1. O documento descreve três sistemas de energia renovável: grupo motor gerador, sistema fotovoltaico e sistema de aquecimento solar de água. 2. Um grupo motor gerador converte energia mecânica em elétrica através de um motor acoplado a um gerador, podendo ser usado em residências como fonte alternativa de energia. 3. Sistemas fotovoltaicos geram eletricidade a partir da luz solar por meio de painéis solares e podem ser on-grid, off-grid ou híbridos.

1. INSTITUTO FEDERAL DE GOIÁS (IFG CAMPUS GOIÂNIA)
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA
ANA PAULA ANDRADE BANDEIRA
SARAH PEIXOTO MONTALVÃO
THAYLA LYSSA FARIAS SANTOS
TÍTULO: ATIVIDADE 1
Energias alternativas: Grupo motor gerador, Sistema fotovoltaico e Sistema de
aquecimento de água.
GOIÂNIA
2023

2. SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................3
2 GRUPO MOTOR GERADOR (GMG).......................................................................5
2.1 PORQUE RESIDÊNCIAS PRECISAM DE GMG?................................................6
3 SISTEMA FOTOVOTAICO ......................................................................................9
4 UTILIZAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO NO AQUECIMENTO DE ÁGUA .12
4.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO X AQUECIMENTO SOLAR ..................................13
5. CONCLUSÃO .......................................................................................................15
REFERÊNCIAS.........................................................................................................16

3. 3
1 INTRODUÇÃO
A capacidade de um equipamento de realizar trabalho denomina-se potência,
e quanto maior ela for, mais trabalho poderá ser efetuado em um determinado
tempo. Em eletricidade, considerando-se uma carga resistiva submetida a uma
tensão elétrica instantânea v e percorrida por uma corrente elétrica i. A fórmula da
potência instantânea é representada por:
p=v×i (equação 1)
Quando em carga monofásica, a potência elétrica é dividida em duas parcelas
conforme a Equação 2:
P=VIcosθ e Q=VIsenθ (equação 2)
A primeira parcela pulsa em torno do valor médio, sendo sempre positiva e a
segunda apresenta valor médio nulo. Assim a potência em corrente alternada é
expressa pela Equação 3:
S=P+jQfaseφ (equação 3)
Sendo:
S é a potência aparente dada em VA;
P é a potência ativa dada em W;
Q é a potência reativa dada em Var.
Para o sistema trifásico a potência transmitida a carga é igual a soma das
potências instantâneas de cada fase e se as cargas forem equilibradas teremos:
P=3VIcosθ (equação 4)
Para as cargas ligadas em triângulo ou estrela a potência em função dos
valores de linha é:
P= VLILcosθ (equação 5)
A potência de um motor tem sua capacidade definida em HP (Horsepower) ou
CV (Cavalo Vapor). Podemos entender melhor o significado de potência mecânica
através da equação abaixo:
Pmec=2πnM (equação 6)
Sendo:
Pmec é a potência mecânica dada em Watts;
N o número de rotação dos motores em rotações por segundo;
M o conjugado (torque) no eixo em newtons-metro.

4. 4
Rendimento é o quanto da energia consumida por um equipamento elétrico foi
realmente transformada em trabalho. Assim, quanto maior o rendimento, melhor o
aproveitamento de energia pelo equipamento. O rendimento pode ser calculado pela
equação abaixo:
η= (equação 7)
As informações acima foram retiradas do curso “Manutenção de ferrovia –
Eletrotécnica II”, com o intuito de introduzir o assunto que será abordado ao longo o
presente trabalho. Serão apresentados as descrições e o funcionamento, além de
vantagens e desvantagens de grupo motor gerador (para casas) e sistema
fotovoltaico, além do sistema de aquecimento solar de água.

5. 5
2 GRUPO MOTOR GERADOR (GMG)
De acordo com o Prof. Eng. Msc. Jean
Carlos da Silva Galdino, que em sua apostila
do curso “Manutenção de ferrovia –
Eletrotécnica II”, a qual serão retiradas as
informações do tópico 2 (GMG) deste
trabalho, o grupo motor gerador é um
equipamento que possui motores a diesel,
gasolina ou a gás, que acoplado a um
gerador de moderna tecnologia e montado
sobre base metálica, pode ser usado de
forma singela ou em paralelo com outros
grupos geradores, formando usinas de até 30MVA. Além disso, possui proteção
opcional contra intempéries, possuindo ou não, carenagem silenciada, sendo este,
disponível tanto em unidades móveis como estacionárias.
Sua principal característica é a de transformar energia mecânica em energia
elétrica, com voltagem estável independente da variação de carga e velocidade, e
sua energia elétrica é controlada por instrumentos de medições e diversas proteções
(fusíveis, disjuntores, contatores, chaves e o quadro de comando).
Um grupo motor gerador pode ser acionado por um motor, por uma turbina
hidráulica (hidrogeradores), por uma turbina a gás ou a vapor (turbogerador) ou por
força eólica, etc., de forma a produzir corrente alternada (AC) ou corrente contínua
(CC). Ele funciona queimando combustível do mesmo jeito que o motor de um carro
ou caminhão faz, e esse motor acoplado a um alternador converte energia mecânica
em energia elétrica.
Segundo o site https://cogera.com.br/, o principal objetivo de um grupo
gerador de energia é fornecer energia elétrica em casos de emergência ou
temporariamente, então caso a empresa de energia não possa fornecer o
abastecimento correto por algum motivo, você pode usar um grupo gerador para não
ficar sem, ou até mesmo caso a potência necessária esteja abaixo da disponível.
Existem diversos estabelecimentos que não podem ficar sem energia e necessitam
do GMG, porém o foco deste trabalho são as residências.
Então resumindo, as razões principais para o uso dos GMG são:

6. 6
 Quando a rede elétrica está indisponível ou ausente
 Quando a potência da rede elétrica é inferior a potência necessária para
realizar determinada ação
 Quando é necessário que haja proteção contra a possibilidade de haver
queda de energia periodicamente ou de forma prolongada
“Atualmente, com a inserção de micro e pequenos geradores de energia
renovável (eólica, biomassa e fotovoltaica), em residências e empresas, o grande
desafio passa a ser administrar a rede elétrica local (distribuição) em função da
demanda e da produção instantânea, dado que estas fontes de energia podem
sofrer grande variação de produção ao longo do dia, devido a mudanças climáticas.
Nestes casos, os GMC podem ser utilizados para suprir a demanda instantânea até
a operadora regular à demanda na rede elétrica.” (DE PAULO, 2019).
2.1 PORQUE RESIDÊNCIAS PRECISAM DE GMG?
De acordo com Flávio Augusto em seu artigo “Qual é o melhor gerador de
energia para residência?”, o grupo motor gerador impede que as casas fiquem sem
internet, luz, ou até mesmo sem chuveiro elétrico, pois situações corriqueiras
necessitam de eletricidade. Dentre algumas das vantagens de se ter um GMG, tem-
se:
 Segurança no lar (câmeras, cercas elétricas e portões elétricos)
 Fornecimento ininterrupto de energia
 Não há prejuízos em quedas de energia
Os modelos de grupo motor gerador mais comuns disponíveis no mercado
são os que funcionam a gasolina e a diesel, porém para residências o mais
recomendado é o de gasolina, pois são menos barulhentos e mais práticos (apesar
de consumir mais combustível, que pode ser um problema devido ao preço).

7. 7
 Grupo Gerador 7,5 kVA
Cuja tensão nominal varia de 110 V a 220 V, pesam por volta de 81 kg, têm a
capacidade de até 25 litros e possuem fechamento monofásico.
 Grupo Gerador 12 kVA
Cuja tensão nominal varia de 110 V a 220 V, pesam por volta de 125 kg, têm a
capacidade de até 30 litros e possuem fechamento monofásico.

8. 8
 Grupo Gerador 14 kVA
Cuja tensão nominal varia de 110 V a 220 V, pesam por volta de 151 kg, têm a
capacidade de até 24 litros e possuem fechamento monofásico.
Agora, com relação a potência, o artigo apresenta o seguinte exemplo: Se
somando das potências de todos os aparelhos você encontra o total de 8000 W,
divida o valor por 1000. O resultado será 8kVa. Então, você ficará ciente que para o
seu lar será necessário adquirir um gerador com, no mínimo, 8kVa. Ademais, os
reguladores de tensão ajudam a movimentar a energia do gerador até os seus
eletrônicos, sem comprometer na funcionalidade de cada um. Para geradores, os
reguladores mais comuns são:
 Regulador Automático de Voltagem: conhecido como AVR, ele é
fundamental para equipamentos modernos e sensíveis, que não aguentam os
tipos de voltagem provenientes dos geradores, como smart tvs, computadores
e afins.
 Capacitor: Apropriada para equipamentos mais comuns e duráveis, como
lâmpadas.

9. 9
3 SISTEMA FOTOVOTAICO
É um sistema que gera energia elétrica através de energia solar. O efeito
fotovoltaico ocorre quando a luz solar através dos fótons (partículas de energia
solar), são absorvidas pela célula fotovoltaica, um material semicondutor que
converte a radiação solar em energia elétrica. O efeito fotovoltaico é realizado pelas
placas solares, “ [...] as células fotovoltaicas que compõem as placas transformam
os raios solares em eletricidade, depois deverá passar pelos inversores para ser
convertida em corrente alternada (CA) e, depois, utilizada”. (NEOSOLAR, 2023).
- Painéis solares
A placa solar (ou painel) é o componente mais importante em um sistema
fotovoltaico, habitualmente as placas solares são conectadas em série ou em
paralelo para formar um arranjo fotovoltaico. A quantidade de placas é decidido no
momento do dimensionamento, em que se leva em consideração a quantidade
necessária de energia solar que precisará ser gerada.
Em dias nublados é possível que a captação de energia solar ocorra, porém,
em menor quantidade.
 Tipos de sistema foto voltaicos:
 Sistema off Grid (Geração Isolada): É também chamado de autônomo, pois
não tem ligação nenhuma com a rede elétrica, esse sistema utiliza baterias
para que seja possível o armazenamento da energia produzida. Podem ser
utilizados em locais remotos de difícil acesso, durante a noite ou em dias
nublados.

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- Sistema Off Grid
Composto por:
 Painéis solares: Podem ser um ou mais painéis e são dimensionados de
acordo com a energia necessária. São responsáveis por transformar energia
solar em eletricidade.
 Controladores de carga: Funcionam como válvulas para o sistema. Servem
para evitar sobrecargas ou descargas exageradas na bateria, aumentando
sua vida útil e desempenho.
 Inversores: Cérebro do sistema, são responsáveis por transformar os 12 V de
corrente contínua (CC) das baterias em 110 ou 220 V de corrente alternada
(AC), ou outra tensão desejada. No caso de sistemas conectados, também
são responsáveis pela sincronia com a rede elétrica.
 Baterias: Trabalham como pulmões. Armazenam a energia elétrica para que o
sistema possa ser utilizado quando não há sol.
 Sistema On Grid ou Grid Tie (Geração Distribuída - GD) : São os sistemas
de geração conectados à rede elétrica e localizados próximos ao ponto de
consumo. A geração nesse caso é feita pelo próprio consumidor . tem como
objetivo a redução do uso da energia da rede elétrica pela geração da energia
solar com o intuito de economizar na conta de luz ou simplesmente consumir
uma energia mais limpa e sustentável.

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- Sistema On Grid ou Grid Tie
Composto por:
 Painéis solares;
 Inversor solar On Grid (tipo diferente do utilizado no sistema Off Grid);
 Dispositivos de proteção, sem o controlador e a bateria presentes no Off
Grid.
 Sistema Híbrido: É um sistema misto que pode conter, fontes On Grid e Off
Grid, com a possibilidade de armazenamento de energia em uma bateria para
fornecer eletricidade no caso de um apagão.
Vantagens: não polui, limpa e renovável, além de poder ser utilizada em lugares
remotos.
Desvantagens: Possuem um alto custo de aquisição e um curto prazo de retorno,
pois duram em média 25 anos.

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4 UTILIZAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO NO AQUECIMENTO DE ÁGUA
O aquecimento de água com o sistema fotovoltaico é uma técnica cada vez
mais utilizada para aproveitar a energia solar de forma eficiente e sustentável. Nesse
processo, a energia solar é convertida em energia elétrica por meio dos painéis
fotovoltaicos, que por sua vez é utilizada para aquecer a água. Geralmente esse
sistema é composto por um painel solar fotovoltaico, um controlador de carga, uma
bateria (opcional), um inversor e um aquecedor de água. O painel solar fotovoltaico
é responsável por captar a energia solar e convertê-la em energia elétrica. O
controlador de carga é utilizado para gerenciar a carga da bateria, enquanto o
inversor é responsável por converter a energia elétrica em corrente alternada para
alimentar o aquecedor de água.
O sistema fotovoltaico para aquecimento de água apresenta diversas
vantagens em relação aos sistemas convencionais de aquecimento, como o
aquecimento a gás ou a eletricidade. Uma das principais vantagens é a economia de
energia, pois o sistema fotovoltaico utiliza uma fonte de energia renovável e limpa,
reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e a emissão de gases poluentes.
Além disso, é fácil de instalar e requer pouca manutenção.

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4.1 SISTEMA FOTOVOLTAICO X AQUECIMENTO SOLAR
O aquecimento de água com o sistema fotovoltaico e o aquecimento solar são
duas tecnologias que utilizam a energia solar para aquecer a água, mas existem
algumas diferenças entre elas.
O aquecimento solar utiliza coletores solares para captar a energia do sol e
transferi-la para a água. Esses coletores solares são compostos por uma série de
tubos nos quais a água circula e é aquecida pela radiação solar. O aquecimento
solar é um sistema passivo, pois a água é aquecida naturalmente pelo sol, sem a
necessidade de eletricidade ou outros componentes eletrônicos.
Por outro lado, o aquecimento de água com o sistema fotovoltaico utiliza
painéis solares fotovoltaicos para converter a energia solar em energia elétrica. Essa
energia elétrica é então utilizada para alimentar um aquecedor de água elétrico
convencional. Portanto, o aquecimento de água com o sistema fotovoltaico é um
sistema ativo, que depende da conversão de energia solar em energia elétrica para
aquecer a água.

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Uma das principais diferenças entre o aquecimento solar e o aquecimento de
água com o sistema fotovoltaico é a eficiência. O aquecimento solar é geralmente
mais eficiente do que o aquecimento de água com o sistema fotovoltaico, pois a
energia solar é diretamente transferida para a água sem perdas de conversão. No
entanto, o aquecimento solar pode ser menos consistente em regiões onde o sol é
menos presente, enquanto o aquecimento de água com o sistema fotovoltaico pode
ser uma opção mais adequada em áreas com menor incidência solar.
Outra diferença importante é o custo de instalação. O aquecimento solar tende
a ser mais caro para instalar do que o aquecimento de água com o sistema
fotovoltaico, pois requer a instalação de coletores solares específicos e um sistema
de circulação de água. O aquecimento de água com o sistema fotovoltaico, por sua
vez, requer apenas a instalação de painéis solares fotovoltaicos e um aquecedor de
água elétrico convencional.
Em resumo, o aquecimento solar e o aquecimento de água com o sistema
fotovoltaico são duas tecnologias diferentes que utilizam a energia solar para
aquecer a água. Ambas têm suas vantagens e desvantagens, e a escolha entre elas
depende de diversos fatores, como a localização geográfica, o clima, o custo e as
necessidades do usuário

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5. CONCLUSÃO
Tendo em vista a importância da energia elétrica na vida diária dos seres
humanos, vimos que os temas citados acima são formas alternativas de conseguir
eletricidade, desde um motor gerador na qual sua principal característica é a de
transformar energia mecânica em energia elétrica, com voltagem estável
independente da variação de carga e velocidade, sendo assim, capaz de ser
utilizado em emergências; até o fornecimento de energia elétrica, através da energia
solar, que pode ser armazenada por baterias e desta forma fazendo com que seja
possível economizar na conta de luz, pode ser também no formato de um sistema
hibrido, o sistema fotovoltaico também pode ser utilizado para o aquecimento da
água. A energia fotovoltaica é uma energia limpa e abundante, que pode ser
utilizada em lugares remotos.

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REFERÊNCIAS
GRUPO GERADOR: O QUE É. Cogera, 2018. Disponível em: <
https://cogera.com.br/grupo-gerador-o-que-e/>. Acesso em: 23 mar. 2023.
FLÁVIO AUGUSTO. QUAL É O MELHOR GERADOR DE ENERGIA PARA
RESIDÊNCIA?. Superbid, 2019. Disponível em: < https://blog.superbid.net/melhor-
gerador-de-energia-para-residencia/>. Acesso em: 23 mar. 2023.
GALDINO, J. C. S. Curso: Manutenção de ferrovia – Eletrotécnica II - 2011.2.
Disciplina: Grupo Motor Gerador – 8h. Instituto Federa do Rio Grande do Norte –
IFRN, 2011.
DE PAULO, A. A. Análise das emissões de gases e consumo específico de
grupo motor-gerador abastecido com misturas diesel, biodiesel e etanol. 2019.
83 f. Dissertação para a obtenção do título de mestre em Engenharia e Tecnologia
de Materiais. PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E
TECNOLOGIA DE MATERIAIS, Escola Politécnica, Pontifícia Universidade Católica
do Rio Grande do Sul. 2019.
Sistema de energia solar fotovoltaica e seus componentes. NEOSOLAR, 2023.
Disponível em: < https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/sistemas-de-
energia-solar-fotovoltaica-e-seus-componentes > Acesso em: 27 mar.2023.