Energia Solar

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Energia Solar
ENERGIA SOLAR – FORMAS DE CONVERSÃO EM 
ELETRICIDADE
SISTEMAS HELIOTERMOELÉTRICOS
Conversão indireta da radiação solar em eletricidade 
SISTEMAS TERMOSOLARES
Sistema de Receptor Central - Torres de Potência - Princípio de Funcionamento
Conversão indireta da radiação solar em eletricidade 
SISTEMAS TERMOSOLARES
UTEs Termossolares è Ciclo Rankine
UTE BARSTOW
Heliostatos 1818
Área - heliostato 39,9 m2
Área total 291.000 m2
Potência 42 MW
Altura da torre 77,1 m
Receptor
24 painéis de 
13,7 m de 
altura, cada
painel tem 12,7 
mm de 
diâmetro
Diâmetro do 
Receptor 7 m
Conversão indireta da radiação solar em eletricidade 
SISTEMAS TERMOSOLARES
UTEs Termossolares Parabólicas è Ciclo Rankine
§ Nestas centrais não 
existe uma torre solar 
concentrada, mas, 
espelhos parabólicos 
(CSP) com dutos de sal 
líquido que recebem o 
calor solar e, através de 
conexões série-paralelo, 
levam o sal líquido para 
o Ciclo de Rankine.
Fonte: CSP Solana
Conversão indireta da radiação solar em eletricidade 
SISTEMAS TERMOSOLARES
UTE Termossolar Parabólica – CSP Solana – Arizona/EUA 
Fonte: CSP Solana
UTE CSP Solana
Concentradores
parabólicos 50.400
Área - concentrador 99,75 m2
Área total da planta 7,72 km2
Potência 280 MW
Energia 1,2 TWh
Fator de capacidade (com 
armazenamento de 
energia)
0,49
Sistema Distribuído Instalado na USP – São Paulo
CÉLULAS FOTOVOLTAICAS 
10
O recurso solar: características
Energia recebida pela terra: 1,5125 1018 kWh / ano de energia
Radiação solar: Radiação eletromagnética que se propaga a 
velocidade de 300.000 km/s
l = Constante solar
Quantidade de
energia que incide
numa superfície
unitária, normal aos
raios solares, por
unidade de tempo,
numa região situada
no topo da
atmosfera
l = 1367 W / m2
´
RADIAÇÃO SOLAR NA SUPERFÍCIE TERRESTRE
Condições atmosféricas ótimas:
• Ao nível do mar = 1kW/m2;
• A 1000 metros de altura = 1,05 kW/ m2;
• Nas altas montanhas = 1,1 kW/ m2;
• Fora da atmosfera = 1,367 kW/ m2.
Variabilidade da radiação solar
É função:
• da alternância de dias e noites;
• das estações do ano;
• dos períodos de passagem de nuvens.
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12
�ENERGIA SOLAR - Características 
� Instrumentos de medida: 
Piranômetro
Mede a radiação global
Piroeliômetro –
mede a radiação 
direta normal
Heliógrafo – mede 
número de horas de 
insolação
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Local Radiação solar
 kWh/m2- anual
Europa Ocidental - sul 1500
Europa Ocidental - norte 800 - 1200
Deserto do Saara 2600
Brasil – região norte 1752 - 2190
Radiação solar em algumas regiões
Manual de Engenharia para 
Sistemas Fotovoltaicos.
GTES CEPEL – DTE –
CRESESB 
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Atlas Solarimétrico do Brasil - UFPE
Radiação Solar Global - Média Anual
15
Manual de Engenharia para 
Sistemas Fotovoltaicos.
GTES CEPEL – DTE –
CRESESB 
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Tecnologia das células fotovoltaicas 
Em função do material semicondutor utilizado no processo de fabricação, as células 
fotovoltaicas podem ser classificadas em quatro subcategorias 
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Manual de Engenharia para
Sistemas Fotovoltaicos.
GTES CEPEL – DTE – CRESESB 
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Fatores limitantes do processo de conversão
• Espectro de sua radiação – ele se espalha em uma ampla faixa e apenas a 
parcela com comprimento de onda inferior a 1 micro.m é capaz de excitar os 
elétrons em células de silício 
• Cada fóton só consegue excitar um elétron. Portanto, para fótons com energia 
superior a energia do gap, haverá um excesso de energia que será convertida 
em calor.
• Mesmo que os elétrons sejam excitados, existe uma probabilidade de que 
estes não sejam coletados, e não contribuam para a corrente. A tecnologia da 
fabricação de células fotovoltaicas, tenta reduzir ao máximo este efeito.
• Para células de silício, o limite teórico da conversão da radiação solar em 
eletricidade é 27%.
MÓDULO - ARRANJO DAS CÉLULAS
Diodo de 
Bloqueio
Diodo
Bypass
Células
V1
V2
V3
I1 I2
I
0,4 volts
V
V = V1 +V2 + V3 + ..... Vn
I = I1 + I2 + .... In
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Curvas I – V de duas células fotovoltaicas de silício cristalino conectadas (a) em 
série e (b) em paralelo. 
Manual de Engenharia para 
Sistemas Fotovoltaicos.
GTES CEPEL – DTE –
CRESESB 
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Módulo Fotovoltaico
Ex: Módulo de 48 Wp
Diferentes módulos disponíveis no mercado
Sistemas fotovoltaicos 
A composição dos componentes e tipos utilizados depende do tipo de aplicação.
ØAplicação autônoma
ØAplicação conectada à rede
Para atingir o nível de tensão e corrente 
necessários para alimentação das cargas 
e/ou conexão com rede é feita uma 
associação série / paralela dos módulos 
constituindo em um arranjo.
Classificação de sistemas fotovoltaicos (SF)
Os sistemas fotovoltaicos podem ser classificados em duas categorias 
principais: Isolados e conectados à rede elétrica
Sistemas isolados: A geração de energia é usada para o atendimento de uma 
unidade consumidora não conectada à rede elétrica de distribuição de energia. 
Estes sistemas em geral, necessitam de algum tipo de armazenamento de 
energia . 
Normalmente são usadas baterias eletroquímicas, sendo estas necessárias para 
complementar a geração fotovoltaica em períodos de baixa incidência de 
radiação solar e períodos noturnos.
Sistemas conectados à rede elétrica: São aqueles em que a energia elétrica gerada é 
entregue a rede elétrica de energia. Podem ser classificados em :
Sistemas de pequeno porte: Micro ou minigeração de energia instaladas nas 
edificações dos consumidores e conectadas à rede de distribuição da Concessionária 
de energia. Estes consumidores são proprietários do SF. 
Sistemas de médio/grande porte: Usinas solares pertencentes às Empresas geradoras de 
energia e conectadas à rede de distribuição ou transmissão de energia conforme a potência 
instalada. 
Classificação de sistemas fotovoltaicos (SF) - continuação
Manual de Engenharia de Sistemas Fotovoltaicos
GS – Grupo de trabalho de energia solar
Sistemas híbridos
São sistemas constituídos por mais de um tipo de fonte de energia e de 
elementos armazenadores. 
Exemplos:
§ Solar – eólico
§ Solar eólico-baterias
§ Solar - Grupo diesel
§ Solar- eólico – bateria 
– Diesel
§ Solar- eólico -
hidráulico 
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Estruturas de suporte com módulos do 
sistema Fotovoltaico formando cobertura do 
estacionamento – Conectado à rede –
150kWp 
IEE - USP
Exemplo de sistema (GD) conectada à rede elétrica - USP
Gerador fotovoltaico instalado no
solo e eletrocentro – 156kWp
Sistema Fotovoltaico - (156 kWp)
O sistema BAPV está localizado na biblioteca Brasiliana Guita e José Mindlin na 
Cidade Universitária.
Sistema Fotovoltaico e Sistema de Armazenamento de Energia 
(BESS)
Escola Politecnica da USP – Predio do Bienio
Projeto de P&D Aneel – Enel
Usina FV
100 kWpico
BESS – Litio Ion
100 kW e 100 kWh
Usina geradora solar fotovoltaica Centralizadas no Brasil
Usina - Potências na ordem dos MW
https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/
https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/
Geração Distribuida - Brasil
https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/