CA promessa da luminária solar autônoma é limpa: um poste, um painel, nenhuma vala, nenhum ramal, nenhuma fatura de energia. O que o projeto realmente exige são duas disciplinas que erram de maneiras diferentes e que precisam ser resolvidas juntas. De um lado está o cálculo luminotécnico, que responde por segurança viária e conformidade normativa. Do outro está o sistema fotovoltaico isolado, que é a configuração fotovoltaica com a menor tolerância a erro de dimensionamento que existe, porque não há rede para cobrir o déficit de um mês ruim.
Essas duas contas se realimentam, e uma terceira, a escolha de produto, mexe nas duas ao mesmo tempo. O texto a seguir percorre a fundamentação de cada uma.
A norma não pergunta de onde vem a energia
A ABNT NBR 5101:2024 é indiferente à fonte de alimentação. Não existe na norma uma classe mais branda para instalação solar, nem tolerância para quem abriu mão do ramal elétrico. Se o trecho pede classe M3, o projeto entrega M3, com luminância média mantida, uniformidade global, uniformidade longitudinal, incremento de limiar e razão das iluminâncias adjacentes dentro dos limites, do mesmo jeito que entregaria em uma instalação convencional.
Isso coloca o cálculo luminotécnico antes de qualquer conversa sobre painel ou bateria. Geometria da via, altura de montagem, arranjo, espaçamento e fator de manutenção definem quanto fluxo a luminária precisa entregar, e é esse fluxo, traduzido em potência de saída, que vira o consumo diário do sistema. Inverter a ordem, escolhendo primeiro o produto do catálogo e depois tentando fechar a classe, é o caminho mais curto para um corredor que passa no balanço energético e reprova na uniformidade.
O fator de manutenção merece atenção especial aqui. A NBR 5101:2024 trata dele no Anexo D e o decompõe em fator de fluxo luminoso, ligado à depreciação da fonte ao longo do tempo, e fator de sobrevivência, ligado à taxa de falhas e ao regime de substituição adotado, se por ponto ou por grupo. A norma exige que o projeto declare e justifique esse número, e em sistema solar ele tem um efeito duplo: um fm mais conservador aumenta o fluxo inicial necessário, aumenta a potência, aumenta o consumo diário e empurra painel e bateria para cima.
O que é o HSP?
Fechado o luminotécnico, sabemos quanta energia o sistema precisa por noite. Falta saber quanta energia o local oferece por dia, e é aí que entra o HSP.
HSP, ou horas de sol pleno, é a irradiação diária incidente sobre uma superfície, em kWh/m² por dia, dividida pela irradiância de referência de 1 kW/m². Uma irradiação de 4,36 kWh/m² por dia equivale numericamente a 4,36 HSP. A leitura intuitiva de "quantas horas de sol o lugar tem" leva a erro, porque o número não conta horas de céu claro: ele diz quantas horas a pico entregariam a mesma energia que o dia inteiro entregou, somando manhã fraca, meio-dia forte e fim de tarde oblíquo.
Duas distinções importam no dimensionamento. A primeira é entre plano horizontal e plano do painel, já que o HSP que interessa é o da superfície inclinada e orientada como o painel vai ser instalado, não o da medida horizontal de referência. A segunda é a origem do dado. No Brasil, a base consolidada é o Atlas Brasileiro de Energia Solar do INPE/LABREN, em sua segunda edição, construído com o modelo de transferência radiativa BRASIL-SR sobre dezessete anos de imagens de satélite, de 1999 a 2015, validado contra mais de quinhentas estações de superfície das redes SONDA e INMET. É dado de campo aberto, o que significa que sombreamento local por vegetação ou edificação reduz a geração efetiva e não aparece em nenhum lugar da consulta.
Por que o mês crítico, e não a média anual?
O HSP é regional e sazonal, e a segunda característica é a que decide o projeto. Em Porto Alegre, a irradiação global horizontal média varia de cerca de 6,23 kWh/m² em janeiro para 2,16 kWh/m² em junho, segundo séries do INMET analisadas entre 2001 e 2014. Em Salvador a amplitude é modesta, com o litoral baiano girando em torno de 5,5 kWh/m² anuais no plano inclinado e um mínimo de inverno bem mais próximo da média. Duas luminárias idênticas, uma em cada cidade, enfrentam realidades energéticas que não se parecem.
Dimensionar pela média anual garante déficit sistemático no inverno, e em sistema autônomo déficit não vira conta mais cara, vira via apagada. Por isso o critério é o HSP do mês crítico no plano do painel.
Há um agravante que costuma escapar. No inverno a geração cai e a noite alonga simultaneamente. A luminária que operava dez horas em dezembro opera doze ou treze em junho, então o consumo diário sobe justamente no mês em que a geração está no fundo. Os dois efeitos se multiplicam em vez de se compensarem, e a razão entre consumo e geração no mês crítico do Sul pode facilmente dobrar em relação ao verão. Esse acoplamento explica por que um projeto sério no Rio Grande do Sul termina com painel e banco de bateria muito maiores do que a intuição da média anual sugeria, e é a parte do dimensionamento que a maioria das planilhas simplificadas ignora.
Balanço energético e autonomia
Com o consumo noturno de um lado e o HSP do mês crítico do outro, o balanço é uma subtração. A geração diária é a potência do painel multiplicada pelo HSP e por um rendimento global que agrega perdas por temperatura de operação do módulo, sujeira, descasamento, cabeamento em corrente contínua, eficiência do controlador de carga e eficiência de carga e descarga da bateria. O resultado costuma ficar entre 75% e 82% da geração nominal, e usar 78% é uma escolha conservadora defensável.
Na simulação da Figura 3, para o modelo DYNS-150 em Salvador, o HSP mínimo anual é 4,36 horas, em junho, segundo o Atlas de 2017. A geração fica em 1.236 Wh por dia contra um consumo de 805 Wh por noite, o que deixa um saldo positivo de 431 Wh por dia e caracteriza um sistema energeticamente sustentável naquela localidade.
O saldo positivo, sozinho, não fecha o projeto. O mesmo painel de resultados mostra bateria útil de 1.659 Wh, o que corresponde a 2,1 noites de autonomia sem qualquer recarga. Para iluminação pública, a prática internacional em vias com exigência de segurança trabalha com três a cinco dias de autonomia, e há fabricantes que sobem para cinco a dez em clima adverso. Um sistema pode ter balanço diário confortável e ainda assim apagar em uma sequência de três dias nublados, porque balanço e autonomia respondem a perguntas diferentes: o primeiro diz se a bateria se recompõe ao longo do tempo, o segundo diz quanto tempo ela aguenta enquanto não se recompõe. Levantamentos de campo de integradores apontam a bateria como origem da maior parte das falhas de luminária solar, e o sintoma clássico, a luz que apaga por volta da meia-noite depois de alguns meses, quase sempre nasce de um banco dimensionado apenas pelo balanço.
A profundidade de descarga entra exatamente aqui. Uma bateria LiFePO4 de 1.843 Wh nominais entrega 1.659 Wh úteis a 80% de DoD, e é a capacidade útil, não a nominal, que sustenta a conta de autonomia.
Dimerização como ferramenta de dimensionamento, e onde ela esbarra
Reduzir a potência da luminária em horários de menor fluxo de veículos economiza energia, e em sistema autônomo essa economia se converte diretamente em autonomia e em tamanho de componente. Cada janela de potência reescreve o consumo da noite inteira.
O perfil da Figura 4 ilustra o mecanismo: o modelo opera a 120 W das 19h às 22h, cai para 50 W entre 22h e 4h, e volta a 120 W até as 6h. São onze horas cobertas com potência média efetiva de 82 W e consumo de 900 Wh por noite, contra os 1.650 Wh que as mesmas onze horas custariam na potência cheia. Nenhum componente mudou, e o consumo caiu quase pela metade.
O limite dessa ferramenta é normativo. A NBR 5101:2024 discute telegestão e reclassificação de vias por faixa horária, mas não traz o arcabouço quantitativo que a norma europeia oferece. A CEN/TR 13201-1 e a CIE 115 estruturam a seleção de classe com variáveis dependentes do tempo, e a italiana UNI 11248 formaliza a instalação adaptativa em dois modos, um que dimeriza por volume de tráfego medido e outro que considera também luminância do pavimento e condições meteorológicas. O princípio, em todos eles, é que os parâmetros de qualidade da classe aplicável devem ser mantidos o tempo todo. Descer de classe quando o tráfego real cai é legítimo; cumprir a nova classe pela metade não é.
No estado atual da normalização brasileira, a forma segura de dimerizar é tratar cada nível como uma classe completa e verificável, com luminância média, uniformidades e ofuscamento calculados naquele nível de fluxo. Dimerização cega por percentual de potência, sem verificação fotométrica da classe resultante, não se sustenta. Isso vale em dobro em pista molhada, onde a reflexão especular derruba a luminância percebida pelo motorista mesmo com a iluminância mantida, e qualquer redução de fluxo agrava o quadro.
Os componentes do sistema
O ideal seria escolher componentes depois de fechadas as definições luminotécnicas e energéticas. Na prática, empresas especializadas trabalham com catálogos fechados, e o cálculo precisa se realimentar para caber no portfólio disponível. Vale entender, então, onde cada especificação age.
Na luminária, eficácia luminosa e curva fotométrica atuam em pontos diferentes e independentes do orçamento. A eficácia luminosa, em lúmen por watt, reduz o consumo de cada ponto de luz, e portanto encolhe painel e bateria de cada sistema. O mercado viário atual trabalha entre 130 e 170 lm/W, bem acima do mínimo regulatório do Selo Procel de 105 lm/W, que sobe para 160 lm/W nas luminárias abaixo de 50 W a partir de 2027. Uma luminária de 160 lm/W consome cerca de dois terços da potência de uma de 105 lm/W para entregar a mesma luminância, e em sistema autônomo essa diferença se propaga linearmente para o custo. Já a curva fotométrica amplia o espaçamento admissível entre postes, o que reduz o número de sistemas no corredor inteiro. Vãos de três a quatro vezes a altura de montagem são típicos, e distribuições mais alongadas empurram esse número para cima. O ganho geométrico tem teto: espaçar além do que a fotometria sustenta derruba a uniformidade e reprova na classe, então o limite precisa vir da simulação e não de regra de bolso.
No painel, a discussão pública gira em torno da eficiência, e vale corrigir um número que circula bastante. Módulos monocristalinos comerciais atuais com tecnologia PERC ficam entre 20% e 22%, e o Fraunhofer ISE aponta média ponderada por embarques de 22,0% para módulos de silício cristalino. TOPCon e HJT estão hoje no mesmo patamar, em torno de 23,5% segundo a edição mais recente do ITRPV, e módulos back-contact chegam a 24,1%. A separação entre monocristalino comum e tecnologia avançada, com aqueles 19% que ainda aparecem em muita especificação, ficou para trás.
Para o painel de poste, aliás, a eficiência nominal não é o parâmetro mais discriminante. O módulo opera quente, muitas vezes com pouca ventilação, e o mês crítico concentra dias de céu encoberto. O coeficiente de temperatura, que fica entre -0,34 e -0,37 %/°C no PERC e melhora para a faixa de -0,24 a -0,27 %/°C no HJT, preserva potência no calor do interior do país. O comportamento em baixa irradiância segue a mesma direção, ainda que a quantificação disponível venha majoritariamente de caracterização de fabricante e mereça leitura cautelosa.
Na bateria, LiFePO4 é o padrão técnico da aplicação. A escolha olha densidade energética, que fica entre 90 e 140 Wh/kg e importa pelo peso no poste, e olha principalmente o DoD, que define a capacidade utilizável. A 80% de profundidade de descarga e temperatura amena, a química entrega entre três e cinco mil ciclos, número que sobe bastante quando o projeto trabalha com descargas mais rasas. Contra chumbo-ácido, a comparação é confortável: 80% de DoD utilizável contra 50%, eficiência de ida e volta de cerca de 95% contra 85%. O ponto de atenção é térmico, porque a faixa ótima de operação está entre 20 e 30 °C e acima de 60 °C a degradação acelera, o que faz de um gabinete fechado exposto ao sol um problema de engenharia real, resolvido com sombreamento, ventilação e corte térmico no BMS.
O controlador de carga fecha o conjunto. Controladores MPPT operam com eficiência de conversão entre 94% e 96%, contra 74% a 81% dos PWM, e o ganho prático de energia colhida em condições médias fica na faixa de 20% a 25%, maior no frio e na luz fraca. Além disso, é no controlador que moram o perfil de dimerização programável, a proteção contra descarga profunda e a compensação térmica da tensão de carga.
O resultado
As três contas se resolvem juntas porque cada uma redefine as outras. A classe da via fixa o fluxo, o fluxo fixa o consumo, o consumo encontra o HSP do mês crítico e devolve painel e bateria, e a escolha de produto realimenta o luminotécnico pelo espaçamento e o energético pela eficácia. Fechar uma delas isoladamente produz um projeto que parece correto em três planilhas e falha na via.
A promessa limpa do começo, um poste que não precisa de vala nem de ramal, continua verdadeira. O que ela não dispensa é o zelo em cada uma das etapas, porque uma luminária solar autônoma é um item que não deve falhar, e o custo da falha é maior que o custo do rigor técnico.
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