no lado n, que o torna eletricamente
positivo. Estas cargas aprisionadas originam um campo elétrico permanente, que dificulta a
passagem de mais elétrons do lado n para o lado p, alcançando um equilíbrio somente quando
o campo elétrico forma uma barreira (barreira potencial) capaz de barrar os elétrons livres
remanescentes no lado n (HONSBERG; BOWDEN, 2012) (FIGURA 11).
Quando uma junção pn é exposta a fótons de luz com energia capaz de fazer com
que os elétrons passem da banda de valência dos átomos para a banda de condução, ocorre a
geração de pares elétron-lacuna pelo material e a barreira potencial pode ser rompida. Se isto
acontecer na região onde o campo elétrico é diferente de zero, as cargas serão aceleradas,
gerando uma corrente através desta junção. A dopagem cria um campo elétrico que orienta o
movimento dos elétrons e a falta deles (lacunas) pelo material. Este deslocamento de cargas
dá origem a uma diferença de potencial, chamada de Efeito Fotovoltaico. Se as duas
extremidades do silício forem conectadas por um fio, haverá circulação de elétrons, formando
uma corrente elétrica (GREENPRO, 2004).
A Figura 12 apresenta o raio solar incidindo sobre um painel fotovoltaico (A) e, em
seguida, a absorção de fótons cria um par elétron-lacuna na camada N (B). O elétron não
consegue atravessar o material semicondutor e por isso segue pelo circuito externo,
alimentando a carga do sistema, preenchendo, após, a lacuna na camada P (C) (D) (E) (F).
Quando o elétron preenche a lacuna no lado posterior da camada P, o circuito é completado.
Se não houver mais incidência solar este movimento cessará, encerrando o fornecimento de
energia.
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Figura 11 - Esquematização da junção pn
Fonte: Adaptado pelo autor com base em HONSBERT; BOWDEN 2012.
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Figura 12 - Efeito fotovoltaico e junção pn
Fonte: Adaptado pelo autor com base em HONSBERG; BOWDEN 2012.
3.4.Configurações básicas dos sistemas fotovoltaicos
Os Sistemas Fotovoltaicos (SF) podem ser classificados em três principais
categorias: isolados, híbridos ou conectados à rede. A escolha do modelo deve levar em conta
a aplicação pretendida e as restrições do projeto (como investimento inicial, custo de
manutenção, poluição do ar e sonora, área ocupada pelos painéis, etc.) (MAKRIDES et al.,
2010).
Para os sistemas isolados e híbridos necessita-se em geral, de algum tipo de
armazenamento. Este armazenamento pode ser realizado em baterias, quando se deseja
utilizar aparelhos elétricos no período em que não há geração fotovoltaica. Já em um sistema
de bombeamento de água, que a armazena em tanques elevados, a energia solar está
armazenada em forma de energia potencial gravitacional. Por outro lado, os sistemas de
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irrigação são um exemplo de sistema autônomo que pode funcionar sem armazenamento, pois
toda a água bombeada pode ser imediatamente utilizada (SILVA, 2006).
3.4.1 Sistema isolado
O sistema isolado pode ser projetado com ou sem armazenamento de energia,
liberando uma corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA). No sistema CC sem
armazenamento de energia a carga se encontra acoplada diretamente ao painel solar, de modo
que toda a energia elétrica produzida é instantaneamente consumida (ex.: acionamento de
bombas d’água). Já no sistema CC com armazenamento de energia, é possível utilizar
equipamentos elétricos mesmo quando não houver geração de energia (ex.: iluminação, TV,
rádio, telefone, etc.). Neste sistema é comum fazer uso de um controlador de carga, para que o
banco de baterias não danifique por sobrecarga ou descarga profunda. Os sistemas CA, com e
sem armazenamento de energia, exigem o uso de um componente capaz de transformar a CC
em CA entre o painel e a carga (LEVA et al., 2004). A Figura 13 apresenta um diagrama
exemplificando os projetos de sistemas isolados possíveis de serem realizados:
Figura 13 - Projetos de sistemas isolados
Fonte: CRESESB, 2008.
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3.4.2 Sistema híbrido
Pode apresentar várias fontes de energia que atuam interligadas, mas independentes
ao conjunto fotovoltaico. Os sistemas híbridos são desconectados da rede convencional e
podem ser compostos por turbinas eólicas, geradores a diesel, pequenas hidrelétricas, etc.
(FIGURA 14). Com a utilização de várias formas de energia, torna-se complexo o controle de
todas as fontes para que haja máxima eficiência, e é imprescindível um estudo particular para
cada caso. Em geral, os sistemas híbridos são utilizados em sistemas de médio e grande porte,
vindo a atender um maior número de usuários (CRESESB, 2008).
Figura 14 - Sistema híbrido
Fonte: Autor.
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3.4.3 Sistema conectado à rede
Neste tipo de sistema o arranjo fotovoltaico representa uma fonte complementar de
energia ao sistema elétrico de grande porte ao qual está conectado, não fazendo uso de
armazenamento de energia (banco de baterias), pois toda a energia gerada é inserida na rede
instantaneamente (FIGURA 15). As potências instaladas vão desde poucos kWp (quilowatts
pico) em instalações residenciais, até alguns MWp (megawatts pico) em grandes indústrias
(GTES, 2004). Todo o arranjo é conectado a inversores e em seguida é guiado à rede, sendo
necessário que satisfaçam as exigências de qualidade e segurança para que a rede não seja
danificada (CRESESB, 2008).
Figura 15 - Sistema conectado à rede
Fonte: CRESESB, 2008.
Em alguns casos o sistema também pode estar conectado a um contador de energia
onde, além de suprir a própria demanda, o usuário pode vender a energia excedente ao Estado
e receber o valor em descontos na fatura mensal do consumo de energia elétrica.
3.5 Componentes básicos dos sistemas fotovoltaicos
A seguir serão apresentados detalhes sobre a construção das placas solares
fotovoltaicas, as associações em série e paralelo para atingir a corrente e a voltagem
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necessárias no sistema, bem como demais informações necessárias para o seu bom
funcionamento.
3.5.1 Painel fotovoltaico
O principal componente de um sistema fotovoltaico é o painel fotovoltaico,
composto por diversos módulos, responsáveis pela conversão da radiação solar em energia
elétrica (CAMARGO, 2000).
É indispensável o agrupamento em vários módulos (FIGURA 16), já que um módulo
fornece pouca energia elétrica (tensão em torno de 0,4 Volts no ponto de máxima potência e
3,0 A de corrente máxima em uma área de 100 cm²) e, por ser muito fina, sofre com os
esforços mecânicos e fatores ambientais, necessitando, portanto, de proteção contra a ação dos
mesmos (GTES, 2004).
Figura 16 - Painel solar fotovoltaico
Fonte: NADAL, 2003.
A Figura 17 representa um corte esquemático de uma célula fotovoltaica com a
indicação dos componentes. Na parte frontal, utiliza-se vidro temperado e anti-reflexivo (3),
seguido por um polímero transparente, isolante e termoplástico, chamado de encapsulante (4),
necessário para proteger os contatos metálicos (5) e a célula (6). Na região posterior é
colocada uma camada de plástico Tedlar (2) e todo o conjunto é montado sobre uma estrutura
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de alumínio (1) que serve como sustentação, proteção e dissipação de calor (STEIGLEDER,
2006).
Figura 17 - Corte esquemático de um módulo fotovoltaico
Fonte: STEIGLEDER, 2006.
Os módulos fotovoltaicos podem ser associados em série, em paralelo ou
simultaneamente em série e paralelo. A seguir, são apresentadas as diferentes associações de
módulos fotovoltaicos e os procedimentos utilizados para sua proteção:
Associação em série de módulos fotovoltaicos: neste tipo de ligação a corrente que
flui através do circuito é igual em todos os pontos, enquanto que a tensão é aditiva, ou seja, a
tensão final é obtida somando a tensão de cada módulo (STEIGLEDER, 2006) (FIGURA 18).
Figura 18 - Associação de módulos em série
Fonte: STEIGLEDER, 2006.
O efeito da conexão em série pode ser obtido através da curva característica I x V,
ilustrado na Figura 19.
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Figura 19 - Curvas I x V para conexão em série
Fonte: GTES, 2004.
Associação em paralelo de módulos fotovoltaicos: neste tipo de ligação a corrente da
associação é igual à soma das correntes que circula por cada um dos módulos, enquanto a
tensão é a mesma sobre todos eles. Esta associação é utilizada quando se exige uma corrente
elétrica com maior intensidade (HECKTHEUER, 2001) (FIGURA 20).
Figura 20 - Associação de módulos em paralelo
Fonte: STEIGLEDER, 2006.
A Figura 21 apresenta o efeito da adição das correntes em dispositivos conectados
em paralelo, através da curva característica I x V.
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Figura 21 - Curvas I x V para conexão em paralelo
Fonte: GTES, 2004.
Se uma célula do módulo estiver danificada ou sombreada, ela gerará uma carga
menor do que o restante das componentes, ocasionando uma dissipação de potência exagerada
e consequentemente um superaquecimento. Para garantir o bom funcionamento das
associações em série e diminuir as perdas do sistema, utilizam-se diodos de by-pass em
antiparalelo que se encontram diretamente polarizados, permitindo que circule corrente. Com
isso, o diodo fará com que a célula não gere energia elétrica, mas também não se comporte
como carga para as demais.
Já em sistemas ligados em paralelo (constituídos por N módulos associados em série)
a proteção é feita por diodos de bloqueio, conectados em série em cada um dos ramos, que
evitam o surgimento de corrente reversa e o consequente superaquecimento.
Quando há necessidade de potências elevadas, utilizam-se módulos conectados em
série e paralelo a fim de conseguir valores de tensão e corrente apropriados para a aplicação
que se deseja, e, portanto, a proteção do sistema é realizada utilizando-se simultaneamente os
diodos de by-pass e bloqueio. A Figura 22 exemplifica como devem ser ligados os diodos de
proteção em um sistema composto por módulos ligados em série-paralelo (HECKTHEUER,
2001).
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Figura 22 - Ligação dos diodos de proteção em uma associação série-paralelo
Fonte: HECKTHEUER, 2001.
3.5.2 Baterias
Uma das mais convenientes formas de armazenamento de energia são as baterias.
Quando estão conectadas a um circuito elétrico, há fluxo de corrente contínua através da
conversão de energia química em energia elétrica (SILVA, 2006). Num sistema fotovoltaico,
a sua principal função é acumular a energia que se produz durante as horas de luminosidade a
fim de poder ser utilizada à noite ou durante períodos prolongados de mau tempo. Outra
função das baterias é a estabilização de corrente e tensão na hora de alimentar cargas elétricas,
suprindo transitórios que possam ocorrer na geração. Podem ter também a função de prover
uma intensidade de corrente superior àquela que o dispositivo fotovoltaico pode entregar,
como no caso de um motor, que no momento de arranque pode exigir uma corrente maior que
sua corrente nominal durante alguns segundos.
As baterias de Chumbo-Ácido são as mais comumente utilizadas em circuitos
fotovoltaicos (GTES, 2004), consistindo basicamente num recipiente que contém duas placas,
uma de dióxido de chumbo e a outra de chumbo esponjoso, com diferentes polaridades,
isoladas por separadores e imersas num eletrólito de ácido sulfúrico diluído (H2SO4). Estas
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células são ligadas em série para atingir a voltagem desejada (geralmente 12 V)
(GREENPRO, 2004).
As baterias podem ser classificadas em dois tipos básicos de células: as primárias,
que compõem as baterias que podem ser utilizadas somente uma vez, utilizadas geralmente
em aplicações de baixa potência como relógios de pulso e calculadoras, e as secundárias, que
podem ser carregadas com o auxílio de uma fonte de tensão ou corrente e reutilizada várias
vezes, comuns em aplicações por longos períodos, como no caso de geradores fotovoltaicos
(GTES, 2004).
Segundo Nagashima et al. (2006), as características requeridas para um desempenho
satisfatório de baterias associadas a sistemas fotovoltaicos são:
Elevada vida cíclica para descargas profundas;
Necessidade de pouca ou nenhuma manutenção;
Alta eficiência de carregamento;
Diminuta taxa de auto descarga;
Boa confiabilidade;
Mínima mudança no desempenho quando trabalhando fora da faixa de
temperatura de operação recomendada.
3.5.3 Controladores de carga
Estes dispositivos são incluídos nos projetos fotovoltaicos com o objetivo de facilitar
a máxima transferência de energia do arranjo fotovoltaico para o banco de baterias e protegê-
las contra cargas e descargas excessivas, aumentando sua vida útil (GTES 2004).
Os controladores de carga têm, basicamente, dois tipos de configuração construtiva,
série e shunt, sendo diferenciadas pela posição da chave que conecta os módulos às baterias.
Na configuração em série (FIGURA 23) a chave é colocada entre os dois subsistemas.
Quando fechada, permite que os módulos forneçam corrente às baterias, enquanto que quando
aberta, ela impede esse fluxo de corrente.
Já na configuração shunt (FIGURA 24), a chave é posicionada em paralelo e, quando
as baterias estão próximas de sua carga total, o arranjo fotovoltaico é curto-circuitado e,
consequentemente, isolado do restante do circuito. Para que o curto-circuito não afete o banco
de baterias, é necessária a utilização de um diodo de bloqueio, evitando que ela descarregue
(NETO et al., 2008).
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Figura 23 - Regulador em série
Fonte: GTES, 2004.
Figura 24 - Regulador shunt
Fonte: GTES, 2004.
O controlador de carga ideal para uso em sistemas fotovoltaicos deve gerenciar a
carga de acordo com a disponibilidade de energia solar, necessitando para isso, possuir uma
informação confiável do estado de carga da bateria em um dado instante. Portanto, deve evitar
afetar o consumo do usuário ao mesmo tempo em que busca satisfazer os requisitos de
operação das baterias (como por exemplo, evitar que permaneçam descarregadas por longos
períodos) (GTES, 2004).
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3.5.4 Conversor CC-CA
Como os painéis solares fotovoltaicos geram energia em corrente contínua, faz-se
necessário o uso de um equipamento eletrônico conhecido como inversor ou conversor CC-
CA, responsável por converter a corrente contínua em corrente alternada com as
características necessárias para satisfazer as condições impostas pela rede elétrica pública e
possibilitar a interconexão (RÜTHER, 2004).
Como raramente um gerador fotovoltaico entrega sua potência nominal máxima
(pelo céu estar nebuloso, por exemplo), o dimensionamento do sistema deve ser feito de tal
modo que o conversor não seja nem pouco utilizado nem sobrecarregado (PEREIRA;
GONÇALVES, 2008). Segundo os mesmos autores, utilizando-se um inversor de menor
potência para o gerador fotovoltaico, sem impactar na quantidade de energia e na qualidade
do sistema, faz com que a energia gerada seja mais barata.
Segundo Rüther (2004), um fator de máxima importância a ser levado em conta na
hora do projeto de sistemas ligados à rede, é que o sistema inversor não deve injetar energia
gerada pelos módulos fotovoltaicos na rede elétrica quando esta estiver desligada. Este
fenômeno é denominado islanding e pode resultar na rede elétrica estar energizada mesmo
quando o sistema de geração central não oferecer energia, oferecendo sérios riscos aos
operadores da rede. Portanto, são recomendados transformadores de isolamento no sistema
inversor que o desconectarão da rede elétrica pública quando esta estiver sem corrente.
3.5.5 Seguidor de ponto de máxima potência (MPPT)
Este equipamento é um conversor CC-CC que obriga o gerador fotovoltaico a
funcionar a uma tensão próxima da tensão correspondente ao ponto de máxima potência, que
é fator direto da irradiação solar incidente e da temperatura das células nos módulos,
aumentando, com isso, o rendimento do gerador (RODRIGUES, 2009).
O conversor tem seu funcionamento fazendo uso basicamente de algoritmos que
procuram o ponto máximo da curva da potência (I x V) produzida pelo gerador em função da
tensão aplicada aos módulos, através de métodos iterativos (RODRIGUES, 2009).
Segundo Couto (2000), o uso deste equipamento no sistema fotovoltaico deve
limitar-se a casos em que o ganho de energia permita o retorno econômico do investimento.
Uma alternativa mais simples e econômica de controle do ponto de operação consiste em fixar
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a tensão de saída do arranjo fotovoltaico (GTES, 2004). O valor escolhido deve obter, ao
longo do ano, o máximo de geração de energia respeitando a condição de tensão fixa. Este
valor de tensão fixa requer um estudo meticuloso e é difícil de ser encontrado, mas,
encontrando-se o valor ideal, a diferença de ganhos entre a tensão fixa e o MPPT é inferior a
5%, podendo chegar a 1% quando utilizados painéis planos (ENRIQUE et al., 2010).
3.6 Legislação em vigor e normas ABNT
Segundo Rüther (2004), o sistema elétrico brasileiro se encaminha para a condição
de mercado livre, onde o produtor independente começa a ter mais benefícios, se tornando
mais vantajosa a produção particular e descentralizada.
No início de 2012, a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), órgão público
responsável por regular o mercado de energia elétrica, regulamentou o Decreto 2.003/96,
criando regras que reduzem barreiras para a instalação de micro (até 100 kW de potência) e
mini geração (de 100 kW até 1 MW de potência) de energia descentralizada. Com isso, criou-
se o Sistema de Compensação de Energia, que permite ao consumidor instalar pequenos
geradores de energia renovável direto na sua unidade consumidora e, o que não for
consumido, será injetado no sistema da distribuidora. A energia injetada na rede poderá ser
utilizada como crédito nos meses subsequentes ou repassado para outras unidades, como é o
caso de empresas com várias filiais.
Outras leis que regulamentam o setor energético brasileiro são: a lei 8.631/93 dispõe
sobre os níveis tarifários e a extinção da remuneração garantida; a lei 8.987/95 trata sobre o
regime de concessão e permissão de serviço público; a lei 9.074/95 estabelece normas para
outorga e prorrogação de concessões e permissões; e por fim, o decreto 2.655/98 regulamenta
o mercado atacadista de energia elétrica e define regras de organização do operador nacional
do sistema elétrico.
Referente à área de normatização, a Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT) tem várias normas que regem as instalações fotovoltaicas, mas como mais
importantes tem-se: a NBR 11876:2010 trata da especificação dos módulos fotovoltaicos; a
NBR IEC 62116:2012 traz um procedimento de ensaio de anti-islanding para sistemas
fotovoltaicos conectados à rede; a NBR 14298:1999 dimensiona o banco de baterias; e a NBR
12302:1991 trata da correção das curvas características I x V em função da temperatura e
radiação.
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4. METODOLOGIA
Neste capítulo apresenta-se a metodologia empregada para a obtenção de dados de
radiação global e horas de insolação diárias. Também se apresenta a localização da estação
meteorológica e o local onde foi instalado o painel solar fotovoltaico, bem como o destino da
energia elétrica obtida com os mesmos e a forma como os dados foram tratados.
4.1. Painel solar fotovoltaico
A instalação do painel solar fotovoltaico se deu no mês de agosto de 2012. Nesse
processo estão inclusos o projeto elétrico das conexões do sistema e o projeto da estrutura
metálica de sustentação do painel solar. O inversor CC/CA utilizado foi o Sununo-TL 2k, da
marca SAJ. Esse equipamento possui potência nominal de 2 000 W, trabalha com tensão
alternada 220 V e corrente de 11 A.
O painel solar fotovoltaico usado para geração de energia é composto por dez
módulos, com medida de 1,65 m² cada, totalizando 16,5 m². Possui uma eficiência na
conversão de energia solar para energia elétrica de 14% e uma potência total instalada de
2 300 Wpico. Conforme o fabricante, a estimativa de energia gerada no mês é de 250 a 300
kWh, dependendo das condições climáticas do local. O painel solar fotovoltaico foi instalado
sobre o Prédio das Engenharias do Centro Universitário UNIVATES (FIGURAS 25, 26 e 27),
disposto de modo que esteja voltado para o norte geográfico e inclinado em um ângulo de
24°. Para determinar o ângulo de inclinação do painel utilizou-se o programa PVsyst,
comumente utilizado para o estudo, dimensionamento e análise de dados de sistemas
fotovoltaicos. O programa apresentou este valor de inclinação como o mais indicado para o
local em que foi instalado, por fazer com que a radiação incidente seja mais homogênea ao
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longo do ano. De acordo com Pereira e Oliveira (2011), a inclinação dos módulos solares
deve otimizar a captação de radiação solar, levando em conta a variação da altura solar ao
longo do ano. Dada a dificuldade em alterar a inclinação da superfície absorsora ao longo do
ano, a inclinação é determinada pelo tipo de utilização, conforme apresentado na Tabela 4.
Tabela 4 - Inclinação do painel solar em relação à necessidade na instalação
Utilização Inclinação
Verão (hotéis de temporada) Latitude - 15°
Inverno (aquecimento) Latitude + 15°
Anual (doméstico ou outra não sazonal) Latitude - 5°
Fonte: PEREIRA; OLIVEIRA, 2011.
Conforme apresentado na Tabela 4, para a necessidade desejada do estudo, a
inclinação indicada é de 24° (Latitude de 29° - 5° = 24°), indo ao encontro do apresentado
pelo software PVsyst, sendo, portanto, um dado confiável.
Figura 25 - Módulo fotovoltaico a ser instalado
Fonte: Autor.
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Figura 26 - Instalação dos módulos nos suportes
Fonte: Autor.
Figura 27 - Painel solar instalado e em funcionamento
Fonte: Autor.
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A Figura 28 apresenta uma imagem de satélite adquirida por meio do software
Google Earth, mostrando no mapa o local onde está instalada a estação meteorológica
(Coordenadas geográficas: 29° 26' 39" S e 51° 57' 26" O) e onde está instalado o painel solar
fotovoltaico (Coordenadas geográficas: 29° 26' 54" S e 51° 56' 42" O), bem como a distância
entre os dois pontos (1 300 metros). Como a estação meteorológica fornece dados de radiação
solar precisos num raio de 30 km, os dados de radiação e insolação por ela captados serão
válidos ao serem comparados com a produção de energia das placas fotovoltaicas.
Após a instalação e fase de testes, o painel solar fotovoltaico foi conectado a um
medidor que registrou a quantidade de energia produzida e a um inversor, que converteu a
energia elétrica de corrente contínua para corrente alternada. Todo o sistema foi conectado ao
quadro de luz do prédio, onde a energia gerada é enviada para a rede elétrica pública, podendo
ser consumida instantaneamente.
Figura 28 - Local em que estão instalados a estação meteorológica e o painel solar
fotovoltaico
Fonte: GOOGLE EARTH, 2012.
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4.2. Radiação global e horas de insolação
Para a obtenção de dados diários de radiação global e horas de insolação utilizou-se a
estação meteorológica modelo DAVIS Vantage PRO 2, instalada no campus da Univates,
livre de obstáculos e sombras, a 85 metros de altitude em relação ao nível do mar, nas
coordenadas geográficas 29° 26' 39" S e 51° 57' 26" O. A estação opera desde 2003 e os
dados de radiação solar fornecidos são precisos num raio de 30 km, sendo registros de meia
em meia hora, considerando-se os períodos de 0 à 0 h 30, 1 h às 1 h 30, 2 h às 2 h 30 e assim
sucessivamente até as 24 h. A Figura 29 apresenta a estação em operação e o console da
mesma.
Figura 29 - Estação meteorológica DAVIS Vantage PRO 2
Fonte: TOMASINI, 2011.
4.3 Tratamento dos dados
Para o tratamento estatístico dos dados obtidos com a estação meteorológica,
utilizou-se o software Excel da Microsoft. Com o auxílio deste software, os dados dos cinco
anos de radiação solar incidente, temperatura e insolação foram correlacionados de forma
diária, e após foram realizadas médias mensais.
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Para a conversão dos dados de radiação solar incidente no plano horizontal para
dados de radiação solar incidente no plano do painel (inclinação de 24°), utilizou-se o
software livre desenvolvido pelo LABSOL da UFRGS, o RADIASOL 2 (FIGURA 30). O
software utiliza a Equação 1 para o cálculo de conversão dos dados.
O uso deste software foi de grande auxílio, já que o cálculo de intensidade da
radiação solar em superfícies inclinadas é um procedimento trabalhoso devido ao elevado
número de operações aritméticas envolvidas.
Figura 30 - Software RADIASOL 2
Fonte: LABSOL - UFRGS.
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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A seguir são apresentados os resultados obtidos a partir da avaliação da radiação
solar incidente no município de Lajeado/RS, avaliação da geração de energia elétrica a partir
da instalação do painel fotovoltaico e a correlação entre os dados de geração e os dados
obtidos para o cálculo da radiação solar horizontal e inclinada, incidente sobre a área do
painel, a partir dos dados da radiação incidente em Lajeado.
5.1 Radiação incidente e insolação
A radiação solar que incide na superfície da Terra é composta de uma parcela direta e
de uma parcela difusa, originada pelo espalhamento da radiação causado pela atmosfera. Para
a avaliação do potencial de energia solar fotovoltaica, quantifica-se a radiação global que
pode incidir no painel fotovoltaico, tendo em vista que ambas as parcelas de radiação
colaboram para a geração fotovoltaica. Com o objetivo de levantar o potencial solar
fotovoltaico do município de Lajeado/RS, foram adquiridos dados relativos à radiação solar
global horizontal, na unidade de W/m², por meio de medições realizadas, a cada 30 minutos,
pelo piranômetro instalado no Centro de Informações Hidrometeorológicas da UNIVATES.
O período de levantamento de dados, por meio do piranômetro, foi de janeiro de
2007 a abril de 2012. Foi realizada uma média dos dados de radiação instantâneos, dados em
W/m². Como o piranômetro fornece dados a cada 30 minutos, para a obtenção de dados de
radiação diária média (em Wh/dia e Wh/m²/dia) para cada mês do ano, realizou-se a
integração em relação ao tempo dos dados obtidos pelo piranômetro para cada dia, fazendo-
se, posteriormente, a média dos valores de radiação acumulados por dia (energia solar
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acumulada durante o dia completo sobre determinada área) para todos os meses do ano,
conforme apresentado na Tabela 5.
Tabela 5 - Radiação solar global horizontal média diária, para cada mês do ano, no
período de 2007 a 2012
Mês
Radiação global horizontal
por unidade de área obtida
por interpolação com as
estações mais próximas*
(kWh/m²/dia)
Radiação global
horizontal por unidade
de área obtida por
instrumentação
adequada (kWh/m²/dia)
Radiação global
horizontal sobre
área equivalente a
do painel (kWh/dia)
Janeiro 5,58 5,67 93,6
Fevereiro 5,25 5,13 84,6
Março 4,64 4,65 76,7
Abril 3,74 3,67 60,5
Maio 2,79 2,67 44,0
Junho 2,36 2,27 37,4
Julho 2,55 2,42 40,0
Agosto 3,05 2,97 49,0
Setembro 3,81 3,70 61,0
Outubro 4,61 4,42 73,0
Novembro 5,63 5,60 92,4
Dezembro 6,13 6,18 102
*Fonte: LABSOL – UFRGS (por meio do uso do software livre RADIASOL 2).
Fonte: Autor.
Os dados presentes na tabela anterior podem ser melhor analisados quando são
expressos na representação gráfica da Figura 31.
Como pode ser visualizado, em Lajeado o mês com maior radiação global incidente é
dezembro, com 6,18 kWh/m²/dia, e o de menor incidência é junho, com 2,27 kWh/m²/dia. A
média anual de radiação solar incidente é de 4,11 kWh/m²/dia. Também se pode verificar que
a curva de radiação solar ao longo dos meses do ano comporta-se em sentido parabólico, com
as menores médias ocorrendo nos meses de maio, junho, julho e agosto. Os meses de maior
radiação solar são os meses de janeiro, fevereiro, novembro e dezembro, que oferecem um
potencial energético duas vezes maior que nos meses de inverno.
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Figura 31 - Gráfico da radiação solar horizontal, por unidade de área, média diária
*Fonte: LABSOL – UFRGS (por meio do uso do software livre RADIASOL 2).
Fonte: Autor.
Observa-se que os valores medidos pela estação meteorológica estão em
concordância com os obtidos pelo LABSOL da UFRGS, por meio de interpolação com o
software Radiasol 2, representando que os mesmos são válidos para a situação proposta.
Utilizando-se dos mesmos dados fornecidos pelo piranômetro, fez-se o somatório de
horas de radiação global diária e, após, a média mensal deste dado, para averiguar se o local é
propício para a instalação de sistemas fotovoltaicos. A Figura 32 apresenta as médias mensais
de horas de dia em forma de gráfico, exemplificando este dado.
Figura 32 - Gráfico de horas de radiação global por dia, médias mensais
Fonte: Autor.
0
1
2
3
4
5
6
7 R
adia
ção
ho
rizo
nta
l méd
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iári
a (k
Wh
/m²/
dia
)
Meses do ano
Radiação global horizontal por unidade de área obtida por interpolação com as estações mais próximas
Radiação global horizontal por unidade de área medida em Lajeado/RS*
*
14,0 13,3
12,5 11,6
10,8 10,4 10,6 11,1 11,9
12,9 13,8
14,2
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
Ho
ras
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Glo
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Meses do Ano
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Conforme verificado na Figura 32, os meses com mais horas de radiação global são
os de janeiro, fevereiro, novembro e dezembro, mantendo-se acima das 13 horas diárias. Já os
meses de maio, junho e julho são os com menos horas de radiação global diárias, com médias
em torno de 10 horas/dia. Assim como ocorreu com o gráfico de radiação solar incidente, o
gráfico das horas de radiação global também se comporta de forma parabólica, com os
menores valores ocorrendo nos meses de inverno.
Estes dados diferem dos apresentados no Atlas Solarimétrico do Brasil (TIBA et al.,
2000), pois foram somadas a radiação direta e difusa, constituindo as horas de sol do dia,
enquanto na Figura 10 somente está representada a radiação direta sobre a superfície terrestre.
5.2 Energia elétrica gerada a partir do painel fotovoltaico
O painel solar fotovoltaico entrou em operação no dia 16 de agosto de 2012, gerando
energia elétrica a partir da conversão da radiação solar incidente no plano inclinado. No mês
de agosto foram registrados dados de geração do dia 16 ao dia 24, conforme apresentados no
gráfico na Figura 33.
Figura 33 - Gráfico da energia gerada (Agosto)
Fonte: Autor.
7,5
12,6
10,8 9,5
10,3 11,3
12,9 13 11,4
0
2
4
6
8
10
12
14
16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ener
gia
Ger
ada
(kW
h)
Dia do mês de agosto
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A geração de energia durante o período manteve-se com média de 11 kWh/dia, sendo
que dos dias 25 a 31 foram feitas adequações na instalação e, portanto, não foi possível
registrar a quantidade de energia gerada.
A Figura 34 apresenta o gráfico da geração de energia do mês de setembro, na qual
se pode observar muito bem a variação da geração de energia com as mudanças climáticas
decorridas no mês (dias nublados e de chuva).
Figura 34 - Gráfico da energia gerada (Setembro)
Fonte: Autor.
No mês de setembro os dias que mais propiciaram a geração de energia foram o 14,
22 e 28, com geração de mais de 14 kWh/dia em cada um dos mesmos. A média mensal de
geração foi de 8 kWh, dentro do esperado para um mês chuvoso na região em que foi
instalado.
Os dados de geração de energia elétrica do painel foram comparados com os dados
de pluviometria, obtidos por uma estação meteorológica de propriedade da CERTEL
ENERGIA. Essa estação é localizada na Hidrelétrica Boa Vista, na RST 453, km 47,8, no
município de Estrela/RS, distante 08 km de onde o painel foi instalado (Latitude: 29°28'21" S
- Longitude: 51°52'05" O). Conclui-se, pela comparação, que nos dias em que houve pouca
geração de energia elétrica foram os mesmos dias em que ocorreram chuvas na região,
fazendo com que a radiação solar direta não pudesse ser captada pelo painel solar e a radiação
solar difusa fosse a principal responsável pela geração de energia elétrica. O gráfico da
7,2
12,6
5,2
13,1
11,1
9,8
11,4
4
1,1 0,5
3,8 3,2
11,3
14,1
2,8
0,8
4,1
0,6
8,1
11,5
12,5
14,2
13,2 13
7,2
9,6
7,9
14,3
2,6
11,3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Ener
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Ge
rad
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Wh
)
Dia do mês de setembro
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correlação entre a energia elétrica gerada e a pluviometria são apresentados na Figura 35. A
necessidade de utilizar os dados de outra estação meteorológica ocorreu devido a uma
manutenção que houve na estação meteorológica do Centro de Informações Meteorológicas
da Univates, que impossibilitou a aquisição de dados de pluviometria e radiação solar
incidente no período.
Figura 35 - Gráfico da relação entre a energia gerada e a pluviometria
Fonte: Autor.
Conforme apresentado no gráfico da Figura 35, visualiza-se que os dias de menor
geração de energia coincidiram com os de maior índice pluviométrico, devido à diminuição
da radiação direta incidente sobre o painel solar fotovoltaico. O gráfico também reforça o
conceito de que ocorre geração de energia enquanto houver radiação solar difusa, não sendo
obrigatoriamente necessária a radiação solar direta.
5.3 Valor de radiação incidente no plano do painel solar fotovoltaico
Como o piranômetro capta a radiação solar incidente no plano horizontal e o painel
fotovoltaico está inclinado em um ângulo de 24º, faz-se necessário calcular o valor de
radiação solar incidente no plano do painel, para correta correlação entre os dados. Para isto
7,2
12,6
5,2
13,1
11,1 9,8
11,4
4
1,1 0,5
3,8 3,2
11,3
14,1
2,8
0,8
4,1
0,6
8,1
11,5 12,5
14,2
13,2 13
7,2
9,6
7,9
14,3
2,6
11,3
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Energia Gerada (kWh)
Pluviometria (mm)
Ener
gia
Ger
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kWh
)
Plu
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m)
Dia do mês de setembro
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utilizou-se o software livre do LABSOL – UFRGS, o RADIASOL 2. Com este software
pôde-se inserir as informações coletadas pelo piranômetro, obtendo-se a radiação global
incidente no ângulo desejado. O software calcula a radiação inclinada média estatística com
base nos dados inseridos, posição geográfica e dados geométricos do painel, utilizando a
Equação (1), do modelo de céu isotrópico, conforme explicado por Duffie & Beckman
(1980).
A Tabela 6 apresenta os dados médios mensais de radiação incidente no plano
horizontal coletados pelo piranômetro no período de 2007 a 2012 e o respectivo valor de
radiação incidente inclinada para diferentes ângulos de inclinação do painel.
Tabela 6 - Radiação global incidente no plano horizontal e inclinado
Radiação Média no Plano Inclinado (kWh/m²/dia)
Mês 0° 10° 20° 24° 30° 40° 50° 60° 70°
Jan 5,66 5,66 5,56 5,45 5,36 4,97 4,51 3,95 3,32
Fev 5,12 5,24 5,24 5,21 5,18 4,89 4,62 4,17 3,44
Mar 4,63 4,91 5,09 5,12 5,10 5,03 4,84 4,49 4,08
Abr 3,66 4,02 4,31 4,37 4,46 4,56 4,53 4,34 4,09
Mai 2,66 3,04 3,32 3,44 3,58 3,65 3,77 3,70 3,64
Jun 2,26 2,63 2,94 3,02 3,19 3,32 3,42 3,38 3,37
Jul 2,41 2,77 3,09 3,19 3,31 3,51 3,55 3,49 3,39
Ago 2,96 3,28 3,55 3,64 3,74 3,84 3,79 3,72 3,53
Set 3,69 3,96 4,16 4,20 4,25 4,22 4,13 3,87 3,59
Out 4,41 4,57 4,62 4,63 4,64 4,50 4,23 3,93 3,48
Nov 5,59 5,63 5,53 5,53 5,33 5,04 4,51 4,11 3,47
Dez 6,17 6,13 5,97 5,87 5,62 5,27 4,71 3,95 3,25
Radiação Média Anual no Plano Inclinado (kWh/m²/dia)
ANO 4,10 4,32 4,44 4,47 4,48 4,40 4,21 3,92 3,55
Fonte: Autor.
A Figura 36 apresenta um gráfico correlacionando a radiação global incidente nas
diferentes inclinações, demonstrando mais claramente o efeito surtido quando ocorre a
inclinação de um plano.
O melhor ângulo de inclinação fixo para o ano é aquele que, utilizando-se a média
dos valores diários médios de radiação de cada mês, faz com que o painel receba a maior
quantidade de energia. Para Lajeado, conforme se verifica na Figura 36, ângulos entre 20 e
30° fazem com que o painel receba maior quantidade de energia solar durante o ano,
comparado com outros valores de inclinação. Com base nesses dados, verifica-se que a
inclinação de 24° utilizada está adequada, tendo em vista que a diferença da energia média
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obtida para esse ângulo em relação aos valores obtidos para a inclinação com ângulos de
valores próximos é pequena. Para ângulos de inclinação próximos a zero (plano horizontal) e
para ângulos próximos a 90°, a energia solar média obtida reduz significativamente.
Figura 36 - Radiação global incidente no plano horizontal e inclinado
Fonte: Autor.
Pode-se ter uma melhor ideia do ganho em captação de energia solar, quando se
compara que, com o uso de 0° de inclinação, obtém-se em média durante o ano 67,7 kWh/dia
de radiação sobre a área de painel, contra um valor de 73,8 kWh/dia que se obtém com o uso
de inclinação de 24° para o painel. Já, quando se opta por uma inclinação excessivamente
mais alta, como a de 70°, por exemplo, o valor de radiação obtido é de 58,6 kWh/dia.
Portanto, o ângulo escolhido para a inclinação está adequado para os fins requeridos.
5.4 Relação entre a radiação solar incidente e a geração de energia
Em todos os equipamentos utilizados para a conversão de uma forma de energia, não
se tem uma conversão de 100% tendo em vista que nos processos de transformação de energia
existem perdas, de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica. Ainda, a energia gerada
pelo painel fotovoltaico varia em função dos níveis de radiação solar direta incidente e níveis
de poeira e nebulosidade, que interferem na radiação solar difusa.
0
1
2
3
4
5
6
7
Rad
iaçã
o in
clin
ada
(kW
h/m
²/d
ia)
Mês do ano
0°
10°
20°
24°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
90°
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Durante o período estudado, a radiação solar diária incidente no plano horizontal teve
uma média de 71 kWh/dia sobre a área do painel, chegando a picos de 82,9 kWh/dia,
conforme apresentado na Tabela 7. Com base nos valores coletados pelo piranômetro no
período de 2007 a 2012, realizou-se a média dos valores para o mês de agosto, obtendo-se o
valor de 48,84 kWh/dia. Fazendo uso do software Radiasol 2, obteve-se o valor de 59,9
kWh/dia como média de radiação inclinada para o mesmo mês. Como se verifica que os
dados de radiação sobre a superfície inclinada médios são 1,23 vezes maiores do que os dados
referentes à radiação horizontal, estima-se que a radiação diária que incide sobre a superfície
inclinada também respeite esta proporção. Utilizou-se este método porque, para ter os dados
instantâneos de radiação inclinada, o piranômetro teria que estar posicionado na mesma
inclinação do painel. Com base nos dados de estimativa de radiação incidente no plano
inclinado, pode-se correlacionar a radiação incidente no plano inclinado com a energia gerada
diariamente, bem como a eficiência estimada do painel no período.
Tabela 7 - Radiação incidente e energia gerada
Dia
Radiação
Horizontal
Medida¹
(kWh)
Radiação
Horizontal
Média²
(kWh)
Radiação
Inclinada
Média³
(kWh)
Estimativa de
Radiação
Inclinada4
(kWh)
Energia
Gerada
(kWh)
Eficiência
Estimada
(%)
16/8 52,17 48,84 59,9 63,98 7,50 11,72
17/8 75,72 48,84 59,9 92,87 12,6 13,57
18/8 68,73 48,84 59,9 84,29 10,8 12,81
19/8 63,60 48,84 59,9 78,00 9,50 12,18
20/8 70,36 48,84 59,9 86,29 10,3 11,94
21/8 69,95 48,84 59,9 85,79 11,3 13,17
22/8 80,14 48,84 59,9 98,29 12,9 13,12
23/8 82,91 48,84 59,9 101,7 13,0 12,78
24/8 76,59 48,84 59,9 93,93 11,4 12,14
1 Valores diários obtidos pelo piranômetro, em ângulo horizontal;
2 Valores médios de radiação horizontal calculados para o mês de agosto, com base nos dados registrados pelo
piranômetro de 2007 a 2012;
3 Valores médios de radiação inclinada obtidos pelo software Radiasol 2 para o mês de agosto, com base nos
dados registrados pelo piranômetro de 2007 a 2012;
4 Valores obtidos pela relação entre a radiação horizontal e a inclinada, com base no software Radiasol 2;
Fonte: Autor.
A relação entre as médias para o mês de agosto da radiação incidente no plano
horizontal e no plano inclinado, bem como a relação entre a estimativa de radiação diária
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incidente no plano inclinado e a energia gerada pelo painel fotovoltaico podem ser mais bem
visualizadas no gráfico apresentado na Figura 37.
Como pode ser observado pelo gráfico, a radiação incidente é fator limitante da
geração de energia fotovoltaica, coincidindo os momentos de maior incidência com os de
maior geração. A geração de energia elétrica manteve-se com média de 11 kWh/dia,
comportando-se de forma homogênea e sem apresentar grandes variações. A eficiência do
painel solar fotovoltaico na conversão de energia solar para energia elétrica foi da ordem de
12,6%, próximo do proposto pelo fornecedor (14%).
Figura 37 - Radiação incidente e energia gerada
1 Valores diários obtidos pelo piranômetro, em ângulo horizontal;
2 Valores médios de radiação horizontal calculados para o mês de agosto, com base nos dados registrados pelo
piranômetro de 2007 a 2012;
3 Valores médios de radiação inclinada obtidos pelo software Radiasol 2 para o mês de agosto, com base nos
dados registrados pelo piranômetro de 2007 a 2012;
4 Valores obtidos pela relação entre a radiação horizontal e a inclinada, com base no software Radiasol 2;
Fonte: Autor.
Não foi possível realizar a relação da radiação solar incidente com a geração de
energia elétrica para o mês de setembro, pois a estação meteorológica passou por uma
manutenção preventiva e não foi possível a coleta de dados neste período.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
16/8 17/8 18/8 19/8 20/8 21/8 22/8 23/8 24/8
Ener
gia
Diá
ria
(kW
h)
Radiação Horizontal Medida¹ Radiação Horizontal Média dos Dias de Agosto² Radiação Inclinada Média dos Dias de Agosto³ Estimativa de Radiação Inclinada Energia Gerada
4
Dia do mês de agosto
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6. CONCLUSÕES
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede são uma aplicação bastante promissora
da tecnologia fotovoltaica, uma vez que têm as vantagens da geração distribuída (geração
próxima ao consumo) e não necessitam de dispositivos acumuladores (banco de baterias), já
que a rede elétrica absorve a energia gerada que pode não ser consumida imediatamente pela
carga local.
O estudo realizado objetivou a instalação de um painel solar fotovoltaico na cidade
de Lajeado/RS, a fim de obter dados em tempo real da geração de energia. O estudo é
pioneiro neste aspecto, pois anteriormente somente existia a estimativa de geração de energia
na região, nunca tendo sido realizado um acompanhamento e correlação com a radiação
incidente em tempo real.
Como fator importante que pode influenciar a geração de energia, ressalta-se a
inclinação do painel em um ângulo de 24°. Nos dados obtidos de radiação global média para o
período de 2007 a 2012, verifica-se que a inclinação num ângulo de 24° tem como efeito
homogeneizar os índices da radiação incidente sobre o painel. Como pode ser observado na
Tabela 10, nos meses de verão há uma diminuição da incidência variando de 2 a 5%,
enquanto que no inverno houve um aumento da radiação incidente variando de 20 a 35%,
comprovando que a inclinação de painéis fotovoltaicos é uma melhoria viável, praticamente
sem custo e que influencia positivamente na geração de energia nos meses de menor
incidência solar.
A partir dos resultados pode-se afirmar que um sistema solar fotovoltaico instalado
em Lajeado teria seu potencial melhor aproveitado se instalado de forma conectada à rede,
não fazendo uso de um banco de baterias. Isto se deve a pouca radiação incidente nos meses
de inverno, insuficiente para a geração de energia elétrica necessária para alimentação de
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residências ou indústrias, mesmo se as placas estiverem inclinadas em um ângulo propício.
Deve-se considerar também que o uso de baterias proporciona perdas de eficiência adicionais,
devido às transformações de energia elétrica em energia química e, posterior, transformação
de energia química em energia elétrica, para consumo, não serem ideais; conforme a Segunda
Lei da Termodinâmica.
Com os dados obtidos verificou-se que no mês de agosto houve uma geração de
energia média de 11 kWh/dia, dentro do esperado para um mês de chuvas. Mas seria
necessária a avaliação da geração por um período maior de meses para a geração poder ser
melhor analisada.
Pode-se afirmar que o projeto atendeu aos objetivos do estudo, pois somente com a
instalação do sistema fotovoltaico obtiveram-se dados da geração de energia para a cidade de
Lajeado, dados que ainda eram inexistentes para a região. A partir de uma revisão
bibliográfica e pesquisas sobre outros projetos conheceu-se o software livre RADIASOL 2
que foi muito útil quando houve a necessidade de converter os dados de radiação horizontal
para um plano inclinado. O mesmo quando ocorreu a necessidade de calcular qual a melhor
inclinação para as placas solares, descobrindo-se o software livre PVsyst.
Com base nos resultados obtidos neste estudo pôde-se concluir que um sistema
fotovoltaico instalado na cidade de Lajeado/RS produz energia de forma satisfatória, podendo
ser utilizado no fornecimento de energia elétrica de residências e empresas.
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61
REFERÊNCIAS
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). 2012. Disponível em:
<http://www.aneel.gov.br>. Acesso em: 15 jun. 2012.
BERMANN, Célio. Crise Ambiental e as Energias Renováveis. Programa Interunidades de
Pós-Graduação em Energia da USP. Revista Energia, Ambiente e Sociedade, p. 20-29, 2006.
BRAUN-GRABOLLE, Priscila. A Integração de Sistemas Solares Fotovoltaicos em Larga
Escala no Sistema Elétrico de Distribuição Urbana. Tese de Doutorado - Universidade
Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Florianópolis,
SC, 2010.
BUENO, Régis D. R. Energia e Desenvolvimento Sustentável: As Fontes Alternativas de
Energia e as Políticas Energéticas no Âmbito Nacional e Internacional. Monografia -
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Faculdade de Ciências Econômicas. Porto
Alegre, RS, 2010.
CAMARGO, João C. Medidas do Potencial Fotovoltaico na Região das Bacias dos Rios
Piracicaba e Capivari. Dissertação de Mestrado – Universidade Estadual de Campinas,
Faculdade de Engenharia Mecânica. Campinas, SP, 2000.
CASTRO, Nivalde J., PAES, Kurt E., DANTAS, Guilherme de A. Perspectivas para a
Geração Fotovoltaica no Brasil. Grupo de Estudos do Setor Elétrico (GESEL).
Universidade do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, RJ, 2012.
COUTO, Maurício B. Ensaios de Equipamentos de Consumo Típicos Utilizados em
Sistema Fotovoltaicos. Dissertação de Mestrado – Universidade Federal do Rio Grande do
Sul, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Porto Alegre, RS, 2000.
CRESESB – Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito.
Tutorial de Energia Solar Fotovoltaica. Cidade Universitária, Rio de Janeiro, RJ, 2008.
Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/content.php?cid=tutorial_solar>. Acesso em: 01
abr. 2012.
BD
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IVAT
ES
(htt
p://w
ww
.uni
vate
s.br/
bdu)
62
CRESESB – Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito.
Tutorial de Geração Heliotérmica. Cidade Universitária, Rio de Janeiro, RJ, 2012.
Disponível em: <http://www.cresesb.cepel.br/content.php?cid=tutorial_heliotermica>. Acesso
em: 01 jun. 2012.
DUFFIE, John A., BECKMAN, William A. Solar Engineering of Thermal Processes. 2 Ed.
New York: John Wiley & Sons, 1980.
ENRIQUE, Juan M., ANDÚJAR, José M., BOHÓRQUEZ, Manuel A. A Reliable, Fast and
Low Cost Maximum Power Point Tracker for Photovoltaic Applications. Departamento
de Ingeniería Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática, Universidad de Huelva,
Spain. In: Solar Energy, Vol. 84, p. 79-89, 2010.
FERRAZ, Clarice. 2012 Será o Ano da Energia Solar Fotovoltaica no Brasil? Grupo de
Economia de Energia do Instituto de Economia da Universidade Federal do Rio de Janeiro
(GEE/UFRJ). Rio de Janeiro, RJ, 2012.
GALDINO, Marco A. E., LIMA, Jorge H. G., RIBEIRO, Cláudio M., SERRA, Eduardo T.. O
Contexto das Energias Renováveis no Brasil. Revista da Diretoria de Engenharia da
Aeronáutica, Rio de Janeiro, pág. 17-25, 01 nov. 2000.
GHENSEV, Almir. Materiais e Processos de Fabricação de Células Fotovoltaicas.
Monografia de Pós-Graduação Latu Sensu em Fontes Alternativas de Energia. Universidade
Federal de Lavras, MG, 2006.
GOLDEMBERG, José, LUCON, Oswaldo. Energias Renováveis: Um Futuro Sustentável.
Revista USP, São Paulo, Nº 72, pág. 6-15, 2007.
GOOGLE. Programa Google Earth. 2012.
GREENPRO. Energia Fotovoltaica: Manual sobre Tecnologias, Projeto e Instalação. 2004.
GTES – Grupo de Trabalho de Energia Solar. Manual de Engenharia para Sistemas
Fotovoltaicos. Rio de Janeiro, CRESESB/CEPEL, 2004.
BD
U –
Bib
liote
ca D
igita
l da
UN
IVAT
ES
(htt
p://w
ww
.uni
vate
s.br/
bdu)
63
HECKTHEUER, Lúcio A. Análise de Associações de Módulos Fotovoltaicos. Tese de
Doutorado – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Mecânica. Porto Alegre, RS, 2001.
HONSBERG, Cristiana, BOWDEN, Stuart. Photovoltaic Education Network - Light
Generated Current. 2012. Disponível em: <http://pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-
operation/light-generated-current>. Acesso em: 08 jun. 2012.
LABSOL - UFRGS. Programa RADIASOL 2. Laboratório de Energia Solar GESTE-
PROMEC. Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto
Alegre, RS. Disponível em: < http://www.solar.ufrgs.br/>. Acesso em 15 jun. 2012.
LANDAU, Charles R. Optimum Tilt of Solar Panels. Disponível em:
<http://www.macslab.com/optsolar.html>. Acesso em 20 maio 2012.
LESOURD, Jean-Baptiste. Solar Photovoltaic Systems: The Economics of a Renewable
Energy Resource. Groupe de Recherche en Economie Quantitative d'Aix-Marseille
(GREQAM), Université de la Méditerranée, Marseille, France. In: Environmental Modelling
& Software, Nº 16, p. 147-156, 2001.
LEVA, Flávia F., SALERNO, Carlos H., CAMACHO, José R. Modelo de um Projeto de
um Sistema Fotovoltaico. In: Encontro de Energia no Meio Rural, 2004, Campinas, São
Paulo.
LIU, Benjamin Y. H., JORDAN, Richard C. The Long-Term Average Performance of
Flat-Plate Solar-Energy Collectors. Department of Mechanical Engineering, University of
Minnesota, Minneapolis, Minnesota, U.S.A., 1963.
MAKRIDES, George, ZINSSER, Bastian, NORTON, Matthew, GEORGHIOU, George E.,
SCHUBERT, Markus, WERNER, Jürgen H. Potential of Photovoltaic Systems in
Countries with High Solar Irradiation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.
14, p. 754-762, 2010.
MERMOUD, André. Programa PVsyst. 2010.
BD
U –
Bib
liote
ca D
igita
l da
UN
IVAT
ES
(htt
p://w
ww
.uni
vate
s.br/
bdu)
64
NADAL, Carlos del C. La Energía Solar Fotovoltaica: Presente y Futuro. Jornadas Energía
Solar, Universitat de les Illes Balears, 2003.
NAGASHIMA, Shigeru, TAKAHASHI, Kiyoshi, YABUMOTO, Toshiaki, SHIGA, Shoji,
WATAKABE, Yuichi. Development and Field Experience of Monitoring System for
Valve-Regulated Lead-Acid Batteries in Stationary Applications. Journal of Power
Sources, Vol. 158, p. 1166-1172, 2006.
NETO, Aimé F. de C. P., ALMEIDA, Marcelo P., MACÊDO, Wilson N., PINHO, João T.
Desenvolvimento de um Controlador de Carga do Tipo ON/OFF. Grupo de Estudos e
Desenvolvimento de Alternativas Energéticas – GEDAE, Faculdade de Engenharia Elétrica,
Universidade Federal do Paraná. In: II Congresso Brasileiro de Energia Solar e III
Conferência Regional Latino-Americana da ISES, Florianópolis, 18 a 21 de novembro de
2008.
NIJEGORODOV, N. DEVAN, K. R. S. JAIN, P. K. CARLSSON, S. Atmospheric
Transmittance Models and An Analytical Method to Predict the Optimum Slope of an
Absorber Plate, Variously Oriented at any Latitude. Renewable Energy, v. 4, p. 529 - 543,
1994.
PACHECO, Fabiana. Energias Renováveis: Breves Conceitos. Conjuntura e Planejamento,
Salvador: SEI, Nº 149, pág. 4-11, 2006.
PASSOS, Júlio C. Energias Renováveis - Energia Eólica. Departamento de Engenharia
Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2008.
PEREIRA, Filipe A. S., OLIVEIRA, Manuel Â. S. Curso Técnico Instalador de Energia
Solar Fotovoltaica. Publindústria, Portugal, 2011.
PEREIRA, Osvaldo L. S., GONÇALVES, Felipe F. Dimensionamento de Inversores para
Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica: Estudo de Caso do Sistema de
Tubarão – SC. Grupo de Pesquisa em Meio Ambiente, Universalização, Desenvolvimento
Sustentável e Energias Renováveis – G-MUDE. In: Revista Brasileira de Energia, Vol. 14, Nº
1, 1º Sem. 2008, pp 25-45.
BD
U –
Bib
liote
ca D
igita
l da
UN
IVAT
ES
(htt
p://w
ww
.uni
vate
s.br/
bdu)
65
PINHO, João T., BARBOSA, Claudomiro F. O., PEREIRA, Edinaldo J. da S., SOUZA,
Hallan M. S., BLASQUES, Luis C. M., GALHARDO, Marcos A. B., MACÊDO, Wilson N.
Soluções Energéticas para a Amazônia – Sistemas Híbridos. Brasília: Ministério de Minas
e Energia, DF, 2008.
PORTO, Laura. Energias Renováveis. Brasília: Ministério de Minas e Energia, DF, 2007.
Disponível em:
<http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/galerias/arquivos/apresentacao/VI.pdf>. Acesso
em: 23 abr. 2012.
RODRIGUES, Carlos N. Centrais Solares Fotovoltaicas Ligadas à Rede Eléctrica.
Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, I. P. Lisboa, 2008.
RÜTHER, Ricardo. Edifícios Solares Fotovoltaicos: o potencial da geração solar
fotovoltaica integrada a edificações urbanas e interligada à rede elétrica pública no Brasil.
LABSOLAR, Florianópolis, SC, 2004.
RÜTHER, Ricardo. Potencial da Energia Solar Fotovoltaica no Brasil e Projetos Vitrine
Estádios Solares e Aeroportos Solares. Seminário Mercosul Pós-Copenhague. 2010.
SANTOS, Alison A., RAMOS, Daniel S., SANTOS, Nilson T. F., OLIVEIRA, Pedro P.
Projeto de Geração de Energia Eólica. Projeto de Graduação do Curso de Engenharia
Industrial Mecânica, Universidade Santa Cecília, Santos, SP, 2006.
SAWIN, Janet L. Renewables 2012 - Global Status Report. Renewable Energy Policy
Network for the 21st Century. REN21, 2012.
SENTELHAS, Paulo C., ANGELOCCI, Luiz R. Radiação Solar - Balanço de Energia.
Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Departamento de Ciências Exatas,
Universidade de São Paulo, SP, 2009.
SEVÁ, Oswaldo. Usinas Hidrelétricas e Termelétricas. IX Semana de Engenharia
Mecânica da Unicamp. Campinas, SP, 2005.
BD
U –
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liote
ca D
igita
l da
UN
IVAT
ES
(htt
p://w
ww
.uni
vate
s.br/
bdu)
66
SILVA, Ivson R. Implantação do Curso de Energia Solar no SENAI de Pernambuco.
Monografia do Curso de Pós Graduação Latu Sensu em Fontes Alternativas de Energia para
obtenção do título de especialista em Fontes Alternativas de Energia. Lavras, MG, 2006.
SOUZA, Adriano G. L. Desenvolvimento de Software para Projeto de Sistemas
Centralizados de Aquecimento Solar de Água. Dissertação de Mestrado - Universidade do
Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Rio de
Janeiro, RJ, 2009.
SPANGGAARD, Holger, KREBS, Frederik C.. A Brief History of the Development of
Organic and Polymeric Photovoltaics. Solar Energy Materials and Solar Cells, V. 83, p.
125-146, 2004.
STEIGLEDER, Marco A. Comparação do Desempenho de Duas Bombas Acopladas
Diretamente a Geradores Fotovoltaicos. Dissertação de Mestrado – Universidade Federal
do Rio Grande do Sul, Programa de Pós-Graduação de Engenharia Mecânica. Porto Alegre,
RS, 2006.
TIBA, Chigueru et al. Atlas Solarimétrico do Brasil: Banco de Dados Solarimétrico. Grupo
de Pesquisas em Fontes Alternativas de Energia - Departamento de Energia Nuclear UFPE.
Recife, 2000.
TOMASINI, Juliana. Padrão de Variabilidade do Vento à Superfície, em Lajeado, Rio
Grande do Sul, Brasil: Implicações Ambientais. Monografia de Graduação em Engenharia
Ambiental, Centro Universitário UNIVATES. Lajeado, RS, 2011.
VIANA, Trajano. Energia Solar Fotovoltaica – Geração de Energia a Partir do Sol.
Laboratório de Engenharia de Processos de Conversão e Tecnologia de Energia. Universidade
Federal de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Mecânica. Florianópolis, SC, 2011.