Como fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica

Você sabe fazer como fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica de uma residência?

Neste artigo, você vai descobrir como fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica e descobrir quantas painéis solares serão necessários para uma residência.

Além disso, você também vai descobrir qual será o preço final de toda a instalação de um sistema fotovoltaico.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo.

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O que é o cálculo de energia solar fotovoltaica

O cálculo de energia solar fotovoltaica é usado para determinar a produção de energia solar necessária para uma residência, comércio ou indústria.

Isso é muito importante porque na hora de planejar o investimento de um sistema solar fotovoltaico vários fatores devem ser levados em consideração. 

Além disso, ele também é fundamental para determinar o correto dimensionamento dos equipamentos que serão usados nessa instalação.

Para que serve o cálculo de energia solar fotovoltaica

Quando falamos do cálculo solar fotovoltaico, estamos fazendo um levantamento do consumo de energia produzida que será utilizada na edificação.

Além disso, precisamos saber quantos painéis serão utilizados para gerar a quantidade de energia desejada e o espaço disponível para instalação.

E o correto dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico será fundamental para atender a demanda de consumo e proporcionar o melhor retorno sobre o investimento. 

Porque fazer esse cálculo solar

Antes de fazer a instalação do sistema solar fotovoltaico, é necessário fazer todo o cálculo solar fotovoltaico para ter uma estimativa do quanto você deverá investir nessa instalação.

Além disso, também será possível calcular uma estimativa de quanto você também irá economizar depois de instalar esse sistemas de energia solar.

Além disso, deve ser calculado o tempo de retorno desse investimento e aproveitar as opções de linhas de crédito disponíveis.

Por isso, vamos aprender agora como fazer o cálculo solar fotovoltaico, confira abaixo.

Como fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica

Para fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica, vamos considerar o exemplo de uma residência que está localizada na região sudeste do Brasil, no estado de Minas Gerais.

Neste caso, ela tem um consumo de aproximadamente 600 kWh por mês com 3 ar condicionados instalados.

E o tipo de instalação de sistema solar fotovoltaico será o modelo On Grid que é o mais usado em residências.

Mas se você ainda não conhece os tipos de sistema fotovoltaicos, saiba que nós já fizemos um artigo completo explicando passo a passo.

Ou confira abaixo uma breve explicação sobre os 2 tipos de sistemas On Grid e Off Grid.

Cálculo solar para sistemas On Grid

O sistema solar fotovoltaico do tipo On Grid é conectado à rede elétrica da distribuidora de energia da sua região.

Isso acontece porque nos momentos em que não há geração, utiliza-se da rede da concessionária.

Ele é o modelo mais utilizado em todo o mundo principalmente para instalações fotovoltaicas em residências.

Diferente do sistema solar fotovoltaico On Grid, também temos um tipo de sistema que não é não conectado à rede elétrica, confira abaixo.

Cálculo solar para sistemas Off Grid

Esse tipo de sistema solar fotovoltaico produz a energia sem que o sistema seja conectado à rede elétrica.

Na prática, ele garante o armazenamento de energia solar por meio de baterias solares para momentos em que não há produção.

Isso acontece porque esse tipo de sistema fotovoltaico é ideal para lugares mais remotos onde não há rede elétrica.

Ou caso haja intenção de manter o sistema de eletricidade funcionando ou um determinado equipamento específico, mas desligado da rede elétrica da concessionária.

Depois de escolher o sistema solar fotovoltaico da nossa residência, então vamos seguir o passo a passo abaixo para fazer o cálculo solar fotovoltaico, confira.

6 passos para fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica

No primeiro passo vamos aprender como calcular o consumo mensal da residência.

Em seguida, no segundo passo vamos aprender como calcular a quantidade de painéis solares.

E no terceiro passo, vamos descobrir qual será a quantidade de área mínima necessária para instalar os painéis solares.

Já no quarto passo, vamos explicar o valor que será economizado após a instalação e o custo total do sistema fotovoltaico.

E no quinto passo, vamos calcular o payback ou quanto tempo necessário para quitar a compra do sistema fotovoltaico.

E no último passo, vamos falar sobre linhas de crédito disponíveis para esta finalidade.

Então vamos começar agora pelo primeiro passo.

Passo 1: Calcular o consumo mensal da residência

No primeiro passo para iniciar o cálculo solar fotovoltaico, nós precisamos calcular o consumo mensal dessa residência.

Então, basta verificar a fatura da conta de energia e calcular a média anual do consumo do imóvel.

Ou seja, você precisa somar os valores de kwh consumidos durante os últimos doze meses e em seguida, dividir por doze meses para encontrar a média anual.

Mas para agilizar o nosso cálculo, vamos considerar um exemplo de uma residência de dois pavimentos com três quartos com ar condicionado em cada um deles.

E neste caso, descobrimos que essa residência tem um consumo mensal de 600 kWh por mês.

Então iremos instalar um sistema fotovoltaico On Grid que possa suprir toda a demanda total dessa residência.

Agora vamos para o segundo passo é descobrir quantos placas ou painéis solares serão necessários para gerar toda essa energia elétrica.

Passo 2: Como calcular a quantidade de painéis solares

Neste segundo passo, nós vamos descobrir a quantidade de painéis solares necessários para suprir o consumo de 600 kWh por mês da nossa residência.

E vamos começar usando a seguinte fórmula para saber quanto de energia será gerado por cada uma dos nossos painéis solares, confira:

Energia = potência do painel solar x tempo x rendimento

Mas para fazer esse cálculo acima, precisamos entender o que é a potência do painel solar, qual o tempo de radiação solar do painel solar e o seu rendimento, confira abaixo.

Potência do painel

O primeiro fator importante é que existem vários tipos, formatos e tamanhos de painéis solares disponíveis no mercado.

E cada painel solar tem uma potência que determina a quantidade máxima de energia que ela consegue gerar em condições climáticas favoráveis.

Neste caso, vamos considerar a instalação de painéis solares mais comuns que geram até 340 Wp por dia.

Mas você pode encontrar vários outros modelos diferentes no mercado que podem gerar até 550Wp de energia por dia.

Outro detalhe importante é que as placas não geram energia o tempo todo, é o caso da noite e dias nublados onde a energia gerada é muito baixa.

Por isso, vamos entender agora qual é o tempo de radiação solar do nosso painel solar, confira abaixo.

Tempo de radiação solar

Além disso, algumas regiões do Brasil possuem incidência solar mais forte em relação às outras.

Na tabela abaixo é possível visualizar a média de radiação solar diária por cada região, confira.

A tabela acima foi extraída do Atlas Brasileiro de Energia Solar, divulgado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe).

E como a nossa residência está localizada na região Sudeste do Brasil, então ela possui uma média de radiação solar de 5,6 kWh/m².

Agora vamos descobrir o que é e qual é o rendimento do painel solar, confira abaixo.

Rendimento do painel

Outro detalhe importante sobre o painel solar é que ele não consegue atingir um rendimento máximo de 100% de sua capacidade de geração de energia.

E isso acontece devido a questões mais técnicas envolvidas na instalação do painel solar como a sua direção e inclinação.

No Brasil, a direção ideal dos painéis solares é voltada para o norte, e a inclinação deve ser a mesma da localidade onde ele é instalado.

Na prática, no cálculo de energia solar fotovoltaica dos sistemas On Grid, devemos sempre considerar uma perda energética de 20% em nossos cálculos do painel solar.

Então, considerando uma placa solar de 340 Wp, exposta a uma radiação solar útil diária de 5,6 horas e com as perdas de 20% do sistema, o nosso cálculo fica assim:

• Energia = potência do painel solar x tempo x rendimento
• Energia = 340 x 5,6 x (1 – 0,20) 
• Energia = 1.523,4 Watts-hora (Wh)
• Energia =  1,52 kWh/dia

Se o nosso painel solar gera 1,52 kWh por dia, então se multiplicado por 30, iremos descobrir também a geração de energia em durante um  mês, confira.

• Energia = 1.52 kWh x 30 dias
• Energia = 1.52 kWh x 30 dias
• Energia =  46 kWh/mês

Isso significa que apenas um painel solar de 340 Wp durante 30 dias irá produzir cerca de 46 kWh por mês de energia ao nosso sistema solar fotovoltaico.

Neste caso, sabendo que a nossa residência consome 600 kWh/por mês, basta dividir por 46 kWh de cada painel solar.

Isso significa que iremos precisar de 14 painéis solares para produzir energia suficiente para o nosso sistema solar fotovoltaico do tipo On Grid.

Mas neste caso, será preciso verificar se há espaço necessário para instalar os 14 painéis solares e onde eles serão instalados, então confira abaixo.

Passo 3: Como calcular a área mínima para instalação de painéis solares

Neste terceiro passo, precisamos calcular antecipadamente o espaço necessário para instalar os 14 painéis solares sobre o telhado.

Por isso, fizemos uma busca rápida no Mercado Livre e encontramos o painel solar da Elgin de 340 Wp com as seguintes características abaixo:

• Módulo: Policristalino
• Quantidade de células: 72 células
• Potência: 340 Wp
• Dimensões: 1956 x 992 x 40mm
• Peso: 23 kg
• Tensão máxima de trabalho: 1000Vcc
• Temperatura de Operação: -40 até 85ºC
• Temperatura ambiente de operação: 45ºC (+ou- 2ºC)
• Tensão de circuito aberto (VOC): 46,4V
• Corrente de curto circuito: 9,29A
• Tensão de potência máxima: 37,9V
• Corrente de potência máxima: 8,98A
• Eficiência do módulo: 17,5%

Características do painel solar

Na imagem abaixo é possível visualizar que esse painel solar possui dimensões de 99.2 centímetros de largura e 195.6 centímetros de comprimento, ou uma área de 2 m².

Mas se precisamos instalar 14 painéis solares e cada uma delas possui uma área de 2 m², então será necessário que o telhado tenha uma área mínima de pelo menos 28 m².

A área mínima de 28 m² é apenas uma recomendação, e na prática ele deve ser bem maior que esse valor como por exemplo 38 m².

Este painel solar da Elgin disponível no Mercado Livre em Março de 2022, está disponível por R$ 925 cada painel solar.

Mas você pode encontrar diversos preços de placas de energia solar na Internet.

Geralmente, os painéis solares mais utilizados em residências e empresas são de 320, 325, 330, 335 e 340 Watts.

E os preços dos painéis fotovoltaicos variam de acordo com a sua eficiência, fabricante, margem de lucro do revendedor e logística.

Na prática, é possível encontrar no mercado uma faixa de preços que variam de R$ 750,00 a R$ 900,00 ou seja, entre R$ 2,50 e 2,80 por watt.

Passo 4: Como calcular o valor da instalação

Conforme os passos acima, sabemos que a nossa residência está localizada na região sudeste e consome 600 kWh/mês.

E já sabemos que cada painel solar de 340 Wp irá produzir 46 kWh de energia elétrica por mês.

Calcular painéis solares

Neste caso, serão necessários 14 painéis solares que irão produzir cerca de 644 kWh/mês que é o suficiente para a demanda da nossa residência.

E analisando de forma rápida cada painel solar da marca Elgin que vimos acima vai custar cerca de R$ 925,00.

Isso significa que teremos um custo de aproximadamente R$13.000 reais no custo total de painéis solares.

Mas nosso cálculo é baseado no valor unitário e você consegue reduzir esse valor ao comprar vários painéis de uma só vez.

Potência do inversor solar

O inversor solar é equipamento fundamental no sistema solar fotovoltaico e ele é responsável pela conversão da corrente contínua para corrente alternada.

Na prática, o tamanho de um sistema fotovoltaico é igual à potência do painel solar, e não a potência do inversor fotovoltaico.

Neste caso, temos 14 painéis solares de 340 Wp que ao todo terão um potência de pico de 4760 Wp ou 4,76 kWp.

Isso significa que na instalação do sistema solar fotovoltaico deve ter um inversor solar do tipo On Grid de 4,76 kWp de potência.

Mas em alguns casos, é muito comum ter um inversor solar maior, de modo que você possa adicionar mais painéis solares à sua instalação.

Mas na prática, o cliente pode adquirir o kit de energia solar com todos esses equipamentos necessários, confira abaixo.

Preço do kit de energia solar

O kit energia solar fotovoltaico é um conjunto de equipamentos e materiais necessários para a instalação de sistema fotovoltaico.

Na imagem abaixo é possível visualizar o exemplo de um kit de energia solar residencial, confira.

Ao comprar o kit de energia solar, o cliente adquire um conjunto de painéis solares, o inversor solar, a String Box, a estrutura de fixação das placas e outros materiais necessários à instalação.

Se você gostaria de saber mais sobre o kit de energia solar, então confira este artigo que fizemos para você.

Kit solar On Grid

Neste caso, vamos supor que o cliente decidiu escolher um kit energia solar On Grid para sua residência.

E neste caso, foi calculado que essa residência tenha um consumo médio mensal de aproximadamente 600 kWh.

Na tabela abaixo você consegue conferir uma estimativa dos valores de kits (sem a instalação) mais comuns de energia solar fotovoltaica.

A tabela acima é uma estimativa tanto para residências populares quanto para mansões ou grandes edificações.

Então, neste caso, será escolhido o kit de energia residencial do tipo On Grid de 4.9 kWp e o preço do kit para essa instalação poderá custar cerca de R$ 20.009,000

Observe que este valor é apenas uma estimativa que pode variar conforme cada região.

Além disso, os valores acima também podem variar conforme o kit de energia solar fotovoltaica de acordo com a marca ou fabricante.

Orientação sobre o custo total

É importante é que estes preços acima podem não contabilizar o custo do projeto do projeto e da instalação do kit fotovoltaico na sua residência.

Mas vamos considerar que o custo total do kit de energia solar com toda a instalação desse sistema fotovoltaico residencial do tipo On Grid irá custar cerca de R$ 25.000,00 ao todo.

Por isso, você precisa contratar um engenheiro eletricista especializado em sistemas fotovoltaicos para fazer o seu projeto.

Ou contratar uma empresa confiável que já atua na área de energia solar fotovoltaica para fazer um orçamento.

Mas sabemos que a energia solar fotovoltaica é um grande investimento, então vamos conferir agora quando será o retorno final desse investimento.

Passo 5: Como fazer o payback

O payback é o tempo necessário que você precisa para quitar o seu investimento na energia solar.

E como o sistema fotovoltaico terá uma duração de até 25 anos, então você terá um lucro que gira em torno 20 anos restantes.

Mas observe o quanto será economizado na conta de energia após a instalação fotovoltaica e o retorno desse investimento, confira.

Custo da energia da Cemig

Neste exemplo vamos considerar que esta residência está localizada em Minas Gerais, a usa os serviços da Cemig.

Ao acessar o site da Cemig, podemos verificar o valor do kWh para os consumidores, confira abaixo.

Observe na tabela acima que os valores da tarifa da Cemig de Março de 2022 podem variar conforme o tipo de bandeira, sendo ela verde, amarela, vermelha ou escassez hídrica.

Neste caso, será cobrado R$ 0,618050 kWh na bandeira verde, ou R$ 0,636790 kWh na bandeira amarela.

Mas se estiver na bandeira vermelha o consumidor será cobrado R$ 0,657760 kWh ou se estiver na bandeira vermelha 2 será cobrado R$ 0,712970 kWh.

Por último, ele também pode ser cobrado a tarifa de R$ 0,760050 kWh  se estiver na bandeira de escassez hídrica, além de outras tarifas como iluminação pública.

Mas para fazer o cálculo abaixo, vamos considerar que está em vigor neste momento a bandeira verde no valor de R$ 0,618050 por quilowatt-hora.

Então, isso significa que se multiplicarmos o valor da energia gerada pelos painéis solares pelo valor de cada kWh da Cemig, encontraremos uma estimativa da tarifa mensal da Cemig.

• Tarifa mensal = 644 kWh x R$ 0,618050 kWh
• Tarifa mensal = R$ 398,00

Isso significa que ao gerar sua própria energia elétrica por meio de um sistema de energia solar fotovoltaico, você conseguirá economizar mais de R$ 398 reais por mês.

E tudo isso irá corresponder a uma economia anual de mais de R$ 4.776,29.

E nos piores casos de bandeira vermelha, a economia anual pode chegar a R$ 5.877.00

Mas como descobrir se tudo isso vale a pena, é o que vamos conferir agora.

Como fazer o cálculo de energia solar fotovoltaica com payback

Para calcular o payback da energia solar, nós iremos considerar o custo de R$ 25.000,00 para a instalação do sistema fotovoltaico.

Além disso, também iremos considerar que todos os 14 painéis solares que serão instalados poderão gerar até 644 kWh/mês.

Além disso, vamos considerar o valor do kWh por mês da Cemig que é de R$ 0,618050 kWh na bandeira verde e nos 12 meses do ano.

Como fazer o payback

Para fazer o cálculo solar fotovoltaico com payback, basta pegar todo o custo de investimento em energia solar residencial.

E em seguida, você precisa dividir esse valor pela energia gerada pelo sistema fotovoltaico em um ano.

Observe o cálculo abaixo:

• Payback = 25.000 / 644 x 0,618050 x 12
• Payback = 25.000 / 4776,29
• Payback = 5,23

Observe que o resultado do nosso cálculo será a quantidade de anos que o seu sistema vai levar para “se pagar”.

E isso significa que o nosso sistema fotovoltaico precisará de aproximadamente 5 anos e 2 meses para ser quitado e começar a render lucros.

Na prática, o tempo de retorno do investimento (payback) de um sistema fotovoltaico residencial no Brasil é em torno de quatro a cinco anos.

Mas levando em consideração que o sistema fotovoltaico tem uma uma vida útil de, no mínimo, 25 anos.

Então você terá aproximadamente 20 anos de lucro com o sistema de energia solar.

E se você ainda não sabe, a Caixa anunciou uma linha de crédito para energia solar voltada a pessoas físicas, confira abaixo.

Passo 6: Financiamento e linhas de crédito

Infelizmente a energia solar pode ser um investimento alto para muitas pessoas.

Mas você pode adquirir o sistema solar fotovoltaico com investimento próprio ou pode solicitar uma linha de crédito específica para energia solar.

Na matéria publicada pela CNN Brasil explica sobre essa nova linha de crédito que você precisa saber.

Mas segundo a Caixa, este crédito pessoal é chamado de Caixa Energia Renovável e terá taxas a partir de 1,17%.

E você ainda poderá financiar até 100% do projeto de implementação de energia solar.

Além disso, o prazo para pagamento do empréstimo poderá ser de até 60 meses, e com carência de até seis meses para a primeira parcela.

Ele será oferecido em duas modalidades, uma sem garantias e outra com caução de aplicações financeiras de renda fixa.