Energia solar off-grid: como dimensionar placas e baterias para uma casa sem rede
Uma casa com geladeira, TV, luz, ventilador e internet gasta cerca de 2,5 kWh por dia. Veja, pelo método do CRESESB, quantas placas e baterias um sistema off-grid pede.
Energia solar off-grid é o sistema que funciona sem a rede da distribuidora: placas, controlador de carga, banco de baterias e inversor abastecem o imóvel sozinhos. Para uma casa com geladeira, TV, iluminação, ventilador de teto, internet e notebook, perto de 2,5 kWh por dia, o método do manual do CRESESB leva a cerca de 1,25 kWp de placas e a um banco de baterias de chumbo-ácido de 280 Ah em 48 V, com 2 dias de autonomia e 4 horas de sol pleno no pior mês.
Esses números mudam com o sol do lugar, a lista de aparelhos e o tipo de bateria. A seguir, a conta completa, com cada premissa aberta para você trocar pela sua.
Quando o off-grid faz sentido
O sistema isolado resolve um problema que o sistema comum não resolve: a ausência de rede. Ele costuma fazer sentido em sítios, ranchos, casas de praia ou áreas remotas onde a rede não chega ou onde levar a rede custa caro.
Quando a rede está na porta, o sistema ligado a ela sai mais barato, porque não precisa de baterias e transforma o excedente em crédito. Se o motivo é ter energia na falta de luz, o caminho é o inversor híbrido. Antes de decidir, vale consultar a distribuidora sobre a ligação nova e, em áreas rurais sem atendimento, o Programa Luz para Todos.
A própria regulação prevê o sistema isolado. A Resolução Normativa ANEEL nº 1.000/2021 manda a distribuidora avaliar essa alternativa em regiões remotas, com consumidores muito dispersos, ou onde restrições técnicas ou ambientais impedem a rede convencional (art. 515). Ela chama de SIGFI o sistema individual, que atende uma unidade consumidora, e de MIGDI o microssistema com minirrede para várias.
Os quatro componentes
O manual do CRESESB (Cepel) descreve o sistema fotovoltaico domiciliar com estes elementos:
| Componente | Função | O que observar |
|---|---|---|
| Placas (gerador) | Produzem corrente contínua durante o dia | Potência calculada para o mês de pior sol |
| Controlador de carga | Evita carga e descarga excessivas da bateria | Convencional ou com seguimento de potência máxima (SPPM) |
| Banco de baterias | Guarda a energia para a noite e dias nublados | Tensão de 12, 24 ou 48 V; dias de autonomia |
| Inversor | Transforma a corrente contínua da bateria em 127 ou 220 V | Onda senoidal pura, pico de partida e consumo em espera |
O manual lembra que a regulação exige das distribuidoras atendimento em corrente alternada, na tensão do município, para que o morador use eletrodomésticos comuns. Para um sistema próprio, a mesma lógica vale: um inversor de onda senoidal pura, com distorção harmônica abaixo de 5%, alimenta qualquer aparelho de tomada. As diferenças entre inversor de rede e inversor de bateria estão em inversor solar: o que é.
Passo 1: quanto a casa consome por dia
O manual usa a tabela de consumo do Procel para estimar a carga. Com a potência média e as horas dessa tabela:
| Aparelho | Potência média | Uso por dia | Energia por dia |
|---|---|---|---|
| Geladeira de 1 porta | 35 W | 24 h | 840 Wh |
| TV de 32 polegadas (LCD) | 95 W | 5 h | 475 Wh |
| 6 lâmpadas fluorescentes compactas de 11 W | 66 W | 5 h | 330 Wh |
| Modem de internet | 8 W | 8 h | 64 Wh |
| Ventilador de teto | 73 W | 8 h | 584 Wh |
| Notebook | 20 W | 8 h | 160 Wh |
| Total | 2.453 Wh |
São 2,45 kWh por dia, uns 73,6 kWh por mês. Para comparar, a REN 1.000 (art. 519) define portes mínimos para os sistemas isolados das distribuidoras; o de 80 kWh por mês garante consumo de referência de 2.650 Wh por dia e 1.250 W de potência.
Troque a tabela pelos seus aparelhos com a calculadora. Chuveiro elétrico, ferro, micro-ondas e secador de cabelo aparecem no manual como aparelhos a evitar em sistemas isolados pequenos, pela potência alta. O aquecimento solar de água resolve o banho sem pesar na bateria.
Passo 2: somar as perdas
A energia passa pela bateria e pelo inversor antes de chegar à tomada. O manual sugere 86% de eficiência global para a bateria de chumbo-ácido e cita 85% como a eficiência mínima exigida pelo Inmetro para o inversor entre metade e a plena potência:
energia necessária = 2.453 ÷ (0,86 × 0,85) = 2.453 ÷ 0,731 = 3.356 Wh por dia
Cerca de 37% a mais do que os aparelhos consomem (3.356 ÷ 2.453 = 1,37). Com bateria de lítio e inversor mais eficiente, essa perda diminui.
Passo 3: quantas placas
A potência das placas vem da energia diária dividida pelas horas de sol pleno do mês mais fraco e por dois fatores de perda que o manual adota por padrão: 0,75 para sujeira, degradação, tolerância e temperatura dos módulos de silício, e 0,9 para cabos, controlador e demais perdas.
potência das placas = 3.356 ÷ (horas de sol × 0,75 × 0,9)
| Horas de sol pleno no pior mês | Potência das placas |
|---|---|
| 3,5 h | 1.421 Wp |
| 4,0 h | 1.243 Wp |
| 4,5 h | 1.105 Wp |
| 5,0 h | 994 Wp |
As horas de sol do exemplo são suposições. O número do seu local, mês a mês, sai de bases de irradiação solar como as indicadas pelo CRESESB; use o mês de pior sol, porque o sistema isolado precisa fechar a conta justamente nele. Com 4 horas e placas de 550 Wp (potência escolhida só para o exemplo), 1.243 ÷ 550 = 2,26, e o manual manda arredondar para cima: 3 placas, 1.650 Wp. Em dia nublado a geração cai; o assunto está em placa solar em dia nublado.
Passo 4: o banco de baterias
A capacidade do banco depende de quantos dias sem sol ele precisa aguentar (autonomia) e de quanto da bateria pode ser usado (profundidade de descarga):
capacidade (Wh) = energia diária × dias de autonomia ÷ profundidade de descarga
O manual indica 2 a 4 dias de autonomia no Brasil, nunca menos de 2. Para chumbo-ácido, profundidade de 20% a 40% nas de ciclo raso e de 50% a 80% nas de ciclo profundo. A REN 1.000 exige autonomia mínima de 36 horas nos sistemas solares das distribuidoras.
| Autonomia | Profundidade | Capacidade | Em 48 V |
|---|---|---|---|
| 2 dias | 50% | 13,4 kWh | 280 Ah |
| 3 dias | 50% | 20,1 kWh | 420 Ah |
| 2 dias | 80% | 8,4 kWh | 175 Ah |
Contas: 3.356 × 2 ÷ 0,5 = 13.424 Wh, e 13.424 ÷ 48 = 279,7 Ah; 3.356 × 3 ÷ 0,5 = 20.136 Wh, ou 419,5 Ah; 3.356 × 2 ÷ 0,8 = 8.390 Wh, ou 174,8 Ah.
O banco é o item que mais pesa no custo e na manutenção. O manual relata que as baterias de chumbo-ácido sem manutenção de 12 V, as mais usadas em sistemas isolados no Brasil, duram cerca de 4 anos quando a descarga diária fica abaixo de 20%; ou seja, trocar baterias faz parte do orçamento. Também recomenda o menor número possível de baterias em paralelo, no máximo 4 a 6. A comparação com o lítio, que aceita descarga maior e dura mais ciclos, está em bateria para energia solar.
Passo 5: inversor e controlador
O inversor precisa aguentar a maior potência que a casa puxa ao mesmo tempo. Somando as potências médias da tabela do passo 1, dá cerca de 300 W, mas isso engana: o manual lembra que motores, como o compressor da geladeira, podem puxar na partida mais de 10 vezes a corrente nominal por instantes. Por isso o inversor precisa de capacidade de pico. O exemplo de ficha do manual mostra um inversor de 5.000 W que aguenta 6.500 W por 30 minutos, 8.400 W por 1 minuto e 12.000 W por 3 segundos.
Dois critérios do manual ajudam na escolha:
- Consumo em espera baixo. Num sistema isolado, cada watt que o inversor gasta parado sai da bateria, 24 horas por dia.
- Eficiência em carga parcial. A casa passa a maior parte do tempo usando uma fração pequena da potência do inversor, e é aí que muitos modelos perdem eficiência. O Inmetro exige, segundo o manual, mais de 80% entre 10% e 50% da potência nominal.
O controlador de carga é dimensionado pela corrente das placas com margem de 25%, e a tensão máxima dele precisa ficar acima da tensão das placas em dia frio. Essas contas, a ligação das baterias e a proteção são trabalho de instalador ou eletricista habilitado.
O sistema do exemplo, resumido
| Item | Resultado |
|---|---|
| Consumo dos aparelhos | 2.453 Wh por dia (73,6 kWh por mês) |
| Energia com perdas | 3.356 Wh por dia |
| Placas | 1.243 Wp calculados; 3 placas de 550 Wp |
| Baterias (chumbo-ácido, 48 V) | 280 Ah para 2 dias a 50% de descarga |
| Inversor | Senoidal, com folga para a partida da geladeira |
Com poucos aparelhos, um gerador solar portátil pode bastar. Para cargas pesadas e uso eventual, compare com o gerador a gasolina.
Perguntas frequentes
Off-grid precisa de homologação na distribuidora?
O sistema isolado não se conecta à rede e não participa do sistema de compensação de créditos da Lei 14.300. Se o imóvel também tem ligação com a distribuidora e você quer usar as duas fontes, o caminho é o sistema híbrido, que passa pelo pedido de acesso descrito em homologação de energia solar.
Dá para ligar ar-condicionado num sistema off-grid?
Dá, mas o sistema cresce muito. Um ar-condicionado consome vários kWh por dia, e as placas e o banco de baterias crescem na mesma proporção. Veja o consumo em quanto gasta um ar-condicionado e refaça os passos com esse número.
Posso ligar o sistema off-grid na rede depois?
O inversor de bateria de um sistema isolado não foi feito para injetar na rede. Para se conectar, é preciso um inversor de rede ou híbrido e o pedido de acesso à distribuidora. Como funciona o sistema ligado à rede está em sistema on-grid.
Quanto tempo dura um sistema off-grid?
As placas duram décadas (veja placa solar dura quantos anos). As baterias de chumbo-ácido, cerca de 4 anos em uso diário raso, pelo manual do CRESESB; as de lítio, mais ciclos. O inversor fica no meio, com garantias típicas de 5 a 10 anos.
Fontes: CRESESB/Cepel, Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos (2014) e Diário Oficial da União, Resolução Normativa ANEEL nº 1.000/2021.