Off-grid photovoltaic system for low consumption loads: Sizing, efficiency analysis and practical applications
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v14i10.49700Keywords:
Photovoltaic, Off-grid, Renewable energy, Power generation, Lighting.Abstract
This work investigates renewable energy generation through off-grid photovoltaic systems, focusing on low-power lighting applications. The main objective is to analyze the benefits of using off-grid solar energy through the development of a functional lighting prototype. The specific objectives include: characterizing the system's operation and main components; identifying advantages and limitations; evaluating its potential under adverse conditions; and estimating the solution's cost-benefit. The adopted methodology combines a mixed approach, with exploratory and explanatory objectives, utilizing bibliographical and experimental research. The results indicate that the prototype satisfactorily meets the proposed lighting needs, demonstrating efficiency and practical feasibility. It is concluded that off-grid photovoltaic systems promote sustainability and energy independence, providing continuous electricity in remote locations or locations with unstable electrical grids, demonstrating their potential as a reliable and environmentally responsible alternative.
References
ABNT. (2004). NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
ABNT/CEPEL – CRESESB. (2014). Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos. Rio de Janeiro: CEPEL/CRESESB.
ABNT. (2019). NBR 16690: Instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos – Requisitos de projeto. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
Alves, M. O. L. (2019). Energia Solar: estudo da geração de energia elétrica através dos sistemas fotovoltaicos on-grid e off-grid. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Ouro Preto, Minas Gerais.
ANEEL. (2025). Expansão da geração e panorama tarifário. Brasília: Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
ANEEL. (2025). Geração distribuída: sistema de compensação de energia elétrica (SCEE). Brasília. Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). https://www.gov.br/aneel/pt-br/assuntos/geracao-distribuida.
ANEEL. (2012). Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012. Estabelece as condições gerais para acesso de microgeração e minigeração distribuída e o sistema de compensação de energia elétrica. Brasília, Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Beneduce, F. C. A. (1999). Energia solar fotovoltaica sem mistérios. Fortaleza: Banco do Nordeste.
BLUESOL. (2017). Sistemas fotovoltaicos isolados. Ribeirão Preto: Bluesol. https://blog.bluesol.com.br/diferenca-sistema-fotovoltaico-conectado-a-rede-e-isolados/.
Bortoloto, V. A. et al. (2017). Geração de Energia Solar On grid e Off grid. In: 6ª Jornada Científica e Tecnológica da Fatec de Botucatu, SãoPaulo. Jornacitec Botucatu–SãoPaulo. Out de 2017. http://www.jornacitec.fatecbt.edu.br/.
Brasil. (2022). Lei nº 14.300, de 6 de janeiro de 2022. Institui o Marco Legal da Microgeração e Minigeração Distribuída e dispõe sobre o SCEE. Diário Oficial da União.
CAPES. (2025). Portal de Periódicos CAPES. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). https://www.periodicos.capes.gov.br/.
Carneiro, R. L. et al. (2017). Aspectos essenciais das Baterias Chumbo-Ácido e Princípios Físico-Químicos e Termodinâmicos do seu Funcionamento. Revista Virtual de Química. 9(3), 889-911.
CRESESB. (2014). Células Fotovoltaicas: Princípios e Funcionamento. Centro de Referência em Energia Solar e Engenharia de Sistemas Biomédicos – CRESESB. https://www.cresesb.cepel.br.
Costa, A. R. S. (2022). Montagem e estudo de um sistema solar fotovoltaico off-grid para bombeamento de água. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
CRESESB/CEPEL. (2025). SunData: irradiação solar diária média. https://cresesb.cepel.br/.
Dalmarco, A. R. (2017). Regulação, energia e inovação. EditoraLumen Juris.
Energes. (2020). Inversor solar. https://energes.com.br/inversor-solar/?srsltid=AfmBOopyOc4XsYOiL40OmEQsL_OhX3zuYIz0hmLmmf8E_2T6WAjFaRn7.
EPE. (2023). Balanço Energético Nacional 2023. Rio de Janeiro: Empresa de Pesquisa Energética (EPE).
Ferreira, R. (2021). Análise da Viabilidade Econômica da Substituição de Banco de Baterias: Chumbo-Ácido x Ni-Cd, Considerando Diferentes Temperaturas Ambiente. Seminar on Power Electronics and Control - SEPOC.
Google Maps. (2025). Mapa da região de Manaus/AM. https://www.google.com/maps.
Halliday, D., Resnick, R. & Walker, J. (2012). Fundamentos de Física. (10.ed). Editora LTC.
HANGAR MMA. (2023). Como é a bateria de uma aeronave. https://hangarmma.com.br/blog/como-e-a-bateria-de-uma-aeronave/.
IBERDROLA. (2025). História da energia solar. https://www.iberdrola.com/quem-somos/nossa-atividade/energia-solar-fotovoltaica/historia-energia-solar.
IEA. (2023). World Energy Outlook 2023. Paris: International Energy Agency (IEA). https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2023.
INPE/CCST/LABREN. (2017. Atlas Brasileiro de Energia Solar. (2ªed.). Editora do INPE.
IBER. (2024). O impacto ambiental das baterias de chumbo-ácido: conheça os riscos e saiba como reciclar responsavelmente. Instituto Brasileiro para a Evolução Responsável – IBER. https://iberbrasil.org.br/blog/2024/03/26/o-impacto-ambiental-das-baterias-de-chumbo-acido-conheca-os-riscos-e-saiba-como-reciclar-responsavelmente/. Acesso em: 14 set. 2025.
Integração Solar. (2023). Como funciona um gerador fotovoltaico. https://www.integracaosolar.com.br/como-funciona-um-gerador-fotovoltaico.
Lana, T. R. et al. (2021). Energia solar fotovoltaica: revisão bibliografica. Revista Mythos. 12(2), 51–61. DOI: 10.36674/mythos.v14i2.467.
Lima, J. R. & Nunes, L. A. S. (2022). Geração de energia fotovoltaica on-grid e off-grid. Trabalho de Conclusão de Curso. Ciência e Tecnologia, Mossoró. chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://repositorio.ufersa.edu.br/server/api/core/bitstreams/f5026db4-03f9-4ea3-9261-90603b96fa7e/content
Lins, L. R. P. (2018). Dimensionamento de sistema fotovoltaico off-grid para escritório móvel. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Ceará, Ceará.
Macedo. W. N. (2006). Análise do fator de dimensionamento do inversor aplicado a sistemas fotovoltaicos conectados à rede. São Paulo, Brasil: Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo. Brasil. 183 p.
Michelini, A. (2020). Baterias de lítio. São Paulo: STA Eletrônica. https://www.sta-eletronica.com.br/resources/downloads/ebookbateriasdelitio.pdf.
Neosolar. (2025). Energia solar fotovoltaica. 2025. https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/energia-solar-fotovoltaica.
Oliveira, M. & Pereira, F. (2011). Curso tecnico instalador de energia solar fotovoltaica. (2.ed). Editora Porto: Publindústria.
ONU. (2015). Transformando Nosso Mundo: A Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável. Nova Iorque: Organização das Nações Unidas (ONU).
Ottonelli, J. (2021). Oportunidades e desafios do setor de energia solar fotovoltaica no Brasil. Revista Econômica do Nordeste. 52(4), 93–110.
Pereira, E. et al. (2017). Atlas brasileiro de energia solar. 2.ed. Editora do INPE.
Pereira, N. X. (2019). Desafios e perspectivas da energia solar fotovoltaica no Brasil. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Elétrica) – Universidade Estadual Paulista, Bauru.
Pereira, A. S. et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [free ebook]. Santa Maria. Editora da UFSM.
Pinho, J. et al. (2008). Sistemas híbridos: soluções energéticas para a Amazônia. Brasília: Ministério de Minas e Energia.
Pinho, J. & Galdino, M. (2014). Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Editora CEPEL/CRESESB.
Posto das Baterias. (2025). Kit off-grid de até 2,1 kWh/mês com autonomia de até 24h. https://www.postodasbaterias.com.br/kit-off-grid-de-ate-21-kwh-mes-com-autonomia-de-ate-24h.html?srsltid=AfmBOoqanhzIxtJqdJA_3OTjQE0xiAtXBwtNmRU0yhssOsS53oS5vBj_.
Rother, H. (2007). Revisão sistemática x revisão narrativa. Acta Paulista de Enfermagem. 20(2), 5- 6.
SCIELO (2025). SciELO Brasil. Scientific Electronic Library Online (SCIELO). https://scielo.org/.
SECPOWER. (2021). Conheça os principais tipos de baterias de lítio. https://secpower.com.br/conheca-os-principais-tipos-de-baterias-de-litio/.
Shitsuka, R. et al. (2014). Matemática fundamental para a tecnologia. (2.ed.). Editora Érica.
Villalva, M. G. & Gazoli, J. R. (2012). Energia Solar Fotovoltaica: Conceitos e Aplicações. Editora Érica.
Villalva, M. G. (2015). Energia solar fotovoltaica: conceitos e aplicações. (2.ed). Editora Érica.
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