Energia para crescer

Normas comentadas

NBR 14039 – COMENTADA de 05/2005Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV – Versão comentada.

Nr. de Páginas: 87

NBR 5410 – COMENTADA de 09/2004Instalações elétricas de baixa tensão – Versão comentada.

Nr. de Páginas:209

Luiz Gonzaga Bertelli é presidente do Conselho de Administração do CIEE

Num país de tantas urgências, não é nada fácil definir prioridades. Mas não é tarefa impossível, com políticas setoriais baseadas em planejamento que unam viabilidade técnica e resultados de alcance não apenas econômico, mas também social, com o objetivo de sustentar e até agilizar a retomada do desenvolvimento nacional.

Questão fundamental é garantir a geração de energia elétrica em volume suficiente para atender ao aumento de consumo previsto até nos mais conservadores cenários desenhados para os próximos anos. Para isso, será preciso equacionar soluções que permitam anular ou, pelo menos, minimizar obstáculos em duas frentes.

No ambiente interno, as dificuldades residem na carência de recursos públicos para investimentos em larga escala, grandes empreiteiras enredadas na Lava Jato, empresas estatais com caixa esvaziada, as mudanças climáticas. No lado internacional, a escalada do dólar, a tendência de elevação de juros nos Estados Unidos e o efeito Trump ameaçam comprometer o ingresso de capitais externo e a importação de equipamentos e insumos.

Opção que ganha força no debate para reduzir a forte preponderância da geração hídrica na matriz energética, a expansão das termelétricas a gás têm a  desfavor  o compromisso de reduzir a emissão de gases de efeito estufa e a dependência de importações a preços que podem complicar as distribuidoras e onerar os consumidores finais, pressionando a inflação. E outras fontes renováveis, de geração limpa, poderá lembrar o leitor.

Com exceção da energia eólica, que cobre por aproximadamente 5% do consumo de eletricidade, as outras fontes – apesar das reconhecidas e até decantadas potencialidades brasileiras – continuam quase à margem do precário planejamento governamental para esse estratégico setor. Analistas com visão mais otimistas apostam fichas no avanço da energia fotovoltaica, com aproveitamento da nossa fartura de sol. Outros, como este articulista, continuam sonhando com estímulos para a cogeração com biomassa, com suas apreciáveis vantagens econômicas e ambientais.

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As auditorias e a certificação de sistemas de gestão de energia (SGE)

Os sistemas de gestão de energia capacitam uma organização a seguir uma abordagem sistemática para alcançar melhoria contínua no seu desempenho energético, incluindo eficiência energética, uso e consumo de energia. A NBR ISO 50003 de 06/2016 – Sistemas de gestão de energia – Requisitos para organismos de auditoria e certificação de sistemas de gestão de energia especifica os requisitos de competência, consistência e imparcialidade em auditorias e certificação de sistemas de gestão de energia (SGE) para organismos que prestam estes serviços.

Para garantir a eficácia da auditoria de SGE, esta norma aborda o processo de auditoria, os requisitos de competência para o pessoal envolvido no processo de certificação para sistemas de gestão de energia, a duração das auditorias e amostragem para multi-instalações. Destina-se a ser utilizada em conjunto com NBR ISO/IEC 17021:2011. Os requisitos da NBR ISO/IEC 17021:2011 também se aplicam a esta norma.

Esta norma destina-se a ser usada em conjunto com a NBR ISO/IEC 17021:2011. No momento da publicação desta norma, a NBR ISO/IEC 17021:2011 está sob revisão e será cancelada e substituída pela ISO/IEC 17021-1. Para efeitos desta norma, a NBR ISO/IEC 17021:2011 e a ISO/IEC 17021-1 são consideradas equivalentes. Após a publicação da ISO/IEC 17021-1, todas as referências nesta NBR ISO/IEC 17021:2011 serão consideradas como referências à ISO/IEC 17021-1.

Além dos requisitos da NBR ISO/IEC 17021:2011, esta norma especifica requisitos que dizem respeito à área técnica específica de SGE que são necessários para assegurar a efetividade da auditoria e certificação. Particularmente, esta norma internacional aborda os requisitos adicionais necessários para o processo de planejamento de auditoria, a auditoria de certificação inicial, a condução da auditoria no local, competência do auditor, duração das auditorias do SGE e amostragens multilocal.

A Seção 4 descreve as características da auditoria do SGE, a Seção 5 descreve os requisitos do processo de auditoria do SGE e a Seção 6 descreve os requisitos de competência para o pessoal envolvido no processo de certificação do SGE. Os Anexos A, B e C fornecem informações adicionais para complementar a NBR ISO/IEC 17021:2011.

Esta norma trata de auditorias de SGE para fins de certificação, mas não trata de diagnósticos energéticos, cujo propósito é estabelecer uma análise sistemática de consumo e uso de energia os quais são definidos na NBR ISO 50002. Os SGE capacitam uma organização a seguir uma abordagem sistemática para alcançar melhoria contínua no seu desempenho energético, incluindo eficiência energética, uso e consumo de energia.

Esta norma especifica requisitos adicionais àqueles especificados na NBR ISO/IEC 17021:2011 para uma eficaz auditoria de avaliação da conformidade do SGE. A organização deve definir o escopo e fronteiras do SGE; entretanto, o organismo de certificação deve confirmar a adequação do escopo e fronteiras em cada auditoria.

O escopo da certificação deve definir as fronteiras do SGE incluindo atividades, instalações, processos e decisões relacionados ao SGE. O escopo pode ser toda a organização com multilocais, uma instalação dentro da organização, ou um subconjunto ou subconjuntos dentro de uma instalação, como uma edificação, instalação ou processo.

Quando definir as fronteiras, uma organização não pode excluir as fontes de energia. Na determinação do tempo da auditoria, o organismo de certificação deve incluir os seguintes fatores: fontes de energia; usos significativos de energia; consumo de energia; e o número do pessoal efetivo no SGE.

A duração da auditoria inclui o tempo no local da organização, planejamento da auditoria, revisão de documentos e produção de relatórios de auditoria. As tabelas de duração da auditoria no Anexo A devem ser utilizadas para determinar a duração da auditoria.

O método de cálculo da duração da auditoria está descrito no Anexo A. Nos casos onde os processos vigentes e a estrutura organizacional forem tais que uma redução na duração da auditoria possa ser justificada, o organismo de certificação deve fornecer uma justificativa razoável para a decisão e assegurar que ela esteja registrada.

A duração da auditoria pode ser reduzida se a organização tiver um SGE integrado com outro sistema de gestão certificado. O ajuste no tempo devido a outro sistema de gestão certificado não pode exceder 20 % de redução.

Os homens/dia da auditoria são baseados em 8h por dia. Ajustes podem ser solicitados baseados em requisitos locais, regionais ou exigência legais nacionais.

O número do pessoal efetivo no SGE e o critério de complexidade, como definido no Anexo A são utilizados como base para o cálculo da duração de auditoria. O organismo de certificação deve definir e documentar um processo para determinar o número do pessoal efetivo do SGE para o escopo de certificação e para cada auditoria no programa de auditoria.

O processo para determinar o número do pessoal efetivo no SGE deve assegurar a inclusão de pessoas que contribuem ativamente para atender os requisitos do SGE. Quando regulamentações exigirem a identificação de pessoas para operação e manutenção das atividades de SGE, estas pessoas devem ser parte do pessoal efetivo do SGE.

Quando conduzir a auditoria, o auditor deve coletar e verificar a evidência de auditoria relativa ao desempenho energético que inclui no mínimo: planejamento energético (todas as seções); controle operacional; e monitoramento de medição e análise. Ao identificar não conformidades da NBR ISO 50001, a definição para não conformidade maior para o SGE (ver 3.6) será utilizada pelo auditor.

Um relatório de auditoria deve incluir: escopo e fronteiras do SGE que estão sendo auditado; e declaração da obtenção da melhoria contínua do SGE e melhoria no desempenho energético com evidências de auditoria para amparar as constatações. A auditoria fase 1 deve incluir o seguinte: confirmação do escopo e fronteiras do SGE para certificação; análise gráfica ou uma descrição narrativa das instalações, equipamentos, sistemas e processos para o escopo e fronteiras identificados; confirmação do número do pessoal efetivo do SGE, fontes de energia, uso significativo de energia e consumo anual de energia, para confirmar a duração da auditoria; revisão de resultados documentados do processo de planejamento energético; análise da relação de oportunidade de melhorias de desempenho energético identificadas assim como os objetivos, metas e planos de ação relacionados.

Durante a auditoria fase 2, o organismo de certificação deve reunir as evidências necessárias de auditoria para definir se está demonstrada ou não a melhoria do desempenho energético, antes de tomar a decisão de certificação. A confirmação da melhoria do desempenho energético é necessária para a concessão da certificação inicial. Exemplos de como a organização pode demonstrar a melhoria do desempenho energético estão apresentados no Anexo C.

Durante as auditorias de manutenção, o organismo de certificação deve analisar as necessárias evidências da auditoria para determinar se foi demonstrada ou não uma melhoria contínua do desempenho energético. Durante a auditoria de recertificação, o organismo de certificação deve analisar as evidências da auditoria necessárias para determinar se uma melhoria contínua do desempenho energético está demonstrada antes de ser tomada a decisão de recertificação.

A auditoria de recertificação também deve levar em conta qualquer alteração significativa nas instalações, equipamentos, sistemas ou processos. A confirmação de melhoria contínua de desempenho energético é necessária para que a recertificação seja concedida. A melhoria do desempenho energético pode ser influenciada por alterações nas instalações, equipamentos, sistemas ou processo, mudanças no tipo de negócio, ou outras condições que resultem em mudança ou uma necessária mudança na linha de base.

Todo o pessoal envolvido em atividade de auditoria de SGE e atividades de certificação deve possuir um nível de competência que inclui as competências genéricas descritas em NBR ISO/IEC 17021:2011 assim como os conhecimentos gerais em SGE descritos na Tabela 1, onde “X” significa que o organismo de certificação deve definir o critério.

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A equipe de auditoria deve ser nomeada e composta por auditores e especialistas técnicos, como necessário, para cumprir os requisitos de competência técnica, bem como os requisitos de competência gerais compatíveis com o escopo da certificação. A Tabela 3 descreve as competências técnicas para um SGE, onde “X” significa que o organismo de certificação define os critérios.

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Enfim, a determinação da complexidade do SGE deve ser baseada em três considerações: o consumo anual de energia, o número de fontes de energia e o número de usos significativos de energia. A complexidade é um valor calculado com base em um fator ponderado que aborda todas estas três considerações.

Para cada consideração, dois itens de informação são necessários para calcular a complexidade: o peso ou multiplicador; e o fator de complexidade, que se baseia em um intervalo. A Tabela A.1 fornece para cada consideração o peso e as faixas associadas para os fatores de complexidade necessários para calcular a complexidade.

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Como base para a amostragem, os procedimentos do organismo de certificação devem assegurar que a revisão do contrato inicial inclua uma avaliação da complexidade e escala das atividades abrangidas pelo SGE e que os critérios em todas as cláusulas tenham sido cumpridos.

Algumas considerações sobre diferenças que possam afetar a amostragem podem incluir o seguinte: desempenho energético; usos significativos de energia; fontes de energia; monitoramento, medições e análises; consumo de energia; e mudanças no escopo. O organismo de certificação deve identificar as funções centrais (escritório central) da organização com a qual ele tem um acordo jurídico vinculado à prestação de atividades de certificação.

Aprendendo a medir o desempenho energético com a norma técnica

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A implantação de um sistema de gestão da energia requer o comprometimento da alta direção da organização, mas, também, dos diversos níveis hierárquicos da empresa. Ao primeiro grupo caberá definir os objetivos e metas a serem alcançados em termos de desempenho energético e fornecer uma visão corporativa que permita a implantação bem-sucedida do sistema de gestão.

Os demais níveis participam da operacionalização da política energética, da identificação das necessidades diárias e da proposição de melhorias nos processos, atuando como mola mestra do funcionamento de todo o programa A principal questão quanto ao sucesso da implantação do sistema está na compreensão, por todos, de que esta iniciativa resultará, em última análise, em ganhos financeiros para a empresa, pois aumenta a sua competitividade ao reduzir custos produtivos desnecessários. Outros ganhos, relacionados à sustentabilidade econômica e ambiental do negócio, também serão obtidos, sem falar na redução de investimentos na ampliação incessante da infraestrutura necessária à distribuição de determinados insumos energéticos, tais como eletricidade e gás natural, entre vários outros.

A NBR ISO 50001 especifica os requisitos de um sistema de gestão da energia (SGE) para uma organização desenvolver e implementar uma política energética, estabelecer objetivos, metas e planos de ação que considerem requisitos legais e informações relativas ao uso significativo de energia. Um SGE habilita uma organização a atender sua política energética, tomar as devidas ações de melhoria de seu desempenho energético e demonstrar conformidade aos requisitos desta norma.

Pode-se ajustar a aplicação desta norma a requisitos específicos de uma organização – incluindo complexidade do sistema, grau de documentação e recursos – e abrange as atividades sob o controle da organização. Ela se baseia na estrutura de melhoria contínua do Plan-Do-Check-Act e incorpora a gestão da energia nas práticas organizacionais diárias, melhoria da competitividade e redução de emissões de gases de efeito estufa e outros impactos ambientais relacionados.

É aplicável independentemente dos tipos de energia utilizados. Pode ser utilizada para certificação, registro ou autodeclaração do SGE de uma organização. Ela não estabelece requisitos absolutos para o desempenho energético além daqueles estabelecidos na política energética da organização e de sua obrigação de conformidade a requisitos legais aplicáveis ou outros requisitos. Assim, duas organizações realizando operações semelhantes, mas com desempenhos energéticos distintos, podem ambas estar em conformidade com seus requisitos.

Especificamente em seu item 4.3 Política energética: deve declarar o comprometimento da organização para atingir a melhoria do desempenho energético. A alta direção deve definir a política energética e garantir que esta: seja apropriada à natureza e escala do uso e consumo de energia da organização; inclua um comprometimento para melhoria contínua de desempenho energético; inclua um comprometimento para garantir a disponibilidade de informações e de recursos necessários para atingir objetivos e metas; inclua um comprometimento para cumprir com os requisitos legais aplicáveis e outros requisitos aos quais a organização subscreve em relação à eficiência, uso e consumo de energia; forneça uma estrutura para estabelecer e revisar objetivos e metas energéticas; apoie a aquisição de produtos energeticamente eficientes, assim como de serviços e projetos para melhoria do desempenho energético; seja documentada e comunicada em todos os níveis da organização; e seja regularmente revisada e atualizada se necessário.

Já a NBR ISO 50006 de 03/2016 – Sistemas de gestão de energia — Medição do desempenho energético utilizando linhas de base energética (LBE) e indicadores de desempenho energético (IDE) — Princípios gerais e orientações fornece orientações para organizações de como estabelecer, utilizar e manter indicadores de desempenho energéticos (IDE) e linhas de base energética (LBE) como parte do processo de medição de desempenho energético. As orientações nesta norma são aplicáveis a qualquer organização, independentemente do seu tamanho, tipo, localização ou nível de maturidade na área de gestão de energia.

Fornece às organizações orientações práticas sobre como atender aos requisitos da NBR ISO 50001 relacionados ao estabelecimento, uso e manutenção dos indicadores de desempenho energético (IDE) e linhas de base energética (LBE) para a medição e alterações no desempenho energético. O IDE e a LBE são dois elementos-chave inter-relacionados da NBR ISO 50001 que permitem a medição, e, logo, a gestão do desempenho energético em uma organização.

O desempenho energético é um conceito amplo relacionado ao uso e consumo de energia e eficiência energética. Para gerenciar efetivamente o desempenho energético de suas instalações, sistemas, processos e equipamentos, as organizações precisam saber como a energia é utilizada e quanto é consumida ao longo do tempo.

Um IDE é um valor ou medida que quantifica resultados relacionados à eficiência energética, uso e consumo de energia em instalações, sistemas, processos e equipamentos. As organizações utilizam IDE como medida de seus desempenhos energéticos.

A LBE é uma referência que caracteriza e quantifica o desempenho energético de uma organização durante um período de tempo específico. A LBE permite que uma organização avalie alterações do desempenho energético entre dois períodos selecionados. A LBE também é utilizada para cálculos de economia de energia, como uma referência antes e depois da implementação de ações de melhoria do desempenho energético.

As organizações definem metas para o desempenho energético como parte do processo de planejamento energético em seus sistemas de gestão de energia (SGE). A organização precisa considerar as metas específicas de desempenho energético, enquanto identifica e estabelece o IDE e a LBE. A relação entre o desempenho energético, IDE, LBE e metas energéticas é ilustrada na Figura 1.

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Esta norma inclui quadros de ajuda desenvolvidos para fornecer ao usuário ideias, exemplos e estratégias para medição do desempenho energético utilizando o IDE e a LBE. Os conceitos e métodos nessa norma podem também ser utilizados por organizações que não possuem um SGE.

Por exemplo, o IDE e a LBE podem também ser utilizados em nível de instalação, sistema, processo ou equipamento, ou para a avaliação de ações individuais de melhoria de desempenho energético. O contínuo comprometimento e o engajamento da alta direção são essenciais para a efetiva implementação, manutenção e melhoria do SGE, de forma a alcançar os benefícios da melhoria do desempenho energético. A alta direção demonstra seu comprometimento por meio de ações de liderança e um envolvimento ativo no SGE, garantindo contínua alocação de recursos, incluindo pessoal, para implementar e manter o SGE ao longo do tempo.

Para medir e quantificar efetivamente seu desempenho energético, uma organização estabelece o IDE e a LBE. Os IDE são utilizados para quantificar o desempenho energético de toda a organização ou de suas diferentes partes. As LBE são referências quantitativas utilizadas para comparar valores do IDE ao longo do tempo e para quantificar alterações no desempenho energético.

Os resultados do desempenho energético podem ser expressos em unidades de consumo (por exemplo, GJ, kWh), consumo específico de energia (CEE) (por exemplo, kWh/unidade), potência de pico (por exemplo, kW), alteração percentual em eficiência ou proporções adimensionais etc. A relação geral entre o desempenho energético, o IDE, a LBE e metas energéticas é apresentada na Figura 1.

O desempenho energético pode ser afetado por uma série de variáveis relevantes e fatores estáticos. Eles podem estar relacionados às condições variáveis de negócio, como demanda de mercado, vendas e rentabilidade.

Uma visão geral sobre o processo de desenvolvimento, utilização e atualização dos IDE e LBE é ilustrada na Figura 2 e descrita em detalhes nas Seções 4.2 a 4.6. Este processo auxilia a organização a melhorar continuamente a medição do seu desempenho energético.

A quantificação do consumo de energia é essencial para a medição do desempenho energético e das melhorias do desempenho energético. Quando múltiplas formas de energia forem utilizadas, é útil converter todas as formas para uma unidade de medição de energia comum. Convém tomar cuidado para que a conversão seja feita de forma que represente a energia total consumida em uma organização apropriadamente, incluindo perdas em processos de conversão de energia.

A identificação dos usos da energia, como sistemas energéticos (por exemplo, ar comprimido, vapor, água fria etc.), processos e equipamentos, auxilia a categorização do consumo de energia e a focar o desempenho energético nos usos que são importantes para uma organização.  A eficiência energética é uma métrica frequentemente utilizada para se medir desempenho energético e pode ser utilizada como um IDE.

A eficiência energética pode ser expressa de diferentes maneiras, como saída de energia/entrada deenergia (eficiência de conversão); energia requerida/energia consumida (onde a energia requerida pode ser obtida a partir de um modelo teórico ou alguma outra relação); saída de produção/entradade energia (por exemplo, as toneladas de produção por unidade de energia consumida).

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Convém que os IDE forneçam informações relevantes sobre o desempenho energético para permitir que vários usuários dentro de uma organização compreendam o seu desempenho energético e adotem medidas para melhorá-lo. Os IDE podem ser aplicados em nível de instalação, sistema, processo ou equipamento para proporcionar vários níveis de foco. Convém que uma organização estabeleça uma meta energética e uma linha de base energética paracada IDE.

Dessa forma, convém que uma organização compare as alterações no desempenho energético entre o período de base e o período de reporte. A LBE é apenas utilizada para determinar os valores de IDE para o período de linha de base. O tipo de informação necessária para estabelecer uma linha de base energética é determinado pelo propósito específico do IDE.

As alterações no desempenho energético podem ser calculadas utilizando-se IDE e LBE para instalações, sistemas, processos ou equipamentos. A comparação do desempenho energético entre o período de base e o período de reporte envolve o cálculo da diferença entre o valor do IDE nos dois períodos.

A Figura 3 ilustra um caso simples em que a medição direta do consumo de energia é utilizada como IDE e o desempenho energético é comparado entre o período de base e o período de reporte. Nos casos em que a organização determinar que variáveis relevantes como clima, produção, horas de operação do edifício etc. afetam o desempenho energético, convém que o IDE e sua LBE correspondente sejam normalizados para que o desempenho energético seja comparado sob condições equivalentes.

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Revisão energética

A revisão energética fornece informações sobre desempenho energético úteis para o desenvolvimento dos IDE e LBE. O Anexo A ilustra a relação entre a revisão energética e as informações necessárias para se identificar o IDE e estabelecer a LBE. O estabelecimento de IDE apropriados e LBE correspondentes requer o acesso a dados organizacionais de energia disponíveis, análise dos dados e processamento da informação de energia.

O escopo e fronteira do SGE compreendem a área ou as atividades dentro das quais uma organização gerencia o desempenho energético. Para medir o desempenho energético, convém que sejam definidas as fronteiras de medição adequadas para cada IDE. Estas são chamadas de fronteiras do IDE e podem se sobrepor. Os usuários do IDE e suas necessidades precisam ser identificadas antes (ver 4.3.2), e então a fronteira do IDE correspondente é definida.

Ao se definir uma fronteira do IDE, convém considerar:  responsabilidades organizacionais relacionadas à gestão de energia; a facilidade de isolamento da fronteira do IDE medindo-se energia e variáveis relevantes; a fronteira do SGE; o uso significativo de energia (USE) ou grupos de USE que a organização designar como prioridade para controle e melhoria; e os equipamentos, processos e subprocessos específicos que a organização quiser isolar e gerenciar. Os três níveis primários da fronteira do IDE são: individual, sistema e organizacional, conforme descrito na Tabela 1.

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Uma vez que uma fronteira do IDE for definida, convém que a organização identifique o fluxo de energia através da fronteira. A organização pode utilizar um diagrama como aquele apresentado na Figura 4 para determinar a informação sobre energia necessária para estabelecer o IDE. Estes diagramas fence ou mapas de energia mostram visualmente o fluxo de energia dentro e através da fronteira do IDE.

Eles podem também incluir informações adicionais, como pontos de medição e fluxos de produtos, os quais são importantes para a análise energética e o estabelecimento de IDE. Convém que a organização meça o fluxo de energia dentro da fronteira do IDE, as alterações nos níveis do estoque de combustíveis e a quantidade de qualquer energia armazenada.

O IDE e a LBE para USE requerem fronteiras bem definidas para a quantificação dos fluxos de energia. Uma importante consideração para cada USE é a medição apropriada para medir o consumo de energia que atravessa a fronteira do USE, assim como a disponibilidade de dados sobre variáveis relevantes.

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De acordo com a necessidade da organização e seu SGE, convém que as variáveis relevantes que podem impactar o desempenho energético sejam definidas e quantificadas em cada fronteira de IDE. É importante isolar aquelas variáveis que são significantes em termos de desempenho energético daquelas variáveis que possuem pequena ou nenhuma influência.

A análise de dados é normalmente necessária para determinar a significância de variáveis relevantes. Algumas variáveis são mais relevantes para o consumo de energia que outras.

Por exemplo, quando o uso de energia por unidade de produção estiver sendo medido, a contagem do número de produtos finais pode fornecer um resultado errôneo se houver produção de saídas intermediárias e se estas saídas intermediárias forem desperdícios, valor agregado ou reciclados. Uma vez que variáveis relevantes tenham sido isoladas, técnicas de modelagem adicionais podem ser usadas para determinar a natureza precisa da relação.

Enfim, um sistema de gestão de energia auxilia as indústrias a otimizar o uso de energia sistematicamente, economicamente e ecologicamente. A gestão de energia ajuda a melhorar a eficiência energética de processos, equipamentos e dispositivos, além de reduzir os custos, o consumo de energia e as emissões de CO2, entre outras vantagens.

Além disso, permite a redução custos com energia e vida útil de equipamentos; a redução da emissão de gases de efeito estufa; uma política para o uso mais eficiente de energia envolvendo até a alta administração; a integração com sistemas de gestão existentes; metas para redução; rateio de custos setorizados e transparência dos consumos de energia por departamentos; e a melhoria contínua do perfil de uso da energia.

Silicone é essencial para geração de energia renovável

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Produto é utilizado pelas suas características selantes e adesivas

A capacidade de vedação e aderência do silicone é essencial para a geração de energia solar e eólica. Nos painéis solares, o silicone é usado para fixar o módulo gerador de energia ao painel que capta os raios do sol. Nas turbinas geradoras de energia eólica o material está presente também na forma de adesivo, unindo as hélices ao suporte.

Como o silicone também serve para preencher grandes espaços vazios, ele funciona ainda como vedante, melhorando a eficiência, durabilidade e desempenho de dispositivos de geração de energia em geral. “Por ser um material bastante resistente, o silicone conserva suas características selantes e fixadoras nas condições ambientais mais extremas e adversas, como  nas turbinas eólicas instaladas à beira mar e o desgaste propiciado à exposição prolongada ao longo dos anos ao calor do sol”, afirma Lucas Freire, coordenador da Comissão Setorial de Silicones da Abiquim (Associação Brasileira da Indústria Química).

A preferência pela utilização do silicone em equipamentos geradores de energia renovável se dá também devido a algumas de suas características particulares. Ele funciona, por exemplo, como um bom isolante elétrico, repele a água e é resistente a intempéries. Esse conjunto de características torna o silicone uma substância única, possibilitando uma grande variedade de uso.

Nas torres de distribuição e transmissão de energia elétrica, o silicone aparece na forma de isoladores, localizados entre a torre e o cabo de energia. “Ele é essencial para que a energia que está sendo transmitida não escape,  o que poderia causar até a morte das pessoas próximas a essas torres”, explica Freire.  Segundo o coordenador da Comissão de Silicones da Abiquim, outros materiais poderiam exercer essa função do silicone, mas, são mais pesados e têm durabilidade menor, além de serem mais suscetíveis a atos de vandalismo.

A área de energia é a principal consumidora do silicone em formato de elastômero – borrachas, que possuem capacidade de se deformar e rapidamente voltar ao seu estado inicial.  E a tendência é aumentar nos próximos anos o uso do silicone para fabricação de equipamentos de geração, transmissão e distribuição de energia.  “Conforme o governo investe em novas hidrelétricas, a demanda pelo produto deve continuar crescendo. Além disso, há espaço para investimentos maiores em energias alternativas”, afirma Freire.

A borracha de silicone

É uma especialidade dos elastômeros sintéticos que proporcionam um excelente balanço entre propriedades químicas, mecânicas e resistência a ampla gama de temperatura, características estas muito requeridas em diversas aplicações industriais e automotivas. Os primeiros desenvolvimentos que se tem notícia das borrachas de silicone remonta a década de 1940.

Apresentam singular performance em artefatos submetidos a altas e baixas temperaturas mantendo excepcional estabilidade, ainda oferece ótima flexibilidade, boa resistência química e a intempéries, excelentes propriedades de isolamento elétrico e superior força de vedação em anéis e retentores. Devido sua pureza e características químicas, oferece biocompatibilidade o que permite seu emprego em muitos artefatos médicos e farmacêuticos, alimentos, entre outros. Comparados com outros tipos de elastômeros orgânicos, apresentam grande facilidade de processamento o que resulta em alta produtividade e custo moderado, do artefato final.

Considerando-se a variedade de famílias e tipos de elastômeros especiais existentes à disposição das indústrias transformadoras, as borrachas de silicone reservam certa distinção, pois é originária de materiais inorgânicos, como a areia de praia. Basicamente sua estrutura química consiste de silício e oxigênio (Si – O), elementos que formam sua cadeia polimérica. Esta formação estrutural é que responde pelas propriedades de resistência a larga faixa de temperaturas, bem como as de resistir à oxidação e a degradação pelo ozônio. Basicamente, essas são as principais diferenças características das borrachas de silicone ou polisiloxanos) comparadas com os elastômeros hidrocarbônicos ou polímeros orgânicos.

Pela variação no tamanho da cadeia de sua formação, pode se manipular as características do material que podem variar desde uma consistência totalmente sólida até um líquido viscoso, quimicamente inertes, resistentes à decomposição pelo calor, água ou agentes oxidantes, além de serem bons isolantes elétricos. Por serem desprovidos de átomos de carbono em sua cadeia principal, esses polímeros não são considerados orgânicos, embora o sejam os radicais mais importantes ligados ao átomo de silício.

São eles o grupo metila (-CH3) nos metil-silicones e o fenila (-C6H5) nos fenil-silicones. Vários tipos de silicone são usados em óleos e lubrificantes, bem como na borracha de silicone. Ele é encontrado em diversos produtos comuns nas residências, como ceras para polimento, loções de bronzeamento e hidratantes, desodorantes, sabonetes, alimentos processados, revestimentos à prova d’água e chicletes.

Servem, ainda, como agentes de polimento, vedação e proteção. São também impermeabilizantes, lubrificantes e na medicina são empregados como material básico de próteses. Atualmente estima-se que os silicones são utilizados em mais de 5.000 produtos.

Suportando temperaturas que podem variar de -65ºC a 400 ºC, é usado em inúmeros segmentos industriais sem perder suas características de permeabilidade, elasticidade e brilho. Quando incinerado, não provoca reações químicas que possam gerar gases e poluir a atmosfera. Uma das características do silicone é sua longevidade e compatibilidade com os meios de aplicação. Por ser inerte, não traz malefícios para o meio ambiente, não contamina o solo, nem a água nem o ar.

Energia solar em sua casa

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A energia solar se caracteriza como inesgotável – e é considerada uma alternativa energética muito promissora para enfrentar os desafios da expansão da oferta de energia com menor impacto ambiental. As aplicações práticas da energia solar podem ser divididas em dois grupos: energia solar fotovoltaica, processo de aproveitamento da energia solar para conversão direta em energia elétrica, utilizando os painéis fotovoltaicos e a energia térmica (coletores planos e concentradores) relacionada basicamente aos sistemas de aquecimento de água. As vantagens da energia solar, ficam evidentes, quando os custos ambientais de extração, geração, transmissão, distribuição e uso final de fontes fósseis de energia são comparadas à geração por fontes renováveis, como elas são classificadas.

Conforme dados do relatório “Um Banho de Sol para o Brasil” do Instituto Vitae Civilis, o Brasil, por sua localização e extensão territorial, recebe energia solar da ordem de 1013 MWh (mega Watt hora) anuais, o que corresponde a cerca de 50 mil vezes o seu consumo anual de eletricidade. Apesar disso, possui poucos equipamentos de conversão de energia solar em outros tipos de energia, que poderiam estar operando e contribuindo para diminuir a pressão para construção de barragens para hidrelétricas, queima de combustíveis fósseis, desmatamentos para produção de lenha e construção de usinas atômicas.

Fica evidente da importância que a energia solar térmica poderia ter no sistema elétrico brasileiro, principalmente quando sabemos que somente com aquecimento doméstico de água para banho, via chuveiro elétrico, são gastos anualmente bilhões de kWh de energia elétrica que poderiam ser supridos com aquecedores solares, com vantagens socioeconômicas e ambientais. Mais grave ainda é o fato de que quase toda essa energia costuma ser consumida em horas específicas do dia, o que gera uma sobrecarga no sistema elétrico.

O grande argumento para a difusão e o desenvolvimento da tecnologia solar térmica é o fato de o aquecimento solar, para aquecimento de água, proporcionar medidas eficazes de conservação de energia, com atenuação e deslocamento do horário de ponta (entre 17h e 21h) das concessionárias de energia. A energia solar térmica, além de ser uma “geração distribuída” – e por isso não provocar demanda por “upgrade” de linhas de transmissão -, não requer investimentos governamentais, aumenta a “renda média” da população assalariada das classes mais baixas (na medida em que reduz a conta de energia elétrica) e reduz a demanda por investimentos em novas usinas geradoras de eletricidade. Se a comparação a ser considerada é a termoelétrica, o aquecedor solar ainda pode ser considerado uma alternativa para a redução de emissões de gases ácidos ou poluentes e, conseqüentemente, contribuir para redução do efeito estufa.

Um exemplo bastante positivo de utilização de aquecedores solares no setor residencial é o que ocorre na cidade de Belo Horizonte (MG), área de concessão da Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig), onde há cerca de 800 prédios com instalação de aquecimento solar central. A iniciativa é atribuída à própria concessionária mineira em parceria com empresas de aquecedores solares e universidades do Estado de Minas Gerais.

A energia solar térmica é obtida por meio de coletores planos ou de concentradores solares. Diferentemente das células fotovoltaicas, a solar térmica é usada para gerar calor, não somente para aquecimento de água no uso doméstico ou em piscinas, mas também para secagem ou aquecimento industrial, enfim, para uma série de aplicações.

Os coletores solares, são usados, principalmente para aquecimento de água, a temperaturas relativamente baixas (inferiores a 100ºC). A sua aplicação ocorre em vários setores, tais como: residências, edifícios públicos e comerciais, hospitais, restaurantes, hotéis e similares. Como a incidência de radiação solar é intermitente, alternando dias e noites, além da ocorrência de períodos nublados e chuvosos, no caso de instalação termo solar, deve-se sempre prever uma forma de aquecimento auxiliar, normalmente elétrico ou a gás.

O aproveitamento da energia solar aplicado a sistemas que requerem temperaturas mais elevadas ocorre por meio de concentradores solares, cuja finalidade é captar a energia solar incidente numa área relativamente grande e concentrá-la numa área muito menor, de modo que a temperatura desta última aumente substancialmente. A superfície refletora (espelho) dos concentradores tem forma parabólica ou esférica, de modo que os raios solares que nela incidem sejam refletidos para uma superfície bem menor, denominada foco, onde se localiza o material a ser aquecido. Os sistemas parabólicos de alta concentração atingem temperaturas bastante elevadas, podendo ser utilizada para a geração de vapor e, conseqüentemente, de energia elétrica.

Contudo, a necessidade de focalizar a luz solar sobre uma pequena área exige algum dispositivo de orientação, acarretando custos adicionais ao sistema, os quais tendem a ser minimizados em sistemas de grande porte. Atualmente, as usinas de energia solar usam grandes espelhos curvos em série para redirecionar luz aos painéis. Como girassóis, esses espelhos se movem ao longo do dia, evitando fazer sombra um no outro.

Atualmente, todos sabem que economizar energia só traz benefícios para o consumidor e para o planeta, muita gente já sabe. Agora, o que as pessoas precisam saber é que além de economizar também é possível produzir a própria energia e ter uma redução real na fatura mensal de energia elétrica. Uma solução que vem se tornando cada vez mais viável é produzir a própria energia através da microgeração distribuída, onde painéis solares são instalados em ângulo favorável para a captação da radiação, e a energia é produzida no local. Além de reduzir o consumo, o sistema é conectado à rede, e a produção excedente é lançada para a concessionária, abatendo seu montante em créditos na próxima fatura.

Em primeiro lugar, necessita-se saber qual o consumo de energia? O primeiro passo para escolher o seu sistema é saber qual o seu consumo de energia elétrica em kWh por mês. Se você já vive na casa é bem simples, basta verificar o seu histórico na conta de luz. O ideal é fazer uma média dos últimos 12 meses, pois o consumo pode variar muito de um mês para o outro.  Caso se trate de uma casa nova o ideal é fazer uma estimativa baseada na casa atual com a ajuda do engenheiro ou arquiteto da casa nova. Em último caso, se não houver nenhuma referência, é possível calcular o consumo baseado uso e potência dos equipamentos elétricos que serão utilizados na casa. Por exemplo: uma TV de 100 W utilizada 4 horas por dia = 100W x 4h x 30 dias = 12.000 Wh ou 12 kWh por mês.

E quantos painéis são necessários para essa necessidade? Segundo Pedro Pintão, engenheiro e diretor da Neosolar Energia, especializada em projetos e instalação de sistemas fotovoltaicos, isto vai depender de uma série de variáveis e até mesmo do tamanho dos painéis escolhidos. “Além disso, não é necessário produzir toda a energia consumida. Uma residência com consumo de 500 kWh/mês utilizará cerca de 15 a 20 painéis de 240 Wp ( cerca de 25 a 35 m2) em uma cidade média brasileira, para abastecer 100% de sua necessidade. Caso se decida por produzir apenas 50%, metade dos painéis será suficiente”.

No caso acima, 100% representaria uma economia anual de até R$ 4 mil. No site da Neosolar Energia, é possível inserir os dados de consumo e tarifas pagas com energia elétrica e saber qual é o tamanho aproximado do sistema fotovoltaico indicado para seu consumo e qual será a economia anual na conta de luz. Além dos painéis, será necessário um inversor (que transforma a energia em 110 ou 220V), estrutura para fixar os painéis e proteções elétricas adequadas. É importante que o projeto e a instalação sejam feitas por profissionais especializados, garantindo a segurança das pessoas e também as garantias oferecias pelos fabricantes (de até 25 anos para os painéis).

O custo do sistema depende do seu tamanho e equipamentos selecionados, os quais, por sua vez, dependem da quantidade de energia necessária e das características do local da instalação. Um sistema completo e instalado custa entre R$ 7.000 e R$ 15.000/kWp. “O interessante é que independente de quanto irá produzir, o consumidor poderá aproveitar toda energia, pois o eventual excesso é convertido em créditos que podem ser utilizados em até 36 meses ou ainda em outra propriedade do mesmo consumidor”, afirma Pedro Pintão. No exemplo mencionado, com um consumo de 500 kWh/mês, o consumidor terá seu investimento retornado em até 10 anos. Como a garantia dos painéis é de 25 anos, ele ainda terá pelo menos 15 anos de benefícios.

Não se deve cansar de economizar energia, já que a norma ISO 50001 foi um ganha ganha para a Bridgestone

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Até o final de 2012, os sistemas de gestão de energia de mais de 1.000 organizações em 50 países foram certificados com a norma ISO 50001 em apenas 18 meses após a sua publicação. Muitos são grandes empresas globais que buscam alcançar a melhoria contínua no desempenho energético, incluindo uma maior eficiência energética e uso reduzido de energia e consumo.

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Sede da Bridgestone Américas e Centro de Suporte, em Nashville, Tennessee, EUA

Uma das últimas empresas a obterem a certificação ISO 50001 foi a Bridgestone Americas Tire Operations (BATO), uma fábrica instalada em Wilson County, Carolina do Norte, EUA. A BATO faz parte da Bridgestone Corporation, que se tornou produtor mundial de pneus, com a aquisição da Firestone Tire & Rubber Company em 1988. A Bridgestone também exige que todas as suas instalações de fabricação devem obter a certificação ISO 14001 de gestão ambiental, e até agora 52 sites americanos já obtiveram.

A situação ganha ganha

“Nossa empresa tem o foco na redução do uso de recursos naturais e vem instituindo práticas de produção sustentável, de modo que conquistar essa certificação foi uma grande honra, e eu estou feliz em dizer que isso também foi um ótimo negócio para a nossa fábrica”, explica Gary Williamson, gerente da BATO. “A poupança de energia não é apenas boa para o meio ambiente, mas também é boa para todos, de modo que essa é verdadeiramente uma situação ganha ganha”.

Na fábrica de Wilson County podem ser citadas vários projetos recentes de economia de energia que ajudaram a contribuir para a certificação ISO 50001, incluindo mudar a fonte primária de combustível para gás natural em suas caldeiras, desligamento do equipamento quando não estiver em operação, reparar imediatamente quando houver vazamentos de vapor e de ar, isolamento de tubulação e execução de projetos de otimização de iluminação.

A Revista ISO Focus + perguntou a Letha Barnes, uma engenheira elétrica da Bridgestone e gerente de projeto da implementação e certificação ISO 50001 e desempenho energético, para comentar sobre o processo e os benefícios para a empresa de todo esse projeto.

ISO Foco +: Qual foi o seu envolvimento no processo de implementação/certificação?

Letha Barnes: Com a ajuda dos meus colegas, eu era responsável pelo desenvolvimento da linha de base de energia, identificando as fontes de energia, modificando e criando novos procedimentos e formulários, coleta de dados de energia, comunicação de informações com a planta, criar a agenda para a certificação e implementação de outros requisitos da norma.

Foco ISO +: Após a certificação ISO 50001, como você acha que essa implementação vai mudar ou influenciar a abordagem da Bridgestone para a gestão de energia?

Letha Barnes: Acreditamos que a implementação da ISO 50001 vai trazer uma nova consciência para a conservação de energia e gestão. Poderá permitir identificar novas oportunidades para reduzir o consumo de energia para projetar e comprar mais produtos e serviço energeticamente eficientes, e assim cada funcionário da BATO poderá contribuir para a gestão de energia. A norma exige a identificação de operações que têm um impacto significativo sobre a energia. Comunicação e treinamento sobre como a nossa energia impacta os empregos e isso irá reiterar a influência que temos sobre a gestão de energia e mantê-la fresca em nossas mentes.

ISO Foco +: Qual é o escopo da certificação – ele se estende para além da Bridgestone Américas?

Letha Barnes: O escopo de nossa certificação inclui toda a fábrica de Wilson County. Nós também comunicamos aos nossos fornecedores que as compras serão avaliadas por seu desempenho energético. Enquanto não há uma política para implementar sistemas de gestão de energia por toda a empresa, não há necessariamente uma diretiva que a ISO 50001 deve ser obtida em todas unidades.

Foco ISO +: Você achou o processo de implementação simples, e acha que poderá integrá-lo com os outros sistemas de gestão baseados nas normas ISO, como a ISO 9001 e ISO 14001?

Letha Barnes: Uma vez que entendemos os requisitos da norma, a implementação foi simples. Nós sentimos que poderíamos cumprir a norma. Nossa certificação ISO 14001 antes definitivamente ajudou com a implementação. Nós fomos capazes de modificar a documentação existente e as práticas para a ISO 50001.

ISO Foco +: Você precisou adaptar quaisquer requisitos da norma ou a sua interpretação foi feita de acordo com as práticas operacionais e políticas da Bridgestone?

Letha Barnes: A BATO está em operação há mais de 38 anos e ainda temos um pouco das coisas da planta original. Tínhamos de avaliar as nossas capacidades de medição para garantir que poderiam monitorar e medir nossas fontes de energia, conforme exigido pela norma. Para as áreas que tinham menos possibilidade de medição, fomos capazes de determinar o consumo de energia através de dados recolhidos.

Foco ISO +: O que as medidas de economia de energia e as iniciativas que você espera para colocar no lugar como resultado da certificação?

Letha Barnes: Estamos agora sendo mais pró-ativos em termos de se preocupar com a energia em projetos de engenharia e compras. Também estamos dando ênfase para a verificação dos equipamentos diariamente. Esperamos continuar com as auditorias de energia e projetos de redução de aplicação de energia. Desde a implementação da ISO 50001, os companheiros de equipe têm sidos mais conscientes de como eles podem afetar a energia, e mais pró-ativos com a apresentação de sugestões de redução de energia. Como exemplo, vamos instalar novos luminárias T5 (incluindo lâmpadas e lastros) com cerca de 217 W cada em comparação com as antigas luminárias de 465 W. Isso é uma economia de 248 W em um ano para uma luminária. Parte da atualização inclui mudar algumas lâmpadas T12 para lâmpadas T8. Até o final de 2012, devemos ter atualizado 1 600 luminárias. Estimamos economizar pelo menos 180 kW e 1 532 768 kWh em um ano. Nós também estamos planejando a modernização de um espaço adicional em 2013, e a meta para o ano é de atingir pelo menos a mesma quantidade de economia obtida em 2012.

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A equipe de implementação da norma ISO 50001. Da esquerda para a direita: Gwen Brinson, coordenadora de implementação; Charles Boswell, representante dos sistemas de gestão de energia; Letha Barnes, gerente de projetos; auditor da Dekra (empresa fornecedora); auditor da Dekra; e Gary Williamson, gerente da fábrica.

Fonte: ISO Focus + – March 2013

Tradução: Hayrton Rodrigues do Prado Filho

Sistemas fotovoltaicos conforme as normas técnicas (parte 2 – final)

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fotovoltaico2Uma planta básica para conversão de energia solar em energia elétrica é composta dos seguintes elementos físicos e construtivos :

– radiação solar – a radiação solar é uma forma energia emitida pelo sol devido a sua temperatura. Portanto, a radiação pode ser considerada como o combustível de um sistema de potência solar.

– módulo fotovoltaico – o módulo é composto de várias células fotovoltaica interligadas.

– regulador de carga – é elo de ligação entre o módulo, bateria e equipamentos. Ele protege a bateria de sobrecargas ou de descarga excessiva.

– inversor ou conversor – esse elemento é responsável pela conversão de corrente contínua (cc) gerada pelo módulo fotovoltaico em corrente alternada (ca).

– bateria – é o elemento responsável pela estocagem da energia gerada pelo módulo solar.

– estrutura de montagem – é o suporte de fixação do módulo em seu local de funcionamento.

Os sistemas fotovoltaicos podem ser classificados em autônomos e interligados à rede. Os autônomos podem se dividir naqueles que só fornecem corrente continua, aqueles que fornecem corrente alternada e ainda existem aqueles que fornecem ambas as correntes. Os autônomos produzem eletricidade independentemente de outras fontes de energia. Existem sistemas autônomos utilizados para bombeamento de água, sendo a água armazenada no reservatório para utilização no instante do consumo.

Os sistemas autônomos com armazenamento são utilizados onde se necessita alimentar cargas à noite ou em períodos nublados. Eles compreendem a maioria das aplicações de sistemas fotovoltaicos em regiões remotas ao redor do mundo sendo a eletrificação rural a mais difundida. Podem operar em conjunto com uma outra fonte geradora de energia (geradores eólicos, diesel etc.). Em certas situações podem ser mais econômicos que os sistemas fotovoltaicos puros no fornecimento de eletricidade em projetos isolados de maior escala.

Um sistema fotovoltaico, complementado por outra fonte de energia, requer menor potência instalada de painéis fotovoltaicos e baterias, podendo reduzir os custos totais. Os sistemas interligados à rede são aqueles em que o arranjo de módulos fotovoltaicos atua como uma fonte de energia complementar ao sistema elétrico ao qual está conectado. Esses sistemas não utilizam armazenamento de energia, pois toda a energia gerada durante o dia é entregue à rede e, durante a noite ou em períodos nublados, dela é extraída a energia necessária para alimentar as cargas.

A célula solar é o dispositivo mais importante do sistema fotovoltaico, visto que é responsável pela conversão da energia solar em energia elétrica.

Uma célula solar é, basicamente, um sanduíche contendo uma grade metálica, uma lâmina que coleta os raios solares, uma lâmina absorvedora dos fótons e um contato metálico posterior. Fundamentalmente, este sanduíche é fabricado de modo a conter em seu interior um campo elétrico que permita separar os portadores de carga elétrica gerados pela luz.

Nas células solares de silício cristalino, o campo elétrico interno é fabricado por processos de contaminação controlada e seletiva do material semicondutor. As impurezas mais comumente utilizadas são o fósforo (na camada coletora, semicondutor do tipo-n) e o boro (na camada absorvedora, semicondutor do tipo-p) , que permitem construir internamente a barreira de potencial desejada. A corrente elétrica produzida é coletada pelos contatos metálicos nas superfícies.

As células solares normalmente são quadradas ou redondas dependendo do processo de fabricação utilizado. Esta corrente depende da intensidade da radiação solar e da área iluminada. A tensão gerada é apenas uma fração de Volt. A célula solar mais comumente utilizada, de silício cristalino, possui uma tensão de trabalho de aproximadamente 0,5 V. Para uma utilização pratica é necessário conectar várias células em série. Este conjunto de células conectadas é chamado módulo fotovoltaico.

Normalmente, são utilizadas de 30 a 36 células de silício cristalino em cada módulo, dependendo do local onde os sistemas serão instalados (clima frio ou quente). Assim, quando um módulo de 12 V é exposto ao sol, ele gera energia elétrica em corrente contínua, com tensão máxima variando entre 17 e 21 V. Para carregar uma bateria de 12 V, devido às perdas em cabos e diodos, os módulos devem gerar em torno de até 16 V. Para proteger as células solares, os módulos são encapsulados com materiais plásticos (EVA ou PVB). O lado onde a radiação incide é coberto com vidro temperado e a parte posterior com plástico Tedlar.

Finalmente, o módulo é emoldurado com uma estrutura de alumínio anodizado, que lhe dá rigidez e tudo isto o protege contra as intempéries. Normalmente os fabricantes dão uma garantia de 10 a 25 anos (uma garantia típica é de 25 anos para o nível de produção de energia e 10 anos contra defeitos de fabricação), porém espera-se que a vida útil dos módulos fabricados de silício cristalino seja superior a isso. Estão em desenvolvimento módulos fotovoltaicos cujas células solares não são fabricadas de silício (monocristalino, policristalino ou silício amorfo hidrogenado), tais como: disseleneto de cobre e índio (CIS), telureto de cádmio (CdTE), dentre outros.

Um número variado de módulos, por sua vez, pode ser conectado eletricamente até se alcançar a potência desejada, dependendo da quantidade de energia elétrica a ser consumida e da insolação do local, formando um painel fotovoltaico. Os módulos podem ser ligados em série ou em paralelo dependendo da corrente e tensão desejadas. A ligação em série dos módulos fotovoltaicos é feita do terminal positivo de um módulo a um terminal negativo de outro módulo, enquanto as conexões em paralelo compreendem ligações de terminais de mesma polaridade.

Por exemplo sistemas fotovoltaicos para iluminação, TV/vídeo, refrigeração, de médio porte são conectados para operar em tensões de 12 V ou 24 V. Os sistemas de bombeamento d’água trabalham normalmente em tensões superiores. Quando o módulo está exposto ao Sol, ele gera energia elétrica em corrente contínua, dependendo da intensidade da radiação solar e da temperatura ambiente. A capacidade de um módulo fotovoltaico é dada pela potência de pico em Wp.

A condição padrão para determinação desta potência é definida para o módulo exposto a uma radiação solar de 1000 W/m² (radiação recebida na superfície da Terra em dia claro, ao meio dia) e temperatura da célula de 25°C. Pode-se comparar estas condições a um dia ensolarado mas muito frio, ao meio dia, com o Sol a pino, sem nuvens e temperaturas amenas, o que é difícil de obter. Existem vários outros parâmetros elétricos de um módulo, porem o mais importante é a potência que reflete, por exemplo, a capacidade de um conjunto de módulos carregar as baterias (para suprimento de cargas tais como lâmpadas, TV/vídeo etc. à noite ou em períodos chuvosos) ou encher um reservatório d’água (no caso de bombeamento d’água) o mais rápido possível.

As medidas de tensão e corrente de um módulo podem ser desenhadas em um gráfico, que é chamado Curva IxV ou curva característica do módulo (veja a figura ilustrativa abaixo). A corrente elétrica depende da irradiação solar variando significantemente com a variação da intensidade da luz. A tensão elétrica é fortemente influenciada pela temperatura. O aumento da intensidade da luz incidente no módulo aumenta a temperatura das células, diminuindo a tensão do módulo, e consequentemente reduzindo sua eficiência. A tensão diminui significativamente com o aumento da temperatura enquanto que a corrente sofre uma redução muito pequena.

É importante enfatizar que não há geração de potência para as condições de circuito aberto, Voc (porque a corrente é zero) e curto circuito, Isc (porque a tensão é zero). Consequentemente existe somente uma tensão e uma corrente para a qual a potência máxima, Pm, é extraída. A corrente correspondente a tensão de potência máxima é chamada a corrente de potência máxima (Imp). O ponto de potência máxima (Pm) é o ponto da curva IxV para o qual a máxima potência é extraída. Este ponto corresponde ao produto da tensão de potência máxima (Vmp) e corrente e potência máxima (Imp), dado por: Pm = Imp x Vmp. Portanto, os cinco parâmetros utilizados pelos fabricantes para especificar a característica elétrica de seus módulos, sob determinadas condições de radiação solar, temperatura ambiente e massa de ar são: potência máxima (Pm), tensão e corrente de potência máxima (Vmp, Imp), tensão de circuito aberto (Voc) e corrente de curto circuito (Isc).