O documento discute conceitos fundamentais de sistemas solares fotovoltaicos, incluindo: (1) O sol como fonte primária de energia na Terra; (2) Terminologias como irradiância, irradiação e horas de sol pleno usadas para medir a energia solar; (3) Fatores que afetam a eficiência de sistemas solares como perdas por temperatura, direção e inclinação.

1. 4
Conceitos em Energia Solar
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

2. 4.1
O Sol como Fonte de Energia
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

3. O Sol é a fonte de energia primária na
Terra. Fonte de toda a vida e beleza
deste mundo.
Seu potencial vai muito além de
qualquer outra fonte de energia que
temos neste planeta!
A energia solar busca utilizar o
potencial desta estrela para dar ainda
mais conforto às nossas vidas de forma
sustentável e limpa.
4.1 - O Sol como fonte de Energia

4. A luz é transmitida através de ondas
eletromagnéticas. Essas ondas carregam
energia.
Quando essas ondas entram em contato
com um material adequado, são capazes
de transferir sua energia para os elétrons
do material, liberando-os e gerando
corrente elétrica.
Quanto mais luz = mais energia = mais
corrente elétrica.
O Efeito Fotoelétrico 4.1 - O Sol como fonte de Energia

5. Componentes da Radiação Solar
A radiação solar pode chegar à superfície de forma
direta, difusa ou devido ao Albedo.
● Albedo - se refere ao índice relativo à fração da
energia radiante solar, recebida em uma unidade de
área, devida à reflectância dos arredores e do solo
onde está instalado um dispositivo. A irradiância devida
ao albedo é simbolizada por GALB
.
● Radiação global (ou horizontal) – com as
componentes direta e difusa recebida em uma
superfície plana horizontal.
● Radiação total (ou inclinada) – com as componentes
direta, difusa e de albedo, recebida em uma superfície
plana com inclinação qualquer.
4.1 - O Sol como fonte de Energia

6. 4.2
Terminologias da Energia Solar Fotovoltaica
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

7. O Circuito Elétrico Solar 4.2 - Tecnologias da Energia Solar
Conhecer sobre circuito elétrico é fundamental
para entender o funcionamento de um Sistema
Solar Fotovoltaico.
Como na Eletricidade, os componentes do
Sistema FV são conectados através das junções
série, paralela ou mista.
A seguir vamos ver o comportamento das
grandezas elétricas de acordo com a
configuração dos componentes solares.

8. 4.2 - Tecnologias da Energia Solar
Irradiância solar (G): taxa na
qual a radiação incide em uma
superfície, por unidade de área
desta superfície, normalmente
medida em watt por metro
quadrado (W/m2).
Irradiação solar
(I ou H): irradiância solar integrada
durante um intervalo de tempo
especificado, normalmente uma
hora ou um dia.
● A Irradiação é simbolizada por I quando
integrada em uma hora e por H quando em
um dia.
● Medida em watt hora por metro quadrado ou
Joule por metro quadrado (Wh/m2 ou J/m2).
● A irradiação solar anual média também é
conhecida como “Horas de Sol Pleno” (HSP).
Terminologia – ABNT
NBR 10899:2006

9. Irradiância Solar x Irradiação Solar 4.2 - Tecnologias da Energia Solar

10. Irradiância Solar 4.2 - Tecnologias da Energia Solar
A irradiância solar indica a quantia de energia sendo
recebida por segundo numa determinada área.
Os módulos fotovoltaicos irão converter a irradiância
total recebida sobre sua área em potência elétrica (de
acordo com sua eficiência).
A potência solar total pode ser calculado
multiplicando-se a área em questão pela irradiância.
Irradiância = Potência/Área
Unidade de Medida: Watt por Metro quadrado (W/m²)

11. 4.3
Horas de Sol Pleno
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

12. Horas de Sol Pleno (HSP) é um artifício utilizado para a
simplificação dos cálculos em energia solar.
O HSP equivale ao número de horas que uma irradiância
constante de 1000 W/m² (STC – Condições Padrões de
Teste) necessita para gerar a mesma quantidade de
energia que a irradiância média ao longo do dia.
As especificações de módulos fotovoltaicos serão
dadas para 1000W/m², portanto saber o HSP de uma
região é vital para os cálculos.
Sol Pleno 4.3 - Horas de Sol Pleno

13. Diagrama 4.3 - Horas de Sol Pleno

14. Pode-se também consultar as tabelas de dados solares disponíveis em
www.cresesb.cepel.br/index.php?section=sundata.
Para tal, necessita-se das coordenadas do local.
O valor desejado para as HSP é a linha “Ângulo igual a latitude”.
No caso de Porto Alegre/RS a média de HSP equivale a 4,64 horas (destacado em
amarelo) e o mês crítico (pior mês) é 3,27 horas (destacado em vermelho).
Tabelas de Dados Solares

15. Exercício 2 : HSP 4.3 - Horas de Sol Pleno
Com o método de sua
preferência (atlas ou tabela
de dados), preencha os
valores de HSP para as
seguintes cidades:
São Paulo - SP
Belo Horizonte - MG
Porto Alegre - RS
Canoas - RS
Curitiba - PR
Goiânia - GO
Brasília - DF
Cidade Horas de Sol Pleno

16. 4.4
Eficiência de Sistemas Solares
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

17. Eficiência em Sistemas Solares 4.4 - Eficiência
A disposição dos módulos no telhado
ou no solo deve seguir alguns
parâmetros específicos para maximizar
a energia luminosa aproveitada.
Todos esses critérios serão essenciais na
etapa de projeto.
1

18. Perdas na Geração de Energia 4.4 - Eficiência
Independente da forma como os módulos estejam alocados, a
potência de fato absorvida será menor que a nominal.
Os fatores são vários.
Sujeira Resistência dos Cabos Sombreamentos Temperatura

19. Perdas na Geração de Energia 4.4 - Eficiência
Sujidade Sombreamento Reflexão
Variação
Massa de Ar Mismatch
Variação
do STC Perdas CC
Perdas no
Inversor
Perdas nos
Condutores
Variação
1,0% – 3,0%
Variação
0% – 5,0%
Variação
3,0% – 5,0%
Variação
1,0% – 2,0%
Variação
0,5% – 2,5%
Variação
4,0% – 9,0%
Variação
0,5% – 1,5%
Variação
0,5% – 3,0%
Variação
0,2% – 1,5%

20. Perdas na Geração de Energia - Exemplos 4.4 - Eficiência
Fonte: DGS 2014

21. Perdas por Temperatura ( PTEMP
) 4.4 - Eficiência

22. Perdas por Direção ( PD ) 4.4 - Eficiência
A radiação solar é sempre vista na direção do
Equador.
No hemisfério sul, onde está o Brasil, isso
implica que os módulos fotovoltaicos devem
estar de face para o norte para receberem a
maior radiação possível.
Para situações onde isso não é possível
(exemplo: telhado virado para o leste),
utiliza-se o poliedro de perdas para calcular a
perda por direção (Pd).

23. Perdas por Inclinação ou
Angulação ( PA )
4.4 - Eficiência
O ângulo ideal para inclinação com relação ao
chão de módulos fotovoltaicos é igual à latitude
do local de instalação.
Este ângulo garante que os raios solares irão,
em média, incidir de forma perpendicular sobre
os módulos.
Nem sempre será possível obter o ângulo ideal,
pode-se calcular o coeficiente de perdas por
angulação (Pa) pela equação a seguir.
Pa = cos (ângulo do módulo – latitude)

24. Perdas Gerais ( PG ) 4.4 - Eficiência
Para as perdas por sujeira, sombreamento
parcial e resistência nos cabos, podemos dar o
nome de Perdas Gerais.
É comum utilizar um fator igual a 0,9, o que
implica em 10% de perdas. (vide perdas na
geração de energia).

25. Perdas Gerais ( PG ) 4.4 - Eficiência
Para as perdas solares, utilizaremos a seguinte
fórmula:
Vale lembrar que quando nos referimos a
perdas por temperatura, é preciso de uma
análise refinada ou, até mesmo, através de
softwares específicos.

26. 5
Equipamentos Fotovoltaicos
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

27. 5.1
Módulos Fotovoltaicos
PROJETOS DE SISTEMAS SOLAR FOTOVOLTAICOS

28. Módulos Fotovoltaicos 5.1 - Módulos Fotovoltaicos
Principal componente de todo tipo de projeto
fotovoltaico, o módulo é responsável por converter
diretamente energia solar em energia elétrica.
Ele opera através do efeito fotoelétrico sobre suas
junções semicondutoras, gerando tensões
praticamente fixas e correntes proporcionais à
irradiância solar que está exposto.