ISBN

978

-85-

6085

6-06

-4

SérieEnergias Renováveis

SérieEnergias Renováveis

SOLAR

Carlos Adriano RosaGeraldo Lúcio Tiago Filho

SérieEnergias Renováveis

SérieEnergias Renováveis

SOLAR

Itajubá, 2007.

1º EdiçãoOrganizado por Geraldo Lúcio Tiago Filho

Edição

Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas

Presidente: Ivonice Aires Campos

Secretário Executivo: Geraldo Lúcio Tiago Filho

Projeto Gráfico

Orange Design

Editoração e Arte-Final

Adriano Silva Bastos

CERPCH - Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas

Avenida BPS, 1303 - Bairro Pinheirinho CEP: 37500-903 - Itajubá - MG - Brasil

Tel: (+55 35) 3629-1443 Fax: (+55 35) 3629 1265

Obra publicada com o apoio do Ministério de Minas e Energia e da Fundação de Apoio

ao Ensino Pesquisa e Extensão de Itajubá

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Mauá -Bibliotecária Margareth Ribeiro - CRB_6/1700

R710s Rosa, Carlos Adriano Solar / Carlos Adriano Rosa e Geraldo Lúcio Tiago Filho ;organizado por Geraldo Lúcio Tiago Filho ; revisão de ÂngeloStano Júnior e Adriana Barbosa ; colaboração Camila RochaGalhardo ; editoração e arte-final Adriano Silva Bastos. --Itajubá, MG : FAPEPE, 2007. 44p. : il. -- (Série Energias Renováveis)

1. Energias renováveis. 2. Energia solar. I. Título.

ISBN: 978 - 85 - 60858 - 01 - 9ISBN: 978 - 85 - 60858 - 06 - 4

CDU 620.91

Sumário1.0 – Introdução

2.0 – Sol, origem de toda a energia

2.1 – Energia hidráulica

2.2 – Energia de biomassa

2.3 – Energia eólica

2.4 – Energia de origem fóssil

3.0 – Aplicações para a energia solar

3.1 – Transmissão de calor

3.1.1 – Condução

3.1.2 – Convecção

3.1.3 – irradiação

3.2 – Uso direto da energia solar

3.3 – Energia termosolar

3.3.1 – Potencial de energia solar

3.3.2 – Sistema termosolar para aquecimento de água

3.4 – Energia solar fotovoltaica

3.4.1 – Princípio de funcionamento

3.4.2 – Componentes do sistema

3.4.3 – Tipos de instalação

3.4.4 – Exemplo de dimensionamento

3.4.5 – Recomendações de manutenção

4.0 – Exemplos de utilização

5.0 – Bibliografia

04070708090910101011111318181827273135

4137

3244

Revisão

Ângelo Stano Júnior

Organização

Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho

Colaboração

Camila Rocha Galhardo

Adriana Barbosa

Os cientistas acreditam que o sol deve estar ativo a cerca

de 4.6 bilhões de anos, e que ainda deve continuar ativo por

mais 5 bilhões de anos. Após este período ele começará a in-

char, crescendo tanto que engolirá a Terra e os demais pla-

netas do sistema, se transformando em uma gigante verme-

lha. Após um bilhão de anos como gigante vermelha, irá su-

bitamente entrar em colapso e se transformará em um tipo

de estrela chamada de anã branca. Depois disto poderá levar

ainda um trilhão de anos até arrefecer completamente.

Enquanto não desaparece, levando todos os planetas do

sistema solar consigo, o sol fornece para a terra uma quanti-

dade inesgotável de energia. Em uma hora ele fornece mais

energia do que se consome aqui em um ano inteiro. O me-

lhor em tudo isto é que esta energia é gratuita, renovável e

não poluente.

Para se medir toda esta energia são utilizados aparelhos

chamados de solarímetros, piranômetros ou radiômetros,

como exibido nas figuras 1.2 e 1.3.

Para medir a potência solar instantânea que incide em

um determinado ponto utilizamos à unidade de medida 2W/m (medida de potência / medida de área). Caso seja ne-

cessário medir a energia neste ponto ao longo de um dia uti-

04

Capítulo 1Capítulo 1Introdução

05

Durante toda a sua vida, o homem consome energia em tudo o que faz. Seja durante as suas

atividades diárias ou mesmo dormindo.

Desde o início dos tempos, quando aprendeu a viver em comunidade, o homem tem utiliza-

do os mais diversos tipos de energia para facilitar seu trabalho, tornando-o mais fácil ou mais

rápido. Para isto ele se valeu das mais diversas fontes de energia: fogo, água, tração animal, va-

por, petróleo, etc.

Com o passar do tempo, adquiriu-se conhecimento e técnica e criou-se os mais variados ti-

pos de tecnologia para realizar o trabalho que antes era puramente braçal. Assim, novos inven-

tos e criações surgiram, mas sempre dependentes de algum tipo de energia para o seu funcio-

namento.

Hoje, preocupamo-nos cada vez mais em estudar e descobrir novas fontes de energia, que

possam ser utilizadas degradando o mínimo possível o ambiente ao seu redor. Com este tipo de

consciência, estudou-se e desenvolveu-se a utilização de energias alternativas dos mais varia-

dos tipos, e falar sobre energia sem falar no Sol é o mesmo que falar sobre a Terra sem mencionar

nada sobre água. Tudo o que existe no planeta Terra é formado direta ou indiretamente pela

energia vinda do Sol. Assim vamos começar nossa conversa falando sobre o astro principal des-

ta história, a estrela do nosso sistema, o astro Sol.

Falar sobre o Sol é falar sobre seu lugar no sistema solar. O conjunto de planetas que formam

o sistema planetário onde vivemos possui uma estrela, o Sol, e nove planetas que giram, em ór-

bitas diferenciadas entre si, ao seu redor, como mostra a figura 1.1 a seguir. Os nomes dos oito

planetas, de acordo com sua proximidade com o Sol, são: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpi-

ter, Saturno, Urano e Netuno.

Entre todos os elementos que compõe o sistema solar, o que mais chama a atenção é o Sol, ori-

gem de toda a energia existente na Terra. Ele é o ponto central de nosso sistema planetário, e res-

ponde por 98% da massa de todo o sistema.

Sua camada externa tem uma temperatura de 6.000°C, e seu aspecto é manchado devido às

diversas erupções de energia em sua superfície. Em seu núcleo a temperatura é de 15.000.000° C

e a pressão é de 340 bilhões de vezes a do ar na Terra ao nível do mar. É neste núcleo que ocorrem

as reações de fusão nuclear que dão origem à energia solar.

Parte da energia produzida pelo Sol aparece na forma de luz visível. Em função da distância

entre o Sol e a Terra, a luz solar demora 8 minutos para alcançar a terra, que fica a cerca de

150.000.000 km do sol.

Figura 1.1 – sistema solar

Figura 1.2 – Piranômetro

Figura 1.3 - Radiômetro

Capítulo 2Capítulo 2Sol, Origem de Toda a Energia

06 07

2lizamos a unidade de medida kWh/m dia (energia/área x dia). A partir destas unidades ou-2 2tras podem ser utilizadas para este tipo de medida, como por exemplo, J/ m , cal/cm .

2 2No caso do Brasil, em média, a energia incidente varia entre 4kWh/m dia e 5kWh/ m dia. Se

for necessária uma quantidade maior ou mais detalhada de dados, estes podem ser encontrados

na internet em páginas sobre o assunto. Um exemplo de onde encontrar estes dados é a página

do Centro de Referência Para a Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito-CRESESB ( www.

cresesb.cepel.br), onde é possível encontrar o programa para computadores chamado Sundata

que pode ser utilizado para calcular a radiação solar no Brasil. Já a Universidade Federal de San-

ta Catarina possui a página http://www.labsolar.ufsc.br, que disponibiliza um Atlas solaríme-

tro, com dados baseados em leituras de satélites. Um Atlas solarímetro do Brasil também pode

ser encontrado na página da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, (www.aneel.-

gov.br).

Aqui na terra nós aproveitamos a energia solar de diferentes modos. Todas as fontes de ener-

gia renováveis que utilizamos dependem direta ou indiretamente da energia solar. São elas:

· Energia solar para aquecimento,

· Energia solar para geração de energia elétrica

· Energia hidráulica (depende das chuvas, que dependem do calor do Sol).

· Energia de biomassa (originada das plantas que precisam da luz do Sol)

· Energia eólica (originada dos ventos que são formados pelo calor do Sol.

Além disso, as principais fontes de energia atuais, que são o petróleo e o carvão, são uma fon-

te energética que indiretamente depende do sol, pois são formados por restos de plantas e ani-

mais que morreram há milhões de anos atrás, mas que, quando viveram, absorveram sua ener-

gia da luz do Sol.

2.1 Energia hidráulica

A figura 2.1 mostra de forma esquemática o fenômeno mais importante quando falamos de

energia hidráulica: o ciclo da água. A formação de rios e lagos se dá através das chuvas, neves e

granizos que tem sua origem no vapor de água resultante da evaporação da água por incidência

dos raios solares. A transferência de água da superfície do Globo para a atmosfera, sob a forma

de vapor, acontece por evaporação direta, por transpiração das plantas e dos animais e por su-

blimação (passagem direta da água da fase sólida para a de vapor). A quantidade de água mobi-

lizada pela sublimação no ciclo hidrológico é insignificante perante a que é envolvida na evapo-

ração e na transpiração, cujo processo conjunto chamamos de evapotranspiração.

A energia solar é a fonte da energia térmica necessária para a passagem da água das fases lí-

quida e sólida para a fase do vapor, e é também a origem das circulações atmosféricas que trans-

portam vapor de água e deslocam as nuvens. As chuvas resultantes desse processo é que man-

têm a água circulando nos rios. Esse movimento da água possui energia, que é a chamada ener-

gia hidráulica.

Nas centrais hidrelétricas a energia hidráulica é convertida em energia elétrica, através dos

chamados hidrogeradores. No Brasil mais de 80% do total de energia elétrica gerada provém

das centrais hidrelétricas.

Anotações:

2.3 Energia eólica

A energia eólica é útil de muitos modos. Sua utilização vai alem de seu uso para navegação,

como mostrado na figura 2.3 a seguir. A energia eólica é proveniente dos ventos, e como o sol é

diretamente responsável pela produção dos ventos, a energia eólica pode ser considerada como

uma das formas de manifestação da energia do Sol.

Uma estimativa da energia total disponível nos

ventos ao redor do planeta pode ser feita a partir da hi-

pótese de que aproximadamente 2% da energia solar

absorvida pela Terra é convertida em energia cinética

dos ventos. Este percentual, embora pareça pequeno,

representa centena de vezes a potência atual instalada

nas centrais elétricas do mundo.

2.4 Energia de origem fóssil

A figura 2.4 ao lado caracteriza bem algumas variedades

da biomassa utilizada na formação dos combustíveis fósseis.

Existem três grandes tipos de combustíveis fósseis: o carvão, o

petróleo e o gás natural. Os três foram formados há milhões

de anos atrás, motivo pelo qual recebem esse nome, uma alu-

são aos fósseis de dinossauros, mortos há milhões de anos. Os

combustíveis fósseis são resultado de um processo de decom-

posição das plantas e dos animais.

As plantas armazenam a energia recebida do sol transfor-

mando-a no seu próprio alimento. A este processo chama-se

fotossíntese. Por sua vez, os animais comem as plantas e a ou-

tros animais para adquirirem energia. Quando as plantas, di-

nossauros e outras criaturas morreram, a terra decompôs os

seus corpos enterrados, camada por camada, debaixo da ter-

ra. São necessários cerca de dois milhões de anos para que es-

tas camadas de matéria orgânica se transformem em uma pe-

dra preta e dura a que chamamos carvão, num líquido negro,

o petróleo, ou ainda no gás natural. A figura 2.4 mostra a for-

ma que o petróleo é normalmente encontrado na natureza.

2.2 Energia de biomassa

A energia de biomassa vem de tudo o que é de origem

orgânica. Como mostrado na figura 2.2 ao lado, o sol for-

nece energia para que as plantas possam realizar a fotos-

síntese e a evapotranspiração, que nada mais é do que a

“transpiração” das plantas. É por meio da fotossíntese

que as plantas transformam a energia do sol em energia

química.

A energia acumulada nas plantas pode ser absorvida

por animais e insetos herbívoros, que por sua vez são a

fonte de alimento para outros animais e insetos. Esta esca-

la de absorção de energia recebe o nome de cadeia ali-

mentar. Todas as fontes orgânicas que são usadas para

produzir energia, e que passam por este processo, são

chamadas de biomassa.

Figura 2.1 - Ciclo da água

vento

Figura 2.3 – Energia eólica na navegação

Figura 2.2 – Ciclo simplificadoda biomassa

vento

evaporação

preciptação

respiração etranspiração

infiltração

transpiraçãoCICLO DA ÁGUA

Figura 2.4 – Biomassa de energiafóssil e a localização do petróleo

no subsolo

subsolo

rocha impermeável

rocha impermeável

gás

petróleo

água

CO2 O + C2

C + O2

energia solar(fotossíntese)

08 09

3.1.2 - Convecção

A convecção acontece quando as massas de um fluido se movimentam, trocando de posição

entre si. Um bom exemplo é o de uma sala com um aquecedor ligado. O ar em torno do aquece-

dor se aquece, tornando-se menos denso (mais leve)

que o restante, o que faz com que ele suba. Já o ar loca-

lizado em regiões mais afastadas do aquecedor está

mais frio, mais denso e pesado, sendo assim ele des-

ce, havendo uma troca de posição entre o ar quente

que sobe e o ar frio que desce. A esse movimento de

massas de fluido chamamos convecção, e às corren-

tes de ar formadas neste tipo de movimento chama-

mos de correntes de convecção.

Pelo exposto pode-se perceber que não se pode fa-

lar em convecção no vácuo ou em um sólido, já que

este tipo de transmissão de calor só ocorre em flui-

dos (líquidos e gases). A figura 3.2 ao lado ilustra o

exemplo dado.

3.1.3 – Irradiação

Irradiação é o processo de transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas (chama-

das de ondas de calor). A energia emitida por um corpo (energia radiante) se propaga até o ou-

tro, por meio do espaço que os separa.

Sendo que esse tipo de transmissão

de calor ocorre por meio de ondas eletro-

magnéticas, não há mais a necessidade,

como no caso da convecção, da presença

de um meio material para que ela ocorra.

Essa forma de transmissão de calor pode

portanto ocorrer tanto no vácuo como

em meios materiais.

Toda energia radiante, transportada

por onda de rádio, infravermelha, ultra-

violeta, luz visível, raios-X, raios gama,

3.1 Transmissão de calor

Antes de estudarmos as aplicações da energia solar, é interessante conhecermos como se

processa a transferência da energia do Sol para a Terra e tudo o que ela possui.

Transmissão de calor é como chamamos a passagem da energia térmica (que durante a

transferência recebe o nome de calor) de um corpo para outro ou de uma parte para outra de

um mesmo corpo. Essa transferência pode ocorrer de três modos diferentes: condução, con-

vecção e irradiação.

3.1.1 - Condução

Condução é o processo que ocorre quando a energia térmica passa de um local para outro

por meio das partículas do meio que os separa. Na condução a passagem da energia de uma re-

gião para outra acontece porque, na região mais quente, as partículas têm mais energia térmi-

ca, o que significa que elas estão vibrando com mais intensidade. Com esta vibração, cada par-

tícula transmite energia para a partícula vizinha, que passa a vibrar mais intensamente e com

isso transmite energia para a partícula seguinte e assim sucessivamente. Uma ilustração que

mostra o processo descrito acima se encontra na figura 3.1 a seguir.

Ao encostarmos o bastão de ferro no fogo, este começa a receber energia vinda do fogo e

vai transferindo esta energia ao longo do bastão de ferro até alcançar o outro extremo onde es-

tá a mão que segura o bastão. Quem estiver segurando o bastão gradativamente irá sentir seus

dedos esquentarem, até que não conseguirá mais segurar o bastão por ele estar quente demais

ou ser obrigado a retirá-lo do fogo para que esfrie sem queimar suas mãos.

Um fato muito interessante sobre este tipo de transmissão de calor é que a condução de ca-

lor é um processo que exige a presença de um meio material e, portanto, não ocorre no vácuo,

que é caracterizado pela ausência de qualquer partícula.

Capítulo 3Capítulo 3Aplicações para a Energia Solar

Figura 3.1 – Transmissão de calor por condução

Figura 3.2 - Transmissão de calorpor convecção

Figura 3.3 – Transmissão de calor por irradiação

10 11

ar frio

fluxo de ar

ar quente

etc, pode converter-se em energia térmica por absorção. Só as radiações infravermelhas, no en-

tanto, são chamadas de ondas de calor, como por exemplo aquelas que o sol emite em direção a

terra e que a aquecem, conforme mostra a figura 3.3 apresentada.

Outro bom exemplo é o calor liberado pelo fogo de uma fogueira, como mostrado na figura

3.4 a seguir.

Figura 3.4 - Irradiação de calor

OBSERVAÇÃO:

Um corpo de cor escura é bom absor-

vente de calor e é um mau refletor. Um

corpo de cor clara é bom refletor de ca-

lor e é um mau absorvente.

Todo bom absorvente é bom emis-

sor de calor. Todo bom refletor é mau

emissor.

Exemplo:

Corpos negros são bons absorventes

e corpos claros são bons refletores de ca-

lor. Observando a figura 3.5 abaixo se

pode ter uma noção mais significativa

do tópico descrito acima

Figura 3.5– Transmissão de calor por irradiação

Figura 3.6 – Painel fotovoltáico para acionamento de bomba d'água

Figura 3.7 – Conjunto para bombeamentode água em rios, lagos, etc., acionado

por painel fotovoltaico.

12 13

3.2 – USO DIRETO DA ENERGIA SOLAR

Com tudo o que já foi descrito, fica evidente que a energia solar é realmente muito útil a to-

dos nós. Quase todas as fontes energéticas disponíveis ao homem vêm da energia irradiada pelo

sol. A utilização direta desta energia irradiada ocorre por meio de diversos mecanismos, varian-

do de região para região e de acordo com a estrutura econômica de cada local.

Entre as aplicações possíveis para a energia solar direta, está a utilização da energia solar pa-

ra geração de energia elétrica destinada ao acionamento de bombas hidráulicas, como mostram

as figuras 3.6 e 3.7 a seguir.

Outra utilização bastante comum é a secagem

e/ou desidratação de alimentos como frutas, car-

nes e peixes. Este processo ocorre com a utilização

de estufas de secagem como mostra a figura 3.8.

Outra possibilidade, a de secagem ao ar livre, ain-

da é um dos processos mais utilizados, além de se

mostrar bastante útil em culturas como café, chás e

tabaco. A figura 3.9 mostra um exemplo deste tipo

de secagem. O Brasil é um dos países que mais de-

senvolveu a tecnologia de secadores solares.

Estes mecanismos são utilizados quando a tem-

peratura necessária é relativamente baixa, cerca de

150 ºC. Quando se necessita de exposição direta, os

ção. As figuras 3.10 e 3.11 mostram exemplos de fogões solares para cocção.

O fogão solar parabólico, mostrado na figura

3.11, ao lado, funciona a partir da concentração dire-

ta da luz do sol em uma panela que é colocada com o

seu fundo no foco do refletor que forma o fogão. Os

raios solares incidem na superfície refletora do refle-

tor e convergem para um foco central. Neste ponto, a

temperatura alcançará valores altos o suficiente para

cozinhar o alimento dentro da panela. A figura 3.12 a

seguir explica melhor o funcionamento do fogão so-

lar parabólico.

Outra possibilidade é utilizar caixas revestidas in-

ternamente com um isolante térmico e recobertas

com espelhos ou uma superfície reflexiva. Os raios

solares refletidos para o interior da caixa aquecem o

ar e o utensílio utilizado para cocção dos alimentos.

A figura 3.13 a seguir mostra um esquema simplifi-

cado de um fogão solar feito em uma caixa.

Um dos usos diretos da energia solar mais difun-

didos no Brasil é para aquecimento de água. Muitas

residências utilizam esse processo para aquecimen-

to de toda a água necessária para banheiros e cozi-

nhas. Além disso são também utilizados para o aque-

cimento de grandes quantidades de água para abas-

tecimento de piscinas em residências, hotéis e clu-

bes. A figura 3.14 a seguir mostra um esquema sim-

alimentos são acondicionados

em caixas com fundo preto e re-

cobertos por plástico transpa-

rente, formando um efeito estu-

fa em seu interior. Caso os ali-

mentos não possam ser expos-

tos diretamente ao sol, é utili-

zado um mecanismo de circu-

lação forçada do ar. Neste tipo

de equipamento, coletores pla-

nos aquecem o ar que circula

através do local onde os ali-

mentos estão armazenados. A

circulação do ar no interior do

local de armazenagem pode

ser forçada ou natural, por con-

vecção.

Caso seja necessária uma

temperatura maior são utiliza-

dos concentradores. Estes con-

centradores são equipamentos

dotados de lentes, refletores cô-

nicos, cilíndricos, conjuntos de

espelhos, etc., que concentram os raios solares em uma área definida, permitindo que no local

onde é fixado o foco se obtenha temperatura acima de 2000 ºC. Nestes casos é necessário que o

equipamento possua um sistema eletrônico, para fazer com que os concentradores possam es-

tar sempre alinhados com a posição adequada do sol.

Em regiões onde existe a escassez de água, podem ser utilizados destiladores solares por efei-

to térmico. Estes destiladores servem para obtenção e tratamento de água com alto teor salino,

convertendo-a em água potável.

Outra utilização bastante difundida é o aquecimento de água e a geração de energia elétrica,

processos que serão descritos mais adiante.

Em muitos países, a população menos favorecida economicamente utiliza a energia solar pa-

ra cozinhar alimentos. Isto é feito com um equipamento bastante simples, o fogão solar, que po-

de utilizar tanto o efeito estufa quanto os concentradores. Como este aparelho utiliza a energia

direta do sol, somente pode ser utilizado durante o dia e em dias de céu limpo e com boa insola-

Figura 3.8 - Energia solar para a desidratação de alimentos

Figura 3.9 – Energia solar para secagem de alimentos

Figura 3.10 - Fogão solar para cocção – Churrasqueira solar

Figura 3.11 – Família utilizando o fogão solar parabólico

Figura 3.12 – Esquema simplificado defogão solar parabólico

14 15

Figura 3.13 – Esquema simplificado defogão solar em caixa com espelhos

Figura 3.14 – Esquema simplificado de painéis termo solares para aquecimento de água em piscinas

Figura 3.15 - Secadora de roupas soletrol para ambientes fechados

Figura 3.16 – Satélite compainéis fotovoltaicos

Figura 3.17 – Nômade carregando bateria com painéis fotovoltaicos

durante travessia pelo deserto

16 17

ples de funcionamento de painéis termo solares para aquecimento de água para piscinas.

Outra aplicação, utilizada em residências, é a secadora de roupas termo solar, mostrada na fi-

3.3 - ENERGIA TERMO SOLAR

Agora que já foram explicados os princípios básicos sobre o sol e sua energia, fica mais sim-

ples falar sobre a sua aplicação na geração de energia térmica para aquecimento de água e/ou

para a geração de energia elétrica, duas fontes renováveis, gratuitas e benéficas ao ambiente.

3.3.1 – Potencial de energia solar

Como a Terra recebe a energia do sol com intensidades diferentes em cada região do globo

terrestre, classifica-se cada região de acordo com o seu potencial de energia solar. Conforme

mostra a ilustração 3.18 a seguir, as regiões localizadas acima do Circulo Polar Ártico e abaixo

do Circulo Polar antártico são consideradas de baixo potencial de energia solar. As regiões loca-

lizadas entre os círculos polares e os trópicos são consideradas de médio potencial e as localiza-

das entre as linhas tropicais são consideradas de alto potencial de energia solar.

O Brasil é um país que possui a maior parte de seu território localizada em uma região de alto

potencial de aproveitamento de energia solar. Assim, podemos considerar que é possível utili-

zar sistemas de captação de energia solar em qualquer região do país.

3.3.2 – Sistema termo solar para aquecimento de água.

Considerando todo este potencial do nosso país, fica clara a necessidade de se aproveitar ao

máximo a energia que o sol oferece para ser utilizada em todo território nacional. A primeira

forma de aplicação que discutiremos é o sistema de aquecimento de fluidos através da ener-

gia solar direta, mais conhecido como sistema termo solar. Esse sistema possui diversas van-

tagens, entre as quais se pode citar:

-a energia que ele utiliza é abundante e gratuita

-é aplicável em quaisquer circunstâncias. Como

fonte térmica ele pode ser utilizado para o aque-

cimento de água, aquecimento de ar para ambi-

entes e para secagem de produtos agrícolas.

-manutenção simples.

-a vida útil do painel termo solar é longa (por vol-

ta de 25 anos).

-o custo das instalações é diluído ao longo de

sua vida útil.

A desvantagem prin-

cipal deste sistema é a di-

minuição da eficiência

em dias nublados e chu-

vosos, devido à diminu-

ição da radiação solar.

Ainda assim, seu custo

comparativo para aque-

cimento de água é van-

tajoso, como mostra a fi-

gura 3.19 acima.

Os sistemas termo so-

lares atuais, embora pos-

sam apresentar peque-

nas diferenças constru-

tivas, possuem os com-

ponentes principais

apresentados na figura

3.20 ao lado e descritos a

seguir.

0%

25%

50%

75%

100%

Figura 3.19 – Custo comparativo de aquecimento de água

Figura 3.20 – Conjunto para aquecimento de água por energia solar

18 19

aqu

eced

or

sola

r

gás

GL

P

aqu

eced

or

elét

rico

Pólo Norte

Pólo Sul

Círculo Polar Ártico

Trópico de Câncer

Equador

Trópico de Capricórnio

Círculo Polar Antártico

Alto Potencial de Energia Solar

Médio Potencial de Energia Solar

Baixo Potencial de Energia Solar

Figura 3.18 – Potencial de energia solar global

Figura 3.21 - Boiler Figura 3.22 – Coletor solar para aquecimento de água

A - Cobertura transparenteB - Tubulação condutora de águaC - Chapa absorvedora de calorD - Caixa externa E - Isolamento térmicoF - Chapa de fundo

20 21

A) Reservatório de água fria.

O reservatório de água fria é o responsável pelo fornecimento de água para ser aquecida.

Normalmente, em residências, pode-se usar a própria caixa de água da casa. Para isto, a tomada

de água (saída da caixa de água fria) deve estar em um nível superior ao do sistema de aqueci-

mento. Assim a água será conduzida ao painel por gravidade.

B) Reservatório térmico ou “Boiler”

O reservatório térmico conhecido também como “Boiler”, é o recipiente onde a água aqueci-

da será armazenada para ser consumida. Ele é formado por dois cilindros, um interno e outro ex-

terno, com o espaço entre eles preenchido por um material que seja um bom isolante térmico (lã

de vidro, lã de rocha, espuma de poliuretano). A função desse preenchimento é diminuir as per-

das de calor da água aquecida para o ambiente.

Os reservatórios são classificados em reservatórios de baixa e de alta pressão, de acordo com

a pressão exercida pela água em seu interior. Esta pressão normalmente é medida em m.c.a. (me-2tros de coluna de água – 1 mca = 0,1 kgf/cm ). Os reservatórios de baixa pressão suportam até 10

m.c.a, ou seja, o desnível máximo entre a parte superior do reservatório de água e a parte baixa

do boiler deve ser de no máximo 10 m. Os reservatórios de alta pressão suportam até 40 m.c.a.

Quando o reservatório térmico for de baixa pressão ele deve conter um “respiro”, ou seja,

um tubo de cobre que interliga o interior do reservatório com o ambiente externo. Assim, caso

ocorram pressões maiores do que as admissíveis ou caso haja formação de vácuo dentro do boi-

ler, o respiro impedirá a expansão ou o estrangulamento do reservatório térmico. No caso dos re-

servatórios de alta pressão o respiro é substituído por uma válvula de segurança compatível

com a pressão admissível para o boiler. A figura 3.21 a seguir mostra aspectos de boilers nor-

malmente utilizados em sistemas termo solares.

C) Coletor solar

A função do coletor solar é captar a energia solar, fornecida em forma de radiação solar, e con-

vertê-la em energia térmica. Quando a luz do Sol atinge o coletor ela aquece placas absorvedo-

ras pintadas de preto que por sua vez aquecem a água que circula dentro de tubulações de co-

bre. O painel é fechado na parte superior com uma lâmina de vidro transparente que permite a

passagem da radiação e dificulta a perda de calor das placas absorvedoras (efeito estufa).

Entre a placa absorvedora e o fundo do coletor solar existe uma camada de material isolante.

Esta camada isolante tem o papel de dificultar a troca de calor entre a parte inferior das placas co-

letoras e o ambiente, melhorando a eficiência do coletor.

As tubulações que levam a água aquecida para o consumo deverão ser de cobre ou de PVC es-

pecial para água quente, e devem ser termicamente isoladas para diminuir a perda de calor.

É normal a utilização de um sistema auxiliar de aquecimento elétrico, que permitirá que a

água seja aquecida nos dias nublados ou de chuva

Para que o sistema funcione adequadamente deve haver um desnível mínimo de 30 cm e má-

ximo de 50 cm entre a parte inferior do reservatório térmico e a parte superior do coletor solar.

Isso é necessário para garantir que se estabeleça uma corrente de convecção que fará com que a

água circule entre a placa coletora e o reservatório de água quente. Falando de forma simplifica-

da, esse fenômeno, que recebe o nome de termosifão, ocorre devido às diferenças de temperatu-

ra da água no sistema. Se a água do boiller estiver em uma temperatura menor que a das placas,

e portanto mais pesada, ela irá “empurrar” a água do coletor solar, que será obrigada a subir pa-

ra o interior do reservatório térmico se misturando com a água existente ali, fazendo subir um

pouco a temperatura da água. Essa circulação só cessará quando as temperaturas da água no boi-

ler e nas placasse igualar.

D) Válvula anticongelamento

Nas localidades onde, mesmo que em apenas algumas ocasiões, a temperatura for muito bai-

xa, recomenda-se a instalação de uma válvula anticongelamento. Cada vez que a água atingir a otemperatura de 6 C, esta válvula se abrirá e irá drenar a água do coletor para fora do sistema.

Isto reduz bastante as possibilidades de danos físicos ao sistema, que pode se romper com o con-

gelamento da água em seu interior.

Cada um destes componentes possui seu lugar dentro das instalações do sistema de aqueci-

mento termo solar. Na seqüência serão exibidas as características de instalação do sistema.

3.3.2.1– Recomendações para instalação.

A) Posicionamento dos coletores

Para posicionamento dos coletores devemos considerar a localização geográfica da residên-

cia. No hemisfério sul os coletores devem ser instalados com as faces viradas para o norte geo-

gráfico. No hemisfério norte eles devem ser instalados com as faces voltadas para o sul geográfi-

co. Isto possibilita uma maior insolação e consequentemente maior captação de energia ao lon-ogo do dia. Aceita-se uma variação de 15 para esquerda ou para a direita com relação ao norte ge-

ográfico.

B) Inclinação dos coletores

A inclinação do painel depende da latitude do lo-

cal onde ele será instalado, conforme mostrado na fi-

gura 3.23. A latitude do local de instalação do painel

poderá ser obtida através de consulta a mapas, ao

IBGE ou ainda a sites de informações geográficas co-

mo o site da EMBRAPA – www.cdbrasil.cnpn.em-

brapa.br.

O ângulo de incidência da luz do sol muda em fun-

ção das estações do ano, de forma que seria ideal se a inclinação do coletor mudasse acompa-

nhando essa variação, o que raramente é viável. No verão, além da insolação ser de maior inten-

sidade e de maior duração, a temperatura ambiente da água é maior que no inverno. Sugere-se

portanto que a inclinação das placas seja ajustada para se conseguir um desempenho máximo

do aquecedor no período de inverno. Para isso deve-se ajustar o ângulo de inclinação das placas oem um valor igual à latitude local + 15 .

No caso de Itajubá, cidade brasileira situada no sul do estado de Minas Gerais, e com coorde-

X (inclinação do coletor solar)

X= Latitude local (graus)

Col tor Sar

eol

NORTE

Figura 3.23 – Inclinação do coletor

Figura 3.24 – Instalação do sistemado coletor solar para a situação 1

Figura 3.25 – Instalação do sistemado coletor solar para a situação 2

Figura 3.26 – Instalação do sistemado coletor solar para a situação 3

Figura 3.27 – válvula dedesnível negativo

22 23

nadas geográficas de 22º 22' 30'' latitude sul, a incli-

nação do coletor para se obter o máximo de aprovei-

tamento no período de inverno deverá ser:

X= Latitude local + 15

Para a cidade de Itajubá X= 22º + 15º = 37º

C) Arranjos normalmente utilizados.

Existem basicamente 5 arranjos diferentes que po-

dem ser utilizados para instalação do sistema solar

de aquecimento de água para uso residencial, con-

forme será mostrado a seguir:

Primeira situação

Nesta primeira situação, mostrada na figura 3.24,

tanto o boiler como o reservatório de água fria ficam

embaixo do telhado e com desnível positivo entre

eles.

Este arranjo é o mais simples, porém deve haver

espaço suficiente sob o telhado para acomodação de

todos os componentes.

Segunda situação

A figura 3.25 mostra o arranjo que deve ser utili-

zado nos casos em que não há espaço nem desnível

suficiente para instalação do reservatório de água

fria sob o telhado, o que obriga sua instalação na par-

te externa do telhado.

Terceira situação

O arranjo mostrado na figura 3.26 é utilizado no

caso de telhados com pequena inclinação, onde o

desnível se torna negativo, ou seja, o boiler fica abai-

xo da linha do topo do coletor solar. Nestes casos é

necessário que se instale um dispositivo que impeça

a água quente, que entra no boiler, de retornar aos pa-

inéis por efeito da gravidade. Para esta finalidade

existe uma válvula chamada de válvula solar de des-

04 pessoas

01 chuveiro 01 torneira de água quente na cozinha

Considerando que cada morador tomará um banho por dia, teremos:

1 banho----------------50 litros de água quente

4 banhos---------------X banhos

= 200 litros água quente por dia

Lavar roupa = 150 litros por dia

Torneira da cozinha = 50 litros por dia

01 máquina de lavar roupa

Somando todos os consumos teremos

os valores mostrados na tabela 3.2.

nível negativo, exibida na figura 3.27 ao lado. Esta

válvula irá bloquear o fluxo reverso da água no

sistema termosifão, evitando assim a recirculação

em períodos sem insolação e à noite.

Por desnível negativo deve-se entender um

desnível entre o topo do coletor solar e o fundo do

boiler, menor do que os 30 cm mínimos exigidos

para uma correta instalação do sistema termoso-

lar. Conforme vimos, para que o sistema funcione

corretamente, é necessário que o desnível entre o

fundo do reservatório e o topo do coletor termo-

solar fique entre 30 cm e 50 cm.

Quarta situação

O quarto arranjo corresponde ao mostrado na

figura 3.28. Neste caso o reservatório de água e o

boiler estão instalados em uma torre sobre o te-

lhado, construída para esta finalidade. Esta mon-

tagem possibilita aumentar o desnível entre os do-

is reservatórios mantendo-o positivo.

Quinta situação:

Este arranjo é adequado para casos onde todo o sistema está instalado fora da residência, con-

forme mostrado na figura 3.29.

3.3.2.2 – Exemplo de dimensionamento.

Agora que já foram discutidas as características de um sistema de aquecimento de água utili-

zando energia solar, pode ser realizado seu dimensionamento, conforme mostrado nos itens a

seguir.

O primeiro passo é o levantamento das necessidades diárias de água quente no local de ins-

talação do sistema termosolar, que é a chamada demanda diária de água.

1) Cálculo da demanda diária:

A tabela 3.1, mostra a lista dos itens mais comuns utilizados em conjunto com o painel termo

solar.

Como exemplo será calculado o sistema para uma residência com as características abaixo:

Figura 3.28 – Instalação do sistemado coletor solar para a situação 4

Figura 3.29 – Instalação do sistemado coletor solar para a situação 5

DESCRIÇÃO

Chuveiro

Banheira convencional (1 pessoa)

Banheira dupla (2 pessoas)

Torneira de água quente na cozinha

Máquina de lavar pratos

Máquina de lavar roupas

CONSUMO

50 litros por banho (1 pessoa)

100 litros por banho

200 litros por banho

50 litros por dia (uso moderado)

150 litros por dia

150 litros por dia

Tabela 3.1 – Consumo de água em uma residência

24 25

ATIVIDADE

Banho

Lavar roupa

Torneira da cozinha

Total

QUANTIDADE DE ÁGUAQUENTE POR DIA

200 litros

150 litros

50 litros

400 litros / dia

Tabela 3.2 – Estimativa de consumo de água

Escolha do reservatório

Os reservatórios são fabricados com volumes padronizados, e portanto, deve ser escolhido

aquele com volume mais próximo do volume diário calculado. Para isso pode-se consultar tabe-

las de fabricantes, similares à que apresentamos a seguir.

De acordo com o calculado, necessitamos de 400 litros

de água, logo o reservatório deverá poder armazenar no

mínimo 400 litros de água. De acordo com a tabela acima,

ou a escolha irá recair sobre um reservatório e 400 litros

ou, admitindo-se uma margem de segurança, 500 litros,

para eventuais gastos além do que foi calculado.

Sabendo quais as dimensões do sistema, o próximo

passo é a escolha do arranjo, que será feita de acordo com

as características do equipamento escolhido e do telha-

do.

Disposição de instalação: Horizontal, podendo ser instalado ao lado ou embaixo da caixa

d'água , o que na maioria dos casos evita a construção de torres sobre o telhado.

Pressão de trabalho: 2 m.c.a (metros de coluna d'água) para cobre e 5 m.c.a para inox.

O próximo passo é a escolha do painel coletor, que é feita com base no volume de água que

se quer aquecer. De forma geral em um dia ensolarado, quase sem nuvens, uma área coletora de

1 [m2] é capaz de aquecer 60 litros de água a uma temperatura de 60o C. Com esses dados pode-

se calcular a área total de coletores necessária, conforme mostrado a seguir.

21m -------- 60 Litros

2Xm ------- 400 Litros

2Será necessária, portanto, uma área coletora de 6,67 m ou mais. Logo, se forem utilizados pa-2 2inéis de 1,0 m , serão necessários 7 painéis. No caso de painéis de 2,0 m , seriam necessários 4 pai-

néis.

A-diâmetro

mp oB-co riment

26 27

Capacidade(Litros)

200

300

400

500

600

Dimensões (cm)

A 60 - B 90

A 60 - B 140,1

A 60 - B 174,0

A 60 - B 214

A 60 - B 249,2

Espaço Necessáriopara instalação (cm)

A 90 - B 160

A 90 - B 210,1

A 90 - B 244

A 90 - B 284

A 90 - B 319,2

Pés de sustentação

2

2

3

3

4

Peso cheio (kg)

COBRE:213 - INOX:217

COBRE:317 - INOX:322

COBRE:422 - INOX:429

COBRE:528 - INOX:536

COBRE:634 - INOX:643

Tabela 3.3– Dimensões de um Boiler comercial

3.4 Energia solar fotovoltáica

Outra forma de utilização da energia solar que é bastante difundida são os painéis fotovolta-

icos, que convertem diretamente a luz solar em energia elétrica. Estes sistemas possuem al-

gumas características interessantes conforme listado a seguir.

- Ideal para fornecimento de energia elétrica em locais onde o acesso à rede convencional

é difícil, como, por exemplo, postos de saúde em locais isolados, estações de medição e de

bombeamento de água.

- Fácil instalação, aplicável em qualquer situação graças a sua modularidade e por ser

portátil.

- Geração de energia elétrica para uso residencial, estações remotas de rádio e TV, ilumi-

nação pública, etc.

- Forma limpa de geração de energia.

- Pode ser utilizada em diversos tipos de atividade como por exemplo: camping, barcos

de passeio, dessalinização de água, sinalização marítima, etc.

- Simples instalação e manutenção (limpeza simples).

- Permite sua auto-suficiência energética. Quando bem dimensionados e bem instalados

permitem a auto-suficiência do sistema de fornecimento de energia elétrica, mesmo em dias

nublados.

- O sol pode ser utilizado por todos sem discriminação (exceto nas regiões geladas, além

dos círculos polares onde o sol tem baixo potencial de energia).

- Simples instalação.

- Longa vida útil que permite a diluição do custo inicial.

3.4.1 – Princípio de funcionamento.

De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera terrestre, apenas

uma parte alcança a superfície terrestre, o que é resultado da reflexão e absorção dos raios sola-

res pela atmosfera. A parte que consegue alcançar o solo é constituída por uma componente dire-

ta e por uma componente difusa. A figura 3.30 ilustra este processo.

As modificações que ocorrem com a luz dependem da espessura da camada atmosférica, da

distância Terra-Sol e das condições atmosféricas e meteorológicas.

Devido a variáveis como alternância entre dia e noite, estações do ano e períodos de passa-

gem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grande variabilidade. Isto oca-

siona a necessidade da seleção de um sistema ade-

quado de armazenagem da energia convertida pe-

lo sistema fotovoltáico.

A energia solar fotovoltaica é o nome dado à

energia obtida com a conversão direta da luz solar

em eletricidade. A esta conversão damos o nome

de efeito fotovoltáico. Este efeito foi relatado pela

primeira vez no ano de 1839 por Edmond Becque-

rel. Este fenômeno se refere ao surgimento de

uma diferença de potencial, ocasionada pela ab-

sorção da luz, nos extremos de uma estrutura de

material semicondutor.

Esta conversão é realizada por uma “célula fo-

tovoltaica” que é o nome dado à unidade funda-

mental do sistema de conversão fotovoltáica.

Estas células são formadas por pastilhas confecci-

onadas de material semicondutor, entre os quais

os mais utilizados são o Germânio e o Silício.

O efeito fotovoltaico citado acima ocorre nos chamados semicondutores, que são caracteri-

zados por possuírem bandas de energia onde é permitida a presença de elétrons, também co-

nhecidas por bandas de valência e outra banda totalmente vazia, ou cheia de lacunas, chamada

de banda de condução.

O semicondutor mais utilizado é o silício. Seus

átomos se caracterizam por possuírem quatro elé-

trons que se ligam aos elétrons vizinhos, formando

assim uma rede cristalina. Esta estrutura cristalina

molecular é formada por uma repetição angular

em três dimensões da sua unidade fundamental,

ou seja, seu átomo, apresentando assim a forma de

um tetraedro com um átomo localizado em cada

vértice, conforme mostrado na figura 3.31 ao lado.

Ao se adicionar a este componente um elemento como o fósforo, que possui cinco elétrons de

ligação, haverá um elétron em excesso que não poderá ser emparelhado e que ficará "sobrando"

nesta rede cristalina. Como este elétron está fracamente ligado a seu átomo de origem, com o for-

necimento de pouca energia térmica este elétron se torna livre, e migra para a banda de condu-

ção. Neste caso, o fósforo é chamado de material dopante doador de elétrons ou dopante tipo N.

Se, durante o processo de construção da célula de silício, for adicionado o elemento químico

Boro, que possui três elétrons de ligação e não cinco como o Fósforo, haverá a falta de um elé-

tron para satisfazer as ligações com os átomos de silício da rede cristalina. Esta ausência de elé-

trons recebe o nome de lacuna. Como o elétron está com pouca energia, ocorre que um elétron

da outra camada (tipo N) pode agora passar para esta banda e ocupar uma lacuna. Neste caso o

Boro recebe o nome de dopante tipo P.

Cada célula solar fotovoltaica compõe-se de uma camada fina de material tipo N e outra,

com maior espessura, de material tipo P.

Quando separadas, as camadas são eletricamente neutras, porém ao formar o conjunto (jun-

ção P-N), aparece um campo elétrico porque os elétrons do silício tipo N preenchem as lacunas

do silício tipo P. As figuras 3.32 e 3.33 mostram esquemas simplificados deste processo.

A luz solar é constituída de diversos tipos de partículas elementares denominadas fótons.

Quando os fótons atingem as pastilhas de silício que compõem o painel fotovoltaico, os elé-

trons livres que formam este material ficam sensibilizados pela energia. Ao receberem a ener-

gia solar, através dos fótons, e dependendo do fluxo de radiação solar, os elétrons aceleram

seu movimento e se separam da camada onde se encontravam (N) e são coletados pela outra

camada (P). Assim uma camada ficará com excesso de carga positiva e a outra com excesso de

carga negativa. Logo, se as duas superfícies forem adequadamente conectadas, os elétrons se-

guirão um fluxo, um caminho por meio do material condutor, surgindo com isso o que cha-

mamos de corrente elétrica. O processo alcança um equilíbrio quando o campo elétrico forma

uma barreira capaz de barrar os elétrons livres remanescentes no lado N.

Se uma junção PN for exposta a fótons com energia maior que a barreira elétrica formada,

ocorrerá a geração do par elétron-lacuna; se isto acontecer na região onde o campo elétrico é di-

Figura 3.31 – Estrutura do cristal de silício

Silício tipo NDopado com Fósforo

luz solarincidente

Silício tipo PDopado com Bóro

-ePólo PositivoPólo Negativo

material condutor

célula solar

corrente

elétrons

raios solares

carg

a

Figura 3.32 – Conversão fotovoltáica Figura 3.33 – Formação de corrente elétrica fotovoltáica

28 29

Reflexão

Absorção

IrradiaçãoSolar Direta

Figura 3.30 - Componente da radiaçãosolar ao nível do solo

Tipo de célula fotovoltaica

Mono-cristalina

Poli-cristalina

Silício amorfo

Rendimentotípico

12-15%

11-14%

6-7%

Rendimento máximoregistrado em aplicações

22,7%

15,3%

10,2%

Rendimento máximoregistrado em laboratório

24,0%

18,6%

12,7%

Tabela 3.4 - Rendimento elétrico de células fotovoltáicas

30 31

ferente de zero, as cargas serão aceleradas, criando, assim, uma corrente através da junção; es-

te deslocamento de cargas dá origem a uma diferença de potencial (ddp) á qual chamamos de

Efeito Fotovoltaico. Se as duas extremidades deste "pedaço" de silício forem conectadas por

um fio, haverá o surgimento de um fluxo de elétrons, ou corrente elétrica. Esta é a base do fun-

cionamento das células fotovoltáicas.

Além do Fósforo e do Boro podem ser utilizados outros elementos químicos, assim como si-

lício de diferentes tipos, o que dá origem a mais de um tipo de célula fotovoltáica. Os tipos exis-

tentes são classificados de acordo com o seu método de fabricação, conforme descrito a seguir.

Silício monocristalino: Este tipo de célula é obtido a partir de barras cilíndricas de silício

mono cristalino produzidas em fornos especiais. As células são obtidas por corte das barras

em forma de pastilhas quadradas finas da ordem de 0,4 mm a 0,5 mm de espessura. A eficiên-

cia de conversão de luz solar em eletricidade, deste tipo de célula, é da ordem de 12%.

Silício policristinalino: Estas células são produzidas a partir de blocos de silício obtidos por

um processo onde quantidades de silício puro são colocadas em moldes especiais. Uma vez

nos moldes, o silício arrefece lentamente e solidifica-se. Neste processo, os átomos não se orga-

nizam num único cristal. Forma-se uma estrutura policristalina com superfícies de separação

entre os cristais. Sua eficiência na conversão de luz solar em eletricidade é um pouco menor do

que nas de silício monocristalino.

Silício amorfo: Estas células são obtidas por meio da deposição de camadas muito finas de

silício sobre superfícies de vidro ou metal. Sua eficiência na conversão de luz solar em eletrici-

dade varia entre 5% e 7%.

O rendimento elétrico atribuído a cada tipo de célula fotovoltaica é mostrado na tabela 3.4.

Um módulo fotovoltáico é composto por células individuais conectadas em série, o que per-

mite elevar a tensão gerada, já que a tensão resultante será a soma das tensões de cada célula. A

tensão nominal do módulo será igual ao produto do número de células que o compõem pela ten-

são de cada célula que é de aproximadamente 0,5 volts. Normalmente os módulos fotovoltaicos

são formados por 30, 32, 33 ou 36 células em série, dependendo do tipo de aplicação exigida pelo

módulo.

Pra que o módulo tenha rigidez, isolamento elétrico e resista a fatores climáticos, as células

fotovoltaicas são encapsuladas em um material plástico de Etilvinilacelato, existindo ainda um

vidro colocado na face do módulo voltada para o Sol. Uma moldura em alumínio é acrescentada

para aumentar a rigidez do conjunto além de uma caixa com as conexões para os terminais posi-

tivo e negativo. Nos conectores da caixa conectam-se os cabos que ligam o módulo ao sistema.

A corrente elétrica fotovoltaica poderá ser utilizada para acionar as cargas diretamente ou

ainda poderá ser armazenada em baterias para ser utilizada posteriormente.

A quantidade de energia elétrica gerada pelo painel, chamada de energia fotovoltáica, de-

penderá da área coletora do painel utilizado e da intensidade da luz solar existente no local on-

de o painel for instalado.

Sendo um sistema de energia elétrica, ele pode ou não ser utilizado em conjunto com a rede

elétrica das empresas de energia elétrica existentes no mercado de energia.

Entre os tipos de sistemas fotovoltáicos existentes temos:

1) Sistemas isolados: São sistemas não ligados à rede convencional de energia elétrica. Em ge-

ral, estes sistemas utilizam alguma forma de armazenagem de energia.

2) Sistemas híbridos: São sistemas que, quando desconectados da rede convencional de ener-

gia, possuem outras fontes de alimentação para suprir suas necessidades energéticas. Como

exemplo de fontes alternativas de energia, temos a energia eólica, geração de energia elétrica a

diesel, geração de energia elétrica por meio da força das marés, geração de energia elétrica com

biogás. Como são utilizadas várias fontes de energia, é necessário um controle mais rigoroso so-

bre as mesmas para que se consiga uma otimização do processo de captação e utilização da ener-

gia gerada.

3) Sistemas interligados à rede: Neste tipo de sistema, toda a geração é entregue diretamente

á rede de energia elétrica. Sendo assim, o sistema interligado funciona como um complemento

ao sistema elétrico de maior porte onde está conectado.

3.4.2 – Componentes do sistema.

1) Painel solar

O painel é constituído por uma ou mais placas solares, formadas por células fotovoltáicas

que são as responsáveis por converter a energia do sol em energia elétrica. De acordo com a po-

tência a ser utilizada tem-se uma área de painel a ser adquirida. O que se faz é agrupar mais de

um painel para formar um conjunto com área suficiente para a tensão e potência desejadas.

O painel é utilizado para acionar as cargas ou para carregar as baterias. Quanto maior for a

área do painel, mais energia poderemos utilizar ou armazenar. Esta quantidade de energia de-

pende também da intensidade do brilho do sol.2Uma placa solar de 0,4 m fornece uma tensão máxima de 14,5 Volts e uma corrente contínua

em torno de 2,5 Ampéres. Uma placa desse tipo terá uma potência de pico de 36 watts, que re-

sulta em uma capacidade de fornecimento de energia de 150 Wh por dia, quando se considera o

tempo de funcionamento e as variações de insolação.

As placas podem ser ligadas de diversas formas, quer seja em série, em paralelo ou ligação

mista. A ligação série permite um aumento do valor da tensão, enquanto a conexão em paralelo

permite um aumento da corrente possível de ser fornecida.

A instalação do painel deve ser feita de maneira que ele receba o máximo de sol ao longo do

dia. Como um sistema onde o painel pudesse acompanhar o deslocamento do sol ao longo do

dia encarece o conjunto, o mais simples é fazer a instalação em uma posição intermediária, fixa,

e que proporcione um maior aproveitamento de energia.

Os momentos de menor aproveitamento ocorrem no início da manhã e ao final da tarde. Em

contrapartida o horário de maior aproveitamento fica entre 11 horas e 14 horas. Da mesma for-

ma que nos painéis termosolares instala-se o painel fotovoltaico com uma inclinação igual à da

latitude local e com a face do painel voltada para a direção norte quando ele estiver sendo insta-

lado no hemisfério sul e voltado para o sul quando ele estiver instalado no hemisfério norte.

A capacidade real de geração de energia dos módulos fotovoltaicos é medida em determina-

das condições que seguem um padrão de normas de controle e que são utilizadas por todos os fa-

bricantes deste tipo de painel. A potência produzida pelo painel fotovoltaico nestas condições é

expressa em uma unidade denominada Wp (Watts pico). Como a energia solar varia ao longo

do dia, fica claro que a produção de energia dos módulos ao longo do dia não é constante, ou se-

ja, não é fixa neste valor máximo de pico de produção de energia, ela varia de acordo com a in-

tensidade de incidência dos raios solares.

O painel deve ser instalado em local limpo, de fá-

cil acesso e sem a presença de obstáculos que possam

projetar sombras sobre ele ao longo do dia. O painel

deve, também, ficar o mais próximo possível do local

onde as cargas elétricas serão instaladas, ficando es-

sa distância limitada a 10 metros. O painel pode ser

instalado diretamente sobre o telhado ou ainda fixa-

do em mastros, como mostra a figura 3.34.

Para facilitar a colocação do painel pode-se cons-

truir um gabarito (figura 3.35) e com a ajuda da tabe-

la 3.5, posicionar a inclinação do painel adequada-

mente.

2) Baterias.

As baterias servem para acumular energia que será utilizada nos equipamentos em horários

sem a presença do sol ou quando a energia captada pelo painel e fornecida ao sistema for menor

do que a necessária.

O número de baterias a ser utilizado depende da carga instalada. O recomendado é a utiliza-2ção de uma bateria de 100 Ampéres-hora para cada placa de 0,4 m de área instalada no painel so-

lar, o que garante operação confiável para o sistema. Recomenda-se ainda a utilização de bateri-

as seladas para se evitar a verificação e possível complementação do nível da solução eletrolíti-

ca. Podem ser utilizadas as baterias seladas automotivas, porém seu tempo de vida útil é peque-

no, por volta de 2 anos. O recomendável é a utilização de baterias estacionárias de ciclo profun-

do, que possuem uma vida útil de 4 a 5 anos.

3)Condutores.

Os sistemas alimentados por painéis fotovoltaicos utilizam condutores nos mesmos pa-

drões dos sistemas de energia elétrica de baixa tensão, que devem ser de cobre e com isolamento

termoplástico. A tabela 3.6, a seguir mostra algumas medidas de bitola para fios de instalações

de sistemas fotovoltaicos.

4) Fusíveis.

Os fusíveis são dispositivos utilizados para proteção de circuitos elétricos contra ocorrência

de curto-circuitos. Normalmente são utilizados em equipamentos e circuitos domésticos e in-

dustriais.

Seu funcionamento tem como base o princípio segundo o qual toda corrente elétrica que cir-

cula por um condutor gera neste um calor proporcional ao quadrado da sua intensidade. Se a

corrente ultrapassa a intensidade máxima aceitável para o fusível, este se rompe desligando o

circuito.

Existem diversos tipos de fusíveis, cada um deles adequado a uma determinada aplicação.

Independentemente do tipo utilizado, eles devem ser sempre instalados no condutor positivo e

Figura 3.34 – Poste com iluminação fotovoltaica em detalhe mostrando o painel, bateria de armazenagem de

energia e lâmpadas.

A

B

CN

Figura 3.35 – Gabarito parainclinação dos painéis

Tabela 3.5 - Medidas para o gabarito de instalação de painéis fotovoltaicos

Latitude(Graus)

0°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

Lado A(cm)

0.00

40.20

40.60

41.40

42.60

44.10

46.20

48.80

Lado B(cm)

00

40

40

40

40

40

40

40

Lado C(cm)

0.00

3.50

1.00

10.70

14.06

18.70

23.10

28.00

32 33

ga total o controlador volta a conectar as cargas à bateria. Neste ponto a bateria está com cerca de

13,5 Volts. Quando a bateria atingir 14,5 Volts, ou seja, estiver com sua carga máxima, o contro-

lador interrompe o carregamento da bateria. Estes procedimentos aumentam a vida útil da bate-

ria e, em conseqüência, de todo o sistema.

Para escolher o controlador devemos utilizar os valores de tensão de alimentação e corrente

que o painel irá fornecer. A tabela 3.7 ao lado, mostra alguns exemplos de modelos de controla-

dor.

7) Inversores

Os inversores (figura 3.37) são dispositivos ele-

trônicos utilizados para conversão da corrente con-

tínua, produzida pelos painéis, em corrente alter-

nada, que é aquela utilizda pela maioria dos equi-

pamentos elétricos e eletrônicos.

O inversor é instalado após o controlador de

carga da bateria. Ao ser alimentado com tensão

contínua, ele fornece na saída uma tensão alterna-

da nas tensões de 110 Volts ou 220 Volts. Nesse pro-

cesso de conversão existe uma perda de energia de aproximadamente 10%. A escolha do inver-

sor deve levar em conta a potência elétrica fornecida pelo painel solar. Como exemplo temos in-

versores alimentados em corrente contínua, 12V ou 24 V, que fornecem na saída corrente alter-

nada em 110 V ou 220 V, fabricados para 125 W, 250 W, 300 W, 600W, 800W e 1500W.

3.4.3 - Tipos de instalação.

Existem basicamente quatro maneiras de se instalar os sistemas de fornecimento de energia

fotovoltaica para alimentar as cargas. A seguir faremos uma breve descrição das características

de cada uma destas formas de conexão.

A) Conexão painel - carga

Este é a forma de conexão mais simples e barata de todas. As cargas são acionadas somente

quando há a presença de sol, já que estão ligadas diretamente ao painel. Se for necessário, pode-Figura 3.36 – controlador de carga.

Especificação

06 Ampéres

12 Ampéres

20 Ampéres

30 Ampéres

Recomendado para painéis formados por:

Uma ou duas placas solares

Três ou quatro placas solares

Cinco ou seis placas solares

Sete ou oito placas solares

Tabela 3.7 - modelos de controlador de carga

34 35

dimensionados de acordo com acorrente absorvida pelo circuito e pela capacidade de condução

de corrente do condutor. A capacidade nominal do fusível deve ser sempre maior do que a cor-

rente absorvida pelo circuito e menor do que a capacidade de condução do condutor.

5) Controladores de carga

O controlador de carga, mostrado na figura

3.36, é um componente eletrônico utilizado pa-

ra controlar o fluxo de energia dos sistemas

que utilizam a bateria. O controlador possui 3

pares de terminais de saída, sendo um par pa-

ra conexão do painel solar, outro para conexão

da bateria e o último para os condutores que

vão alimentar as cargas. Deve-se atentar para

a correta conexão das polaridades, sempre po-

sitivo com positivo e negativo com negativo.

A função do controlador de carga é impe-

dir que a bateria se descarregue por completo

durante a utilização do sistema. Quando a ba-

teria atinge um nível de carga próximo de 30%

de sua carga total, o controlador desconecta as

cargas ligadas a ela e começa a carregá-la.

Assim que a bateria estiver com 80% de sua car-

2Bitola mm 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95Ampères Distância em metros

01

02

04

0608

1015

20

25

30

35

4045

50

32

1685

43

2

51

2613

8

65

3

2

81

40

20

1410

85

43

2

130

6433

221613

8

65

43

205

10251

34

2620

1410

8

765

43

325

1638154

4133

221613

119

8

76

517

259

129

86

6552

34

26

211715

131110

652

326

163109

82

6543

33

26

2219

16

1413

822

411205

137

103

8255

4133

2723

20

18

17

1308

654327

218

164131

87

6552

4437

3329

26

1650825

412275

206

165110

83

6655

47

4137

33

Tabela 3.6 – Bitola de fios para sistemas fotovoltaicos

Figura 3.37 – Inversor

Figura 3.41 – sistema de geração de energia fotovoltaica completo

se instalar um interruptor para ligar e desligar as car-

gas.

Um exemplo, citado anteriormente, é a utilização

de bombas d'água com painéis fotovoltaicos, como

mostra a figura 3.38.

B) Conexão painel – bateria – carga

Neste sistema, o painel é utilizado par carregar a ba-

teria, que por sua vez alimenta as cargas. Com este sis-

tema parte da energia gerada é utilizada para carregar

a bateria e outra parte para acionar a carga durante o

dia. Durante a noite utiliza-se a bateria para alimentar

as cargas. Este sistema é também utilizado quando,

mesmo em presença do sol, a energia fornecida pelo

painel não é suficiente para alimentar todas as cargas;

nesta situação são as baterias que fornecem a energia

adicional necessária. A desvantagem deste sistema é a

falta de controle sobre a carga da bateria, o que pode

ocasionar descargas muito intensas ou excesso de car-

ga, o que reduz a vida útil e compromete o uso do sis-

tema. A figura 3.39 é um exemplo deste tipo de monta-

gem.

C) Conexão painel – controlador – bateria – carga.

Este sistema é mais utilizado para alimentar cargas

em corrente contínua, sendo o controlador o respon-

sável por coordenar a utilização da carga da bateria du-

rante o uso. Este arranjo pode garantir uma autono-

mia de pelo menos 5 dias de funcionamento sem a pre-

sença de sol. A figura 3.40, mostra um esquema de ins-

talação como o descrito acima.

D) Conexão painel – controlador – bateria – inver-

sor – carga.

Este é o sistema mais versátil de todos, porém, em

contrapartida, é o mais caro. Ele permite a alimenta-

ção tanto de equipamentos de tensão contínua quanto

de tensão alternada, que correspondem à grande maio-

ria dos equipamentos elétricos e eletrônicos.

A figura 3.41 a seguir apresenta um exemplo clássico de instalação de painéis fotovoltaicos

com essa forma de conexão.

3.4.4 – Exemplo de dimensionamento.

Para fixar bem o conteúdo aprendido até agora, apresentamos a seguir um exemplo de di-

mensionamento de um sistema de fornecimento de energia com painéis fotovoltaicos e demais

componentes.

o1 Passo - Levantamento da carga.

Será considerado nesse exemplo que a casa possui os equipamentos listados a seguir e mos-

trados na figura 3.42.

-Nos cômodos maiores (sala e cozinha), lâm-

padas compactas de 11 Watts;

-Nos demais cômodos lâmpadas compactas

de 9 Watts;

-Na sala duas tomadas, uma para TV e recep-

tor da antena parabólica (90W) e outra para o

aparelho de som (25W);

-Na cozinha uma tomada de 200 Watts para o

liquidificador;

-Todas as lâmpadas serão em tensão contí-

nua, 12 Volts

-As tomadas (TV e receptor, liquidificador e

aparelho de som) serão em tensão alternada,

110 Volts.

Conhecendo-se as cargas previstas, pode-se agora construir um quadro de cargas incluindo

Figura 3.38 – Sistema fotovoltaico painel – carga

Figura 3.39 – Sistema fotovoltaico painel - bateria - carga

lâmpada

bateria

painel

Figura 3.40 – Conjunto painel,controlador, bateria, carga

36 37

Figura 3.42 – Planta da casa para implan-tação do sistema de geração fotovoltaica

2Como recomendado, será utilizada uma bateria de 100 Ah para cada placa de 0,4 m instala-

da. Como temos 4 placas vamos precisar de 4 baterias de 100 Ah.

o4 Passo – Autonomia do sistema.

Em dias chuvosos ou nublados, a quantidade de energia produzida pelo painel diminui ou

cessa. Nessa situação, o banco de baterias fica responsável pela alimentação de todas as cargas.

Neste item será calculado o período de tempo que o sistema será capaz de suprir as cargas,

sem produção de energia pelo painel, o que é feito com base na tabela 3.9 a seguir.

Como mostrado na tabela o consumo máximo exigido da bateria será de 38,7 Ah/dia. Como

serão utilizadas 4 baterias de 100 Ah, a soma final será de 400 Ah. Não se deve utilizar toda a car-

ga do conjunto de baterias (máximo de 70% da carga). Admitindo uma margem de segurança,

iremos considerar a utilização de apenas 50% da carga total da bateria, ou seja, 200 Ah. Dessa for-

ma a autonomia do sistema será:

O sistema poderá funcionar por 5 dias sem presença do sol. Como o consumo nem sempre

corresponde ao máximo previsto e a margem de consumo da bateria pode ser de 70% e não de

50% como foi considerado no cálculo, pode-se esperar mais de cinco dias de autonomia.

o5 Passo – Dimensionamento do controlador de carga.

Para controlar a utilização da energia gerada e permitir que a bateria funcione bem, sem des-

gaste desnecessário e redução de sua vida útil, é utilizado o controlador de carga. O controlador

é dimensionado de acordo com acorrente que será conduzida do painel para a bateria. Para o ca-

so analisado teremos 4 placas, cada uma fornecendo cerca de 2,5 Ah. Dessa forma o controlador

deverá ser capaz de suportar 10 A. O mais indicado é um controlador com um valor um pouco

maior do que o calculado, que pode ser especificado com base na tabela 3.10 a seguir.

o tempo de uso previsto para cada uma, conforme mostrado na tabela 3.8 . Neste quadro é onde

são colocados a potência e o tempo médio diário de uso dos equipamentos.

OBSERVAÇÃO: Como existe uma perda de 10% no inversor, a corrente das cargas alimenta-

das em tensão alternada foi multiplicada por 1,1.

o2 Passo – Dimensionamento do painel.

Conhecendo as necessidades da residência, o passo seguinte é o dimensionamento dos pai-

néis necessários para o sistema. A fórmula abaixo é utilizada para o cálculo do número de pai-

néis:

Onde:

· NP - Número de placas do painel

· CDE – Consumo diário de energia em Watt x hora por dia

· EFP – Energia fornecida pela placa em Watt x hora por dia por placa

· Folga – fator de segurança entre 20% e 30% (02 a 03)

2No caso que estamos analisando, vamos considerar a utilização de placas solares de 0,4 m e

que fornecem em média 150 Wh/dia. Vamos considerar ainda uma folga de 25% para calcular o

numero de placas do painel.

Quando, como no exemplo, o número de placas não for inteiro deve-se escolher o número in-

teiro imediatamente superior ao resultado obtido no cálculo, neste caso 4 placas. Assim.

2NP= 4 placas de 0,4 m para compor o painel.

o3 Passo – Dimensionamentos do banco de baterias.

A funçãop do banco de baterias é armazenar a energia produzida durante o dia para uso pos-

terior à noite.

Descrição

5 lâmpadas (9W / 12 Vcc)

2 lâmpadas (11W/12 Vcc)

1 TV-Receptor

1 aparelho de som

1 liqüidificador

TOTAL

Potência (W)

45 (5 x 9w)

22 (2 x 11w)

99 (90w x 1,1)

27,5 (25w x 1,1)

220 (200w 1,1)

Tempo de uso (h/dia)

1

2

3

2

0,1

Consumo (Wh/dia)

45 (45 w x 1 h/dia)

44 (22 w x 2 h/dia)

297 (99w2 x 3 h/dia)

55 (27,5 w x 2 h/dia)

22 (220 w x 0,1 h/dia)

463 (45+44+297+55+22)

Tabela 3.8 – Quadro de cargas

38 39

folga

Descrição

5 lâmpadas (9W / 12 Vcc)

2 lâmpadas (11W/12 Vcc)

1 TV-Receptor (110 V)

1 aparelho de som (110V)

1 liqüidificador (110V)

TOTAL

Potência (w)

45

22

99

27,5

220

Corrente (A)

3,8

1,8

8,3

2,3

18,3

Tempo de uso (h/dia)

1

2

3

2

0,1

Consumo (Ah/dia)

3,8

3,6

24,9

4,6

1,8

38,7

Tabela 3.9 – Consumo de cargas

Controladores de Carga e Descarga Inteligentes

Código

91101

91102

91105

91106

91110

91111

91112

Modelo

CCD1205

CCD1210

CCD1215

CCD1220

SR30

PPC1250

PPC4830

Correntemáxima

5 A

10 A

15 A

20 A

30 A

50 A

30 A

PotênciaWatts

60 W

120 W

180 W

240 W

450 W

600 W

1440 W

Tensão deTrabalho

12 V

12 V

12 V

12 V

12 ou 24 V

12 V

48 V

Poderia ser utilizado o controla-

dor de 10 A, modelo CCD1210. Para

garantir uma margem de segurança,

recomenda-se, no entanto, o uso do

modelo CCD1215, que possui capa-

cidade de corrente de 15 A.

o6 Passo – Dimensionamento do

inversor.

Conforme foi dito, o inversor é ne-

cessário para permitir a alimentação

de equipamentos em tensão alterna-

da.A potência do inversor deve ser maior ou igual à soma das potências de todos os aparelhos

que funcionam em corrente alternada. De acordo com a tabela 3.9 o resultado da soma é de 346,5

Watts já com o acréscimo de 10% referente à eficiência do inversor. Como mencionado anterior-

mente, o inversor mais indicado é um inversor de 700 Watts. A tabela 1.11 mostra os dados nomi-

nais de alguns modelos de inversores.

o7 Passo – Dimensionamento dos dispositivos de segurança.

Os circuitos alimentados em corrente contínua serão protegidos apenas contra curto-

circuito, utilizando-se fusíveis tipo cartucho. Para o circuito em corrente alternada utilizaremos

disjuntores termomagnéticos que oferecem proteção contra sobrecarga e curto-circuito.

O dimensionamento do fusível é feito em função da corrente que irá passar pelo circuito. De-

vemos então somar as potências das lâmpadas e dividir o resultado pela tensão de alimentação,

no caso 12 Vcc.

A corrente nominal do fusível deverá ser igual à corrente calculada ou de valor comercial

imediatamente superior à corrente calculada, desde que menor do que a capacidade máxima de

condução de corrente do condutor. Neste caso será utilizado um fusível de 10 A.

Para o circuito em corrente alternada o disjuntor deverá seguir a mesma regra descrita aci-

ma. No caso do disjuntor não se considera o acréscimo de 10% do inversor.

Comercialmente o disjuntor mais adequado é o de 10 A.

3.4.5 – Recomendações de manutenção.

- Fazer a limpeza do painel sempre que necessário. Para isto deve-se utilizar apenas água, sa-

bão e um pano limpo e macio que deve ser passado pela superfície do painel. Em seguida en-

xaguar com água em abundância.

- Não deixar que cresçam próximo ao painel árvores que possam sombrear o painel em parte

do dia.

- O mesmo com relação às edificações que possam ser construídas próximo ao painel.

- Se a bateria não for do tipo selada, o nível da solução deve ser verificado pelo menos uma

vez ao mês.

- Para completar o nível das baterias utilizar somente água destilada. O nível da bateria deve

ser completado somente até o nível recomendado, sem excesso de água. Após completar o ní-

vel, ajustar bem a tampa das baterias.

- Evitar que o líquido da bateria entre em contato com qualquer parte do corpo pois o mesmo

é corrosivo e pode causar ferimentos.

- Evite manusear a bateria com material metálico para não provocar curto-circuito entre seus

terminais.

- Não utilizar a bateria do sistema de fornecimento de energia para carregar outras baterias.

- Nunca abrir o controlador de carga.

- Não expor a bateria, o controlador de carga e o inversor à umidade.

- Ao terminar de fazer a manutenção do sistema, principalmente nas baterias, sempre lavar

as mãos imediatamente com água e sabão em abundância.

- Procurar utilizar o sistema com segurança e eficiência para poder obter resultados satisfa-

tórios.

Tabela 3.10 - características dos controladores de carga

Inversores

Inversores Senóide ModificadaXantrex

Código

92705

92706

92707

92710

92711

Descrição - Entrada x Saída

Entrada (In): 12Vdc.Saída (Out): 115VacPWM Technology - Semi-sinowave

Watts

175

400

700

1200

1750

Tabela 3.11 - descrição de inversores

40 41

Capítulo 4Capítulo 4Exemplos de Utilização

Figura 4.1 – Casa auto-suficiente – vista posteriorFigura 4.2 – Vista parcial com localização dos painéis solares

Painéis Fotovoltáicos

Painéis Termo Solares

Figura 4.3 – Vista do reservatório térmico e da caixa de águaFigura 4.4 – Vista lateral e posterior da casa auto-suficiente do PAEDA

42 43

Os painéis fotovoltaicos são utilizados para suprir as necessidades de energia elétrica da ca-

sa (iluminação, computador, eletrodomésticos, etc.) e para acionar uma bomba d'água utiliza-

da para encher uma caixa d'água interligada com o sistema de reuso de água da chuva. Os pai-

néis foram instalados com a sua face voltada para o norte, e com a inclinação necessária para

otimizar seu funcionamento. Além destes procedimentos, uma parte do telhado foi construí-

da de maneira a facilitar e otimizar também o recolhimento da água da chuva para a armaze-

nagem em uma caixa de água ao lado da casa. As figuras 4.4 e 4.5 mostram detalhes das insta-

lações dos painéis fotovoltaicos da casa auto-suficiente.

Um detalhe chama a atenção no sistema fotovoltaico instalado nesta casa auto-suficiente.

Normalmente a energia produzida pelos painéis durante o dia é armazenada em um banco de

baterias, para posteriormente ser utilizada. No entanto, neste caso, a energia produzida du-

rante o dia é normalmente utilizada, com o auxílio dos painéis, e o excedente lançado na rede

da concessionária local. A energia lançada na rede, durante o dia, é registrada por um medi-

dor apropriado para este fim. Durante a noite a casa se utiliza da energia da rede da concessio-

nária e a energia consumida à noite pela casa é registrada em outro painel de medida de con-

sumo de energia elétrica. Ao final do mês é feito um balanço de gasto de energia, de forma a se

poder determinar se naquele mês a casa gerou mais energia do que consumiu, ou seja, produ-

ziu um excedente em energia e lançou este excedente na rede, ou consumiu mais energia do

que os painéis foram capazes de produzir. A figura 4.6 mostra os painéis utilizados para este

fim.

De acordo com a figura 4.6, o medidor A é o responsável por medir a energia injetada pelos

painéis fotovoltaicos na rede elétrica convencional. O medidor B é o responsável por medir a

quantidade de energia injetada pela rede na casa.

Um exemplo prático de utilização deste tipo de tecnologia é a casa auto-suficiente em ener-

gia, instalada no Parque de alternativas energéticas para o desenvolvimento auto-sustentável

- PAEDA. Este parque está localizado na zona rural da cidade de Itajubá, Sul de Minas Gerais,

e é um parque temático, voltado para a disseminação de informações sobre energias renová-

veis e meio-ambiente. A casa instalada em suas dependências possui diversos sistemas de ge-

ração de energia, capazes de suprir as necessidades energéticas da casa em diversos níveis.

Entre os equipamentos instalados na casa estão os painéis termo solares pára aquecimento de

água. Estes painéis foram instalados para oferecer água quente para dois banheiros e uma tor-

neira na cozinha. As figuras 4.1 a 4.3 mostram os equipamentos instalados nesta residência pa-

ra conversão termo solar.

Figura 4.5 – Medidores de energia da casa auto-suficiente

aparelho responsável pelo controle de inserção da energia na rede

44

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