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ENERGIAS RENOVÁVEIS 
AULA 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª. Muriele Bester de Souza 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Seja bem-vindo à nossa aula. Vamos iniciar agora o aprofundamento e 
conhecimento das principais fontes de energias renováveis utilizadas no Brasil e 
no mundo. Nesta aula, iremos abordar um assunto muito pertinente no mundo 
atual: a energia solar. Vamos conhecer o princípio de funcionamento dos 
sistemas fotovoltaicos, o sol e o potencial solar, as diferenças e aplicações de 
energia solar térmica e fotovoltaica, as diferentes células solares, geradores 
fotovoltaicos e os tipos de sistemas fotovoltaicos. 
Dentre diversos motivos, a procura por fontes de energias renováveis e 
sustentáveis para o abastecimento energético se deve tanto pelo crescimento na 
demanda por eletricidade quanto pela dificuldade de expansão de fontes como 
as hidrelétricas e termelétricas a combustíveis fósseis. Outra razão importante 
são os impactos sociais e ambientais gerados, a utilização dessas fontes 
renováveis tem o intuito de diminuir a poluição e reduzir as emissões de gases 
de efeito estufa. 
O conceito aplicado para fontes renováveis se dá àqueles considerados 
inesgotáveis para o padrão humano de uso, podendo ser utilizado 
continuamente, sem fim, pois sempre estão em ciclo de renovação ou infinitude 
na escala do tempo. Dentre as mais variadas fontes de energia – hidráulica, 
biomassa, eólica, combustíveis fósseis e energia dos oceanos –, praticamente 
todas são formas indiretas de energia solar. Neste contexto, a fonte solar tem 
apresentado grande aumento na competitividade da tecnologia por ser uma fonte 
renovável, sustentável e inesgotável de energia com impactos ambientais ou 
sociais muito reduzido. 
TEMA 1 – O SOL E O POTENCIAL SOLAR 
De acordo com o Atlas Brasileiro de Energia Solar – 2ª edição, a energia 
proveniente do Sol é uma das alternativas de energia mais promissoras e 
desafiadora deste milênio, cuja fonte não é renovável, mas sim inesgotável de 
energia na escala de tempo do planeta Terra. 
O Sol é a principal fonte de energia do nosso planeta. Essa energia é 
transmitida para a superfície terrestre através do espaço na forma de radiação e 
a quantidade que chega na superfície terrestre é apenas uma pequena parcela 
do total desta radiação solar, isso devido à distância entre o Sol e a Terra. 
 
 
3 
1.1 O Sol 
A estrela mais próxima da Terra (Earth) é o Sol (The Sun). Constituído de 
matéria gasosa, principalmente hidrogênio (cerca de 75%), o Sol tem uma alta 
temperatura efetiva de corpo negro de aproximadamente 5762 K. Seu diâmetro 
é em torno de 1,39𝑥𝑥109m e está a uma distância média de 1,50𝑥𝑥1011 m 
(150,000,000 km) da Terra, conforme apresentado na Figura seguinte, que trata 
da distância entre Terra e Sol (The distance between the earth to the sun). 
 
Crédito: Nasky/Shutterstock. 
Em uma hipótese apenas para efeito de comparação, um ser humano 
levaria em torno de 2600 anos (2600 years) para se deslocar da Terra até o Sol 
enquanto um foguete levaria 156 dias (156 days) a 40.000 km/h (40,000 km/h). 
Em relação à sua estrutura, considera-se uma composição de várias 
regiões: o núcleo (Core), a zona de radiação (Radiative zone), a zona convectiva 
(Convection Zone), a fotosfera (Photosphere), a cromosfera (Chromosfere) e a 
corona (Corona). A Figura a seguir mostra a composição do sol, bem como a 
proeminência solar (Prominence), que são filamentos de matéria solar, projetada 
sobre a sua superfície, que caracterizam a atividade do Sol; a mancha solar 
(Sunspot), que são regiões na superfície do Sol com temperatura menor do que 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Nasky
 
 
4 
a média local e, por isso mesmo, em comparação com a superfície da nossa 
estrela, parecem ser mais escuras e apresentam grande concentração de campo 
magnético, fonte das auroras boreais; e a erupção solar (Solar Flare) que são 
explosões causadas que acontecem quando campos magnéticos do Sol se 
reconectam, podendo enviar partículas carregadas a milhares de quilômetros. O 
diâmetro do Sol é, em torno, de 1.392.000 km. 
 
Crédito: Siberian Art/Shutterstock. 
A Figura a seguir mostra a faixa do espectro visível (λ) ao homem da 
energia que o Sol irradia (em nm). A maior parte da energia que chega ao 
sistema Terra-atmosfera está na faixa de comprimento de onda compreendido 
do visível ao infravermelho (IR) próximo, cerca de 81%, que alimenta todos os 
processos térmicos, dinâmicos e químicos, naturais ou artificialmente 
desenvolvidos, aplicados e produzidos pela sociedade no conhecimento 
científico e tecnológico. 
 
Crédito: magnetix/Shutterstock. 
https://www.shutterstock.com/pt/g/SiberianArt
https://www.shutterstock.com/pt/g/magnetix
 
 
5 
Antes de atingir a superfície terrestre, a radiação solar passa por 
processos de espalhamento e absorção ao propagar-se na atmosfera. Devido a 
este espalhamento, são observadas componentes da radiação solar iguais que 
provém da radiação extraterrestre, sendo elas: a radiação direta, a radiação 
difusa, a radiação refletida (também conhecida como albedo). Como resultado 
da soma destas radiações, obtém-se a radiação global. De acordo com o Atlas 
de Energia Solar do Estado do Paraná (2017), a representação básica das 
componentes da radiação solar dá-se de acordo com a Figura a seguir. 
 
Fonte: Tiepolo et al., 2017. 
 
 
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As definições de radiação solar, segundo Duffie e Beckman (2013), são 
as que se seguem. 
• Irradiância, em W/m²: a taxa na qual a energia radiante é incidente em 
uma superfície por unidade de área de superfície. O símbolo G é usado 
para a irradiância solar, com subscrições apropriadas para radiação de 
feixe, difusa ou espectral. 
• Irradiação ou Exposição Radiante, em J/m²: a energia incidente por 
unidade de área em uma superfície, encontrada pela integração da 
irradiância em um tempo especificado, geralmente uma hora ou um dia. 
Insolação é um termo que se aplica especificamente à irradiação de 
energia solar. O símbolo H é usado para insolação por um dia. O símbolo 
I é usado para insolação por uma hora (ou outro período, se especificado). 
Os símbolos H e I podem representar raio, difuso ou total e podem estar 
em superfícies de qualquer orientação. 
• Radiação direta: a radiação solar recebida do sol sem ter sido dispersada 
pela atmosfera. 
• Radiação difusa: a radiação solar recebida do sol após a sua direção ser 
alterada espalhando-se pela atmosfera, seja por moléculas, material 
particulado, nuvens etc. 
• Radiação total ou radiação global: é a taxa de energia total por unidade 
de área incidente numa superfície horizontal. Dada pela soma da radiação 
solar difusa e da radiação solar direta. 
• Radiação direta normal: também conhecida como DNI (Direct Normal 
Irradiance), é a taxa de energia por unidade de área proveniente 
diretamente do Sol que incide perpendicularmente à superfície. 
• Irradiação extraterrestre, Ion ou H0: é a taxa de energia incidente por 
unidade de área em um plano horizontal imaginário situado no topo da 
atmosfera. 
1.2 Potencial solar 
Pereira et al. (2017) diz que as condições de tempo e clima da região em 
que se é estudada a disponibilidade e a variabilidade do recurso energético solar 
estão intrinsecamente associadas. Isso ocorre porque os sistemas 
meteorológicos acabam provocando alterações na nebulosidade (fração da 
 
 
7 
abóboda celeste que, em dado momento, encontra-se encoberta por nuvens) e 
nas concentrações dos gases e aerossóis, e que afetam os processos radiativos 
que atenuam a radiação solar ao longo de seu trajeto na atmosfera. 
De acordo com dados do Global Solar Atlas, a radiação solar para o 
aproveitamento da energia solar no mundo apresenta altos valores, 
principalmente nos continentes asiático e africano. Devido a este potencial solar, 
o crescimento na implantação de sistemas de energia solar no mundotem 
crescido exponencialmente ao longo dos últimos anos. 
Em relação ao Brasil, sabe-se que o país possui um excelente potencial 
fotovoltaico e isso pode ser comprovado na publicação do Atlas Brasileiro de 
Energia Solar 2 ed (2017). O clima do país é diversificado, por consequência de 
diversos fatores como a extensão territorial, o relevo e a dinâmica das massas 
de ar. A figura a seguir apresenta o mapa com a média anual do Total da 
irradiação global horizontal, Wh/m².dia, em escala de cores e valores 
correspondentes. 
 
Fonte: Pereira et al., 2017. 
 
 
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O Atlas comprova que mesmo em locais menos ensolarados do país é 
viável implantar sistemas de energia solar fotovoltaica, sejam sistemas 
termosolares ou fotovoltaicos cujos tópicos serão abordados no próximo tema 
desta aula. 
TEMA 2 – ENERGIA SOLAR TÉRMICA E FOTOVOLTAICA 
O fator que determinará qual tipo de energia a ser obtida são os 
equipamentos utilizados na captação da luz proveniente do Sol. Utilizando-se 
uma superfície escura para a captação da luz solar, a energia solar provida será 
transformada em calor. Se forem utilizadas células fotovoltaicas, o resultado será 
a eletricidade. Os equipamentos necessários à produção do calor são chamados 
de coletores e concentradores solares, pois, além de coletar, às vezes é 
necessário concentrar a radiação em um só ponto. Este é o princípio de muitos 
aquecedores solares de água. 
Dentre as mais variadas técnicas de aproveitar a energia solar como uma 
fonte de energia renovável esta seção abordará: coletores solares térmicos para 
aquecimento de água; concentradores solares térmicos para geração de energia 
elétrica e sistemas solares fotovoltaicos com e sem concentradores. 
2.1 Energia solar térmica 
O funcionamento da transformação da energia solar em energia térmica 
é simples e consiste na transformação da radiação solar em calor para 
aquecimento ou para produção de eletricidade. Os sistemas de aquecimento 
solar são formados por coletores solares que captam o calor e aquecem a água. 
Já os sistemas cuja finalidade é a conversão do calor do Sol em produção de 
energia, são formados por concentradores solares térmicos, através de usinas 
solares térmicas. 
2.1.1 Coletores solares térmicos 
A Associação Brasileira de Normas técnicas (ABNT) define o coletor solar 
como um dispositivo que absorve radiação solar incidente, transferindo-a para 
um fluido de trabalho, sob forma de energia térmica. Dentro dos coletores 
existem tubos por onde circula a água que é aquecida e depois armazenada em 
um reservatório. Segundo Basso et al. (2010), neste sistema, "a circulação 
 
 
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ocorre devido a diferença de densidade entre a água fria e a água quente", pois 
tanto a água fria que entra (Cold Water in) quanto a água já aquecida que sai 
(Hot Water Out) percorrem o reservatório térmico (Storage Tank), porém a 
separação delas se dá pela densidade, visto que a água aquecida tem densidade 
inferior a água em temperatura ambiente. 
A água fria é bombeada através de uma bomba de circulação (Pump) até 
chegar no coletor solar (Solar Collector). A radiação solar é captada pelas placas 
solares, ou coletores solares, e é transmitida para a água em forma de calor, 
depois a água retorna ao reservatório térmico, onde é armazenada sem perder 
a energia absorvida e do reservatório térmico a água é direcionada aos pontos 
de consumo e a um aquecedor de reserva (Backup Heater), por instalações 
adequadas, ou seja, instalações de água prediais próprias para fluidos 
aquecidos. A figura a seguir representa o sistema de aquecimento solar de água 
(Solar Water Heating System). 
 
 
Crédito: Slave SPB/Shutterstock. 
A principal vantagem deste sistema é que ele não utiliza a energia elétrica, 
portanto, se torna ecológico, além de ocupar pouco espaço e necessitar de 
https://www.shutterstock.com/pt/g/SlaveSPB
 
 
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pouca manutenção. Já a principal desvantagem é que estes sistemas dependem 
exclusivamente das variáveis climáticas, ou seja, em dias de baixa radiação, ele 
se torna pouco ou quase nada eficaz. A figura a seguir mostra a configuração de 
coletores solares instalados em uma residência. 
 
Crédito: Federico Rostagno/Shutterstock. 
É necessário que se realize dimensionamento correto dos equipamentos 
a serem utilizados para o aquecimento da água, pois, caso ele não for adequado 
ao uso do consumidor, poderá acarretar prejuízos financeiros, visto que o 
sistema pode não retornar o investimento aplicado. 
2.1.2 Concentradores solares térmicos 
O concentrador solar é um sistema que capta e concentra o calor para 
aquecer um fluido, de princípio semelhante ao de aquecimento de água 
residencial (coletores solares). De maneira análoga aos coletores solares, o 
calor é transportado pelo fluido até uma central geradora, onde é utilizado para 
produção de vapor e acionamento de uma turbina acoplada a um gerador 
elétrico. 
A Tabela 1 apresenta características das diferentes tecnologias 
existentes, onde a taxa de concentração é definida como a razão entre a área 
https://www.shutterstock.com/pt/g/rostagno
 
 
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de abertura do coletor (não a área de superfície dos espelhos, mas sim a área 
do plano perpendicular ao raio incidente) sobre a área de absorção do receptor. 
O Concentrador Solar reflete a radiação solar direta que incide em uma grande 
área em uma área menor (Kalogirou, 2009). 
Tabela 1 – Características das diferentes tecnologias. 
Tecnologia 
Faixa de 
capacidade 
indicada 
(MW) 
Faixa de 
temperatura 
(ᴼC) 
Taxa de 
concentração 
Eficiência 
solar-
elétrica 
(%) 
Área 
requerida 
(m²/kW) 
Cilindro Parabólico 10-200 60 a 400 70-80 10 a 15 18 
Fresnel 10-200 60 a 250 25-100 9 a 11 - 
Heliostato (Torre Central) 10-150 150 a 2000 300-1000 8 a 10 21 
Disco Parabólico 0,01-0,4 100 a 1500 1000-3000 16 a 18 20 
Fonte: elaborado com base em Kalogirou, 2009. 
A geração solar térmica concentrada utiliza a rota de conversão 
termodinâmica para a geração de eletricidade, utilizando energia solar ao invés 
de combustível para geração de eletricidade. Para tal, a conversão pode ser 
realizada através de ciclos termodinâmicos de combustão externa, do tipo 
Rankine, Brayton ou Stirling. O ciclo Rankine utiliza turbina a vapor, o ciclo 
Brayton utiliza turbina a gás e o ciclo Stirling utiliza um motor Stirling (Kamal, 
1988). 
A grande vantagem desta tecnologia é a possibilidade de armazenar 
energia. Isso significa que uma parte da energia do Sol é estocada em forma de 
calor e, quando o Sol gera mais energia do que a usina ou indústria é capaz de 
utilizar, uma parte dela pode ser guardada num depósito térmico à parte. Assim, 
é possível gerar energia elétrica mesmo quando não há sol, em dias nublados 
ou durante a noite. Além disso, também é possível utilizar a tecnologia 
heliotérmica em conjunto com outros combustíveis, como a biomassa, o gás 
natural ou o carvão, para garantir a produção de energia a qualquer momento 
(Oliveira, 2017). 
O processo heliotérmico tem início com a reflexão dos raios solares 
diretos utilizando um sistema de espelhos, chamados de coletores 
ou helióstatos. Esses espelhos acompanham a posição do Sol ao longo do dia e 
refletem os raios solares para um foco, onde se encontra um receptor. Dessa 
forma, o calor é transmitido para um líquido, o Fluido Térmico, que se mantém 
em alta temperatura (LODI, 2011). Os fluidos que podem servir para transportar 
http://energiaheliotermica.gov.br/pt-br/glossario/biomassa
http://energiaheliotermica.gov.br/pt-br/glossario/heliostato
http://energiaheliotermica.gov.br/pt-br/glossario/receptor
http://energiaheliotermica.gov.br/pt-br/glossario/fluido-termico
 
 
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o calor do Sol na usina heliotérmica podem ser: sais fundidos, óleos térmicos, 
água e ar – estes são os mais utilizados até hoje. A figura a seguir apresenta um 
exemplo de usina heliotérmica. 
 
Crédito: Novikov Aleksey/Shutterstock.Após a concentração dos raios solares (Concentrated Solar Power) e a 
transmissão do calor para o fluido térmico, a energia térmica é convertida em 
elétrica: o calor do fluido aquece a água, até que, devido às altas pressão e 
temperatura, ela se transforme em vapor e seja utilizada para girar uma turbina 
conectada a um gerador elétrico. Este gerador faz a conversão da energia 
mecânica, obtida pelo giro da turbina, em elétrica. Por fim, o restante do calor é 
transferido para um circuito independente de refrigeração, que faz o vapor ser 
condensado e voltar ao estoque de água. Este processo é idêntico ao de outras 
usinas convencionais como as a gás, carvão ou nucleares. A diferença é que, 
numa usina termoelétrica convencional, o vapor é gerado pela queima de 
combustíveis fósseis, enquanto numa usina heliotérmica, ele é obtido do calor 
gerado pela concentração dos raios solares. Na figura seguinte pode-se ver um 
Coletor de Cilindro Parabólico (Parabolic Cylinder Collector). 
https://www.shutterstock.com/pt/g/alexeynovikov
 
 
13 
 
 
Crédito: Alejo Miranda/ Shutterstock. 
Nota-se que o sentido acompanha a posição do movimento do Sol de 
Leste a Oeste (East to West Sun Movement). A radiação direta normal (Direct 
normal solar radiation) é o ponto 1 dessa figura. O tubo absorvedor (Absorther 
tube) é o ponto 2. O espelho em forma de parábola (Mirror in the shape os a 
parabola) é o ponto 3. Sendo assim, o ponto 4 é o sistema de rastreamento 
(Tracking system). 
2.3 Energia solar fotovoltaica 
A geração direta de energia elétrica a partir da energia do sol pode ser 
realizada por meio de sistemas fotovoltaicos. A base para a produção de 
eletricidade desses sistemas se dá através do efeito fotovoltaico, o qual consiste 
na criação de uma diferença de potencial sobre uma célula composta de 
materiais semicondutores (Villalva, 2013). 
Os sistemas fotovoltaicos têm a capacidade de captar a luz solar de 
maneira direta e realizar a produção de corrente elétrica, que é coletada e 
processada dependendo do modo de utilização armazenamento. Esse assunto 
será abordado com maior profundidade nos próximos temas. 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Alejo+Miranda
 
 
14 
2.3.1 Sistemas solares fotovoltaicos com e sem concentrador 
Uma das tecnologias empregadas para aproveitamento da energia solar 
é através do uso de concentradores, em que são usados dispositivos ópticos 
para auxiliar a coleta de radiação solar na superfície das células. Assim, de 
acordo com Viana (2010), pode-se classificar os sistemas fotovoltaicos de 
acordo com o modo de utilização da radiação solar, sendo eles: 
• Sistema Fotovoltaico sem Concentrador (SFV); e 
• Sistema Fotovoltaico com Concentrador (SFVC). 
Enquanto os sistemas fotovoltaicos SFV utilizam da radiação global, os 
SFVC utilizam a radiação direta normal, sendo necessário o emprego de 
rastreadores solares para seguir a trajetória do movimento do Sol, com o intuito 
de potencializar o ganho energético da radiação direta (VIANA, 2010). 
A fim de avaliar a viabilidade de um SFVC, é preciso coletar dados da 
irradiação direta normal no local onde o sistema será instalado. Em regiões onde 
o índice de irradiação é elevado, há potencial para instalação de SFV ou SFVC 
como auxílio na geração de energia elétrica. Em regiões com baixa cobertura de 
nuvens, a irradiação direta normal pode apresentar valores superiores aos de 
irradiação global horizontal e, consequentemente, desencadear um maior 
desempenho energético, justificando assim o uso de SFVC nesses locais (Viana, 
2010). 
TEMA 3 – CÉLULAS SOLARES 
Uma célula solar, também conhecida como célula fotovoltaica, é o 
dispositivo elétrico que, por meio do efeito fotovoltaico, converte a energia 
proveniente da luz solar direto em energia elétrica. As células fotovoltaicas que 
são classificadas pelo material, tecnologia e refinamento utilizado em sua 
fabricação, resultando em diversos tipos (Portal Solar, 2021). A célula mais 
popular é a que utiliza o silício cristalino. A Figura apresenta uma célula de silício 
monocristalino. 
https://www.portalsolar.com.br/efeito-fotovoltaico-x-efeito-fotoeletrico-o-que-sao-quais-diferencas
 
 
15 
 
Crédito: neijia/Shutterstock. 
Um conjunto de células fotovoltaicas (solar cell) resultam no módulo 
fotovoltaico (solar module) e o agrupamento de vários módulos gera o sistema 
solar (solar system), conforme apresentado na figura a seguir. Para um módulo, 
as células são interligadas em série, usualmente em conjuntos de 36, 60 ou 72 
células fotovoltaicas, este equipamento é responsável pela geração de energia 
elétrica provinda do sol. 
 
Crédito: doodlart/ Shutterstock. 
https://www.shutterstock.com/pt/g/nh77
https://www.shutterstock.com/pt/g/doodlart
 
 
16 
3.1 Efeito fotovoltaico 
O efeito fotovoltaico (photovoltaic effect) é o fenômeno físico que permite 
a conversão direta da luz em eletricidade. Esse fenômeno ocorre quando os 
fótons de luz (photon), sob a radiação eletromagnética do Sol, incide sobre uma 
célula composta de materiais semicondutores com propriedades específicas e 
que, a temperaturas muito baixas, tem a caracterização de possuírem uma 
banda de valência totalmente preenchida por elétrons (electron) e uma banda de 
condução totalmente vazia. 
A exposição à luz solar permite a formação de uma diferença de potencial 
(tensão elétrica, ddp) entre os terminais de junção PN semicondutora (P-type 
semiconductor e N-type semiconductor) e as cargas são aceleradas, gerando, 
assim, uma corrente (flow of current) através da junção. Assim que o elétron se 
move, resta um buraco (hole), que também pode se mover, mas na direção 
oposta ao lado P. É esse processo que cria a corrente na célula. Na figura 
podemos ver este efeito. 
 
Crédito: sivVector/ Shutterstock. 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Igor+Serdiuk
 
 
17 
3.3 Tecnologias fotovoltaicas 
Atualmente, existem desenvolvimentos de diferentes tecnologias 
fotovoltaicas, com expectativa de melhores resultados quanto a relação 
preço/eficiência, porém apenas seis tecnologias possuem grande 
representatividade mundial no mercado fotovoltaico (Bühler et al., 2018). 
Um pouco mais de 80% da produção mundial dos módulos fotovoltaicos 
ainda é baseada no silício cristalino, devido ao fato de ser um material ainda 
abundante e menos custoso. As principais tecnologias fotovoltaicas podem ser 
listadas como tradicionais e filmes finos. 
Tecnologias Tradicionais – a partir de lâminas de silício cristalino: 
• Silício policristalino ou monocristalino (p-Si); e 
• Silício monocristalino (m-Si). 
Tecnologias de Filmes Finos – filmes finos de silício ou outros materiais – 
depositados sobre substratos rígidos ou flexíveis: 
• Telureto de cádmio (CdTe); 
• Silício amorfo ou silício amorfo hidrogenado (a-Si); 
• Desseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS); e 
• Micromorfo ou monocristalino (µcSi/a-Si). 
Os tipos de células solares mais utilizados no mundo são de silício. A 
seguir, a estrutura típica de um módulo fotovoltaico silício cristalino (c-Si) com 
suas respectivas partes constituintes (parts of a solar panel): moldura de 
alumínio (frame), vidro temperado (glass), filme encapsulante para o painel solar 
EVA (encapsulant), células ligadas em série (solar cells), lâmina traseira 
(backsheet) e caixa de junção (junction box). 
 
 
18 
 
Crédito: Alejo Miranda/ Shutterstock. 
3.4 Curvas e parâmetros característicos – eficiência da célula fotovoltaica 
Em termos de viabilidade econômica e energética, é importante observar 
a eficiência de cada tecnologia. Conforme definição encontrada no Portal Solar 
(2021), a eficiência “é basicamente quanta energia elétrica a célula fotovoltaica 
é capaz de produzir por 1 m² durante 1 hora de funcionamento em condições de 
laboratório (STC = 25°C – 1000W/m² - 1.5AM)”. Um exemplo: uma célula 
fotovoltaica de 18% de eficiência consegue produzir,em condições de 
laboratório, 180 Watts por 1 m² em 1 hora. Uma de 15% consegue produzir 150 
Watts, e assim por diante (Portal Solar, 2021). 
Para efeitos de projeto, o custo, o tipo do painel que se pretende empregar 
e o local onde ele será instalado são fatores fundamentais para garantir um bom 
desempenho do sistema (Tonin, 2017). Conforme a tecnologia e os processos 
industriais vão sofrendo melhorias, o resultado será o aumento da eficiência das 
células fotovoltaicas. A tabela a seguir apresenta os tipos e eficiências por 
tecnologia fotovoltaica. 
 
 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Alejo+Miranda
 
 
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Tecnologia FV Eficiência de conversão 
das células 
Eficiência de conversão 
dos módulos 
Cristalino 
Silício 
Monocristalino 27,6% 24,4% 
Silício Policristalino 23,3% 20,4% 
Filme Fino 
 
Arseneto de gálio 47,1% 38,9% 
Telureto de Cádmio 22,1% 19,0% 
CIGS 23,4% 19,2 
Fonte: elaborado com base em Center For Sustainable Systems, 2021. 
TEMA 4 – GERADOR FOTOVOLATICO 
Um gerador de energia solar (ou gerador fotovoltaico), mais conhecido 
como sistema solar fotovoltaico, é um conjunto de equipamentos que converte a 
energia proveniente do Sol em energia elétrica para ser utilizada em casas, 
comércios e indústrias em geral. Como já estudado anteriormente, este princípio 
é chamado de energia fotovoltaica. 
Os geradores fotovoltaicos podem ser conectados ou não à rede elétrica. 
Os sistemas fazem uso de módulos fotovoltaicos para a captação da luz do sol 
e sua conversão em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico, já discutido 
no tema 3. 
Essa produção própria de eletricidade é chamada de geração distribuída 
e, juntamente com o Mercado Livre de Energia, fazem parte das melhorias que 
o setor energético brasileiro obteve nos últimos anos e que flexibilizam e 
abrangem as maneiras da população gerar e consumir energia. Em 2012, a 
Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), através da Resolução Normativa 
n. 482/2012, permitiu com que o brasileiro pudesse gerar e consumir sua própria 
energia elétrica. 
Outra forma de produção de energia, e mais comum, é a geração 
centralizada, onde se utiliza uma grande fonte geradora e meios de transportar 
essa energia, como linhas de transmissão, até chegar no consumidor final. 
 
 
 
 
 
20 
4.1 Funcionamento do gerador fotovoltaico conectado à rede elétrica 
Na figura a seguir, é possível ver uma ilustração de como funciona o 
gerador de energia solar mais utilizado mundialmente: o conectado à rede de 
energia elétrica. 
 
Crédito: Artco/Shutterstock. 
De maneira geral, o funcionamento destes geradores ocorre da seguinte 
maneira: a luz solar é captada pelo painel solar, que produz energia elétrica em 
corrente contínua, esta corrente CC passa pelo inversor solar que a converte em 
corrente alternada (CA), permitindo a utilização em aparelhos elétricos e 
eletrônicos. 
A eletricidade gerada em excesso pelo gerador fotovoltaico, ou seja, a 
energia gerada e não consumida pela unidade consumidora (UC), retorna para 
a rede elétrica, permitindo que a concessionária faça uso dela. Este excedente 
https://www.shutterstock.com/pt/g/Artco
 
 
21 
de energia é convertido em créditos a serem abatidos na conta de energia das 
UCs geradoras. 
4.2 Geração Distribuída (GD) 
A geração distribuída de energia (GD) é um padrão onde mais de uma 
unidade geradora porte pequeno abastecem a rede elétrica. Na maior parte dos 
casos, essas unidades se conectam diretamente nas linhas de distribuição 
(Insol, 2021). Sistemas solares FV de pequeno e médio porte, com capacidade 
instalada de até 5 MW, instalados em locais como casas, fazendas, empresas, 
prédios públicos são fontes de geração distribuída. 
A geração distribuída pode ser gerada em diversas fontes de energia 
renováveis, como a eólica, hídrica e solar (Insol, 2021). As imagens a seguir 
apresentam exemplos desse tipo de modelo na fonte solar (para uma casa, em 
uma construção em solo, e empresas ou indústrias), tema desta aula, onde a 
energia elétrica produzida pelos painéis fotovoltaicos é consumida na unidade 
geradora, configurando uma GD. O excesso de geração é injetado na rede 
conforme explicado no item 4.1. 
 
 
Créditos: Palatinate Stock, Rene Notenbomer, Stockvideofactory e NavinTar / Shutterstock. 
No Brasil, existe a Norma Regulamentadora, que delimita as diretrizes 
necessárias para usar Geração Distribuída e é definida no Artigo 14° do Decreto 
n. 5.163, de 2004. A normativa foi atualizada em 2012, com a criação da 
 
 
22 
Resolução Normativa 482, que estabelece novas condições regulatórias para 
fazer uso da Geração Distribuída na matriz energética brasileira. 
4.3 Geração Centralizada (GC) 
A geração centralizada funciona com poucas unidades geradoras, que 
produzem energia elétrica para várias unidades consumidoras. A eletricidade 
gerada é transportada para o consumidor final através de linhas de transmissão 
em alta tensão, até chegar nas redes de distribuição através de cabos de energia 
dos postes (Insol, 2021). 
Projetos de energia solar fotovoltaica acima de 5 MW, como usinas de 
grande porte, fazem parte da Geração Centralizada (GC). Essa energia pode ser 
comercializada por meio de dois ambientes de contratação: o Ambiente de 
Contratação Livre (ACL) e o Ambiente de Contratação Regulada (ACR). 
Nas figuras a seguir, temos dois exemplos de grandes usinas solares 
utilizadas para geração centralizada. 
 
Crédito: Fly_and_Dive/Shutterstock. 
 
 
23 
 
Crédito: Jenson/ Shutterstock. 
A GC ainda sempre foi considerada a forma mais eficaz e segura nos 
últimos anos. Isso até começarem a entrar fontes renováveis de energia, como 
a solar, e, com elas, o custo reduzido e acessível de alguns dos equipamentos 
que formam os sistemas fotovoltaicos. 
TEMA 5 – SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 
Um sistema fotovoltaico pode ser encontrado em três configurações 
distintas: sistemas isolados, sistemas isolados com armazenamento de energia 
e conectados à rede elétrica. Sua função é gerar energia elétrica diretamente a 
partir do sol. 
5.1 Classificação dos sistemas fotovoltaicos 
Conforme a Associação Brasileira de Normas Técnicas Norma Brasileira 
11704, ABNT NBR 11704, os Sistemas Fotovoltaicos (FV) podem ser divididos 
quanto à interligação com o sistema público de fornecimento de energia elétrica 
(isolados ou conectados à rede elétrica), e quanto à configuração (puros ou 
híbridos), podendo classificados como Isolados ou Conectados à Rede. A figura 
a seguir classifica os tipos de sistemas fotovoltaicos em relação à sua aplicação. 
 
 
24 
 
Fonte: Urbanetz, 2010. 
5.2 Sistemas Fotovoltaicos Isolados (SFVI) 
Segundo a norma “ABNT NBR 11704:2008 – Sistemas Fotovoltaicos – 
Classificação, os sistemas isolados são aqueles que não possuem qualquer 
conexão com o sistema público de fornecimento de energia”. Os SFVI são 
normalmente instalados em locais sem acesso à rede elétrica para uma 
aplicação específica, e necessitam de um elemento armazenador de energia, 
pois é o sistema de armazenamento de energia que garante o funcionamento do 
sistema, já que este não está conectado à rede de distribuição de energia 
(Utbanetz, 2010). A classificação dos SFVI é dada conforme a seguinte tabela: 
Tipo de sistema 
Alimentação 
Alimentação 
dos 
consumidores 
Acumulação 
de 
energia 
elétrica 
Componentes 
básicos Aplicações Típicas 
Sistemas 
Isolados Puros 
Tensão 
Contínua 
Não 
Seguidor de 
potência 
máxima 
(desejável) 
Bombeamento, 
produção de 
hidrogênio etc. 
Sim 
Controlador de 
carga e 
acumulador 
Iluminação, 
telecomunicações, 
sinalização náutica, 
cerca 
elétrica, proteção 
catódica etc. 
Tensão 
Alternada 
Não Inversor Bombeamento, uso 
industrial etc. 
Sim 
Controlador de 
carga e 
acumulador 
Eletrificação rural, 
bombeamento, 
telecomunicações, 
uso industrial, 
iluminação etc. 
Sistemas FV
Isolados(SFI)
Individuais
Em minirrede
Conectados à 
rede (SFCR)
Grandes centrais
Urbanos
Integrados à 
edificação
Aplicados à 
edificação
 
 
25 
Híbridos 
Tensão 
Contínua Sim 
Controlador de 
carga, 
acumulador e 
gerador 
complementar 
Telecomunicações, 
iluminação, 
sinalização 
rodoviária e 
ferroviária etc. 
Tensão 
Alternada Opcional 
Controlador de 
carga, 
acumulador 
opcional e 
gerador 
complementar 
Iluminação, uso 
industrial etc. 
Fonte: ABNT, 2008. 
Os componentes de um SFVI consistem em: painel fotovoltaico (FV), 
banco de baterias, controlador de carga e descarga, inversor, além de 
dispositivos de manobra, proteção e aterramento, fiação elétrica e conectores, 
dispositivos de medição e monitoramento, estruturas de fixação. Estes sistemas 
são instalados para diversos fins, como geração de energia em lugares remotos, 
utilizar para bombear a água, entre outros. Na figura a seguir, pode ser 
observada a configuração de um SFVI (Off Grid Solar Diagram). 
 
Crédito: Keepsmiling4u/Shutterstock. 
Em termos de viabilidade econômica e financeira, os equipamentos 
devem ser escolhidos cuidadosamente a fim de garantir um bom funcionamento 
do sistema. Portanto, é importante que eles estejam dimensionados de acordo 
com as características adequadas do local para suprir as necessidades de 
instalação do projeto. 
 
 
26 
5.3 Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFVCR ou SFVC) 
Os SFVCR são aqueles efetivamente conectados ao sistema público de 
fornecimento de energia elétrica. Os Sistema Fotovoltaicos conectados à Rede 
(SFVCR), também chamados de sistemas on-grid, utilizam grandes números de 
painéis fotovoltaicos, e não utilizam armazenamento de energia, pois todo o 
potencial gerado é rapidamente escoado para a rede, que age como uma carga, 
absorvendo a energia. 
Estes sistemas dependem de regulamentação e legislação favorável, pois 
usam a rede de distribuição das concessionárias para o escoamento da energia 
gerada. Além disso, O SFVCR precisa de um inversor que satisfaça às 
exigências de qualidade e segurança, para que não ocorra uma degradação da 
rede elétrica ao qual se interliga o gerador fotovoltaico (Cresesb, 2006; Pinho; 
Galdino, 2014). 
Um SFVCR consiste basicamente em: painel fotovoltaico (Solar Panel), 
caixa de junção do painel fotovoltaico ou string box (DC fuse box), cabeamento, 
inversor Grid-Tie (Inverter) e medidor bidirecional de energia (AC combiner box). 
Na Figura seguinte, é representa um sistema fotovoltaico conectado à rede 
(Solar On Grid System), indo tanto para a rede de distribuição (utility grid) quanto 
atendendo ao autoconsumo do gerador fotovoltaico (self consumtion). 
 
Crédito: lmfao.pnpz/Shutterstock. 
 
 
27 
Os SFVCR foram incluídos na regulamentação disposta pela ANEEL, 
através da Resolução Normativa n. 482/2012, que estabelecia preliminarmente 
as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída 
aos sistemas de distribuição de energia elétrica que foi revisada pela Resolução 
Normativa n. 687/2015 (Aneel, 2012; Pinho; Galdino, 2014; Aneel, 2015). 
Uma das principais características dos SFVCR é que eles dispensam o 
uso de acumuladores, pois a energia por eles produzida pode ser consumida 
diretamente pela carga, ou injetada diretamente na rede, para ser consumida 
pelas unidades consumidoras que estão conectadas ao sistema de distribuição 
da concessionária (Pinho; Galdino, 2014). Os SFVCR são de um único tipo onde 
o gerador fotovoltaico representa uma fonte complementar ao sistema elétrico 
ao qual está conectado (Pinho; Galdino, 2014). Pode-se classificar os sistemas 
fotovoltaicos conectados à rede (SFVCR) segundo a Tabela a seguir (ABNT, 
2008). 
 
Tipo de sistema 
Alimentação 
Alimentação 
dos 
consumidores 
Acumulação 
de 
energia 
elétrica 
Componentes 
básicos Aplicações Típicas 
Sistemas 
Conectado
s à Rede 
(SFVCR) 
Puros 
 
Tensão 
Alternada Não Inversor 
Aplicações residenciais, 
comerciais e industriais, 
produção 
de energia para a rede 
pública 
etc. 
Híbridos Tensão 
Alternada 
Não Inversor e gerador 
complementar 
Aplicações residenciais, 
comerciais e industriais, 
produção 
de energia para a rede 
pública 
etc. 
Sim 
Inversor, gerador 
complementar e 
acumulador 
Eletrificação rural, uso 
industrial, 
suprimento ininterrupto 
de 
energia etc. 
Fonte: ABNT, 2008. 
5.3.1 Microgeração e minigeração fotovoltaica 
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede podem ser enquadrados 
como sistemas de microgeração e minigeração. No Brasil, estes dois sistemas 
são regulamentados pela Resolução Normativa n. 724/2016 e devem atender 
aos Procedimentos de Distribuição (PRODIST), Módulo 3, e às normas de 
acesso das distribuidoras locais (ANEEL, 2016). 
 
 
28 
 A Resolução Normativa n. 482/2012 estabelecia as condições gerais para 
o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição 
de energia elétrica, o sistema de compensação de energia elétrica, e dá outras 
providências e foi revisada na Resolução Normativa n. 687/2015 (ANEEL, 2012; 
ANEEL, 2015). 
Na Resolução Normativa n. 687/2015, são atualizadas e descritas as 
seguintes definições (ANELL, 2015). 
• Microgeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com 
potência instalada menor ou igual a 75 kW e que utilize cogeração 
qualificada, conforme regulamentação da ANEEL, ou fontes renováveis 
de energia elétrica, conectada na rede de distribuição por meio de 
instalações de unidades consumidoras. 
• Minigeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com 
potência instalada superior a 75 kW e menor ou igual a 3 MW para fontes 
hídricas ou menor ou igual a 5 MW para cogeração qualificada, conforme 
regulamentação da ANEEL, ou para as demais fontes renováveis de 
energia elétrica, conectada na rede de distribuição por meio de 
instalações de unidades consumidoras. 
• Sistema de compensação de energia elétrica: sistema no qual a energia 
ativa injetada por unidade consumidora com microgeração ou 
minigeração distribuída é cedida, por meio de empréstimo gratuito, à 
distribuidora local e posteriormente compensada com o consumo de 
energia elétrica ativa. 
FINALIZANDO 
Chegamos ao final desta aula, em que pudemos estudar o tema de 
energia solar e os principais fundamentos referentes ao tema. 
Vimos que o aproveitamento da radiação solar pode ser dado tanto como 
fonte direta de energia térmica, utilizadas no aquecimento de fluidos e ambientes 
e para geração de potência mecânica ou elétrica, quanto na conversão direta de 
energia elétrica, através de efeitos sobre determinados materiais, destacando-
se o termoelétrico e o fotovoltaico. 
Tivemos a oportunidade de aprender um pouco sobre o Sol, sua estrutura 
e o imenso potencial solar existente no Brasil. Assim como estudamos sobre a 
 
 
29 
radiação solar e as suas componentes, que são muito importantes para a 
aplicação e otimização de um projeto em energia solar. 
Estudamos o efeito fotovoltaico e como ele atua para a geração da 
corrente elétrica em uma célula solar. 
Pudemos conhecer e estudar os tipos de sistemas e geradores 
fotovoltaicos, suas aplicações e configurações. Descobrimos que o sistema 
fotovoltaico conectado à rede de energia elétrica é o mais utilizado atualmente. 
Vimos, também, que a principal tecnologia utilizada no mundo atualmente 
é a de silício cristalino. Isso devido ao fato de ser um material ainda abundante 
e menos custoso. 
Esperamos que tenha aproveitado, aprendido e gostado bastante deste 
conteúdo! Esperamos você em outra ocasião, em que abordaremos mais uma 
fonte renovável de energia pertinente atualmente: a de energia eólica! Vemos 
você lá! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
REFERÊNCIAS 
ABNT NBR 11704:2008 – Sistemas Fotovoltaicos – Classificação. 
_____. Resolução Normativa n. 482, de 17 de abril de 2012. 
ANEEL – AGÊNCIA NACIONALDE ENERGIA ELÉTRICA. Cadernos 
Temáticos ANEEL - Micro e Minigeração Distribuída – Sistemas de 
Compensação de Energia Elétrica. Disponível em: 
. Acesso em: 8 nov. 2021. 
ASTRONOO. O universo em todas suas formas: Proeminências solares, 
2013. . 
Acesso em: 8 nov. 2021. 
BASSO, L., et al. Análise de um sistema de aquecimento de água para 
residências rurais, utilizando energia solar. Eng. Agríc., Jaboticabal, v. 30, n. 
1, p. 14-21, Feb. 2010. 
CNN Brasil: O que são explosões solares e o efeito que podem ter sobre a 
Terra, 2021. Disponível em: . Acesso em: 8 
nov. 2021. 
EBC - O que são manchas solares?, 2014. Disponível em: . Acesso em: 8 nov. 2021. 
EPE – EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA, NOTA TÉCNICA. Análise da 
Inserção da Geração Solar na Matriz Elétrica Brasileira, Rio de Janeiro, 2012. 
INSOL – Geração Centralizada x Geração Distribuída. Disponível em: 
. 
Acesso em: 8 nov. 2021. 
PINHO, T.; GALDINO, A.; Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES). CEPEL 
- GTES. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro, 
2014, 529 p. 
 
 
31 
PORTAL SOLAR: Seu site solar – Tudo sobre Energia Solar. Disponível em: . Acesso em: 8 nov. 2021. 
REN21- Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. Renewables 
2020 Global Status Report, REN21 Secretariat, Paris, França. 
TIEPOLO, G. M.; PEREIRA, E. B.; URBANETZ Jr, J.; PEREIRA, S. V.; 
GONÇALVES, A. R.; LIMA, F. J. L.; COSTA, R. S., ALVES, A. R, Atlas de 
Energia Solar do Estado Do Paraná, 1 ed, Curitiba: UTFPR, 2017. 
URBANETZ J. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição 
urbanas: Sua influência da qualidade de energia elétrica e análise dos 
parâmetros que possam afetar a conectividade. 2010. 189 f. Tese (Doutorado 
em Engenharia Civil) – Universidade Federal Santa Catarina, Florianópolis, 
2010. 
VILLALVA, M. Energia solar fotovoltaica: conceitos e Aplicações. 2 ed. Ver e 
atual. – São Paulo: Ércia, 2015. 
	Conversa inicial
	TEMA 1 – O SOL E O POTENCIAL SOLAR
	TEMA 2 – ENERGIA SOLAR TÉRMICA E FOTOVOLTAICA
	TEMA 3 – CÉLULAS SOLARES
	TEMA 4 – GERADOR FOTOVOLATICO
	TEMA 5 – SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS