RASTREADOR SOLAR AUTÔNOMO

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Walter Leão
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1 RASTREADOR SOLAR AUTÔNOMO Gabriela Nunes de Almeida 1 Ângelo Rocha de Oliveira 2 Lindolpho Oliveira de Araújo Junior 3

2 PALAVRAS-CHAVE: rastreador solar; painel fotovoltaico; energia solar. 1. INTRODUÇÃO A energia solar é uma das mais abundantes e mais limpas fontes de energia. Por esse motivo, vêm sendo desenvolvidos, cada vez mais, métodos que utilizam o sol como sua principal fonte de geração. Todavia, o uso da energia solar também apresenta algumas desvantagens. A produção de energia elétrica através da luz solar é extremamente dependente das condições climáticas e o rendimento de uma placa solar fixa, em grande parte dos casos, é de apenas 15%. Tendo em vista essas características, foi desenvolvido um rastreador solar autônomo para o posicionamento de painéis fotovoltaicos. O objetivo desse sistema é aumentar o rendimento dos painéis solares através da constante busca pela melhor posição para os mesmos, observando seu desempenho em lugares remotos. 2. METODOLOGIA Primeiramente, foram realizadas buscas por artigos científicos que continham informação sobre sistemas de rastreamento solar. A partir dessa revisão bibliográfica, foram pensados quais poderiam ser os melhores e mais eficientes métodos para o funcionamento do sistema. Foram definidos os dispositivos usados no rastreador solar: uma plataforma Arduino, pela rapidez e facilidade de prototipagem; dois servo-motores; e sensores de luz (LDR s). O protótipo dos componentes mecânicos foi desenvolvido no software Solidworks. A imagem do mesmo é vista na Figura

Figura 2. Protótipo do rastreador solar sem o controle eletrônico 287 Tendo em mãos o protótipo, foram desenvolvidos dois códigos no Arduino para o funcionamento do sistema.

3 Figura 1. Protótipo desenvolvido no Solidworks O material utilizado para a construção do suporte foi o polietileno. Um servo-motor é responsável por fazer a placa girar em torno do eixo horizontal, enquanto um outro é responsável por fazê-la girar em torno do eixo vertical. O protótipo pode ser visto na Figura 2. Figura 2. Protótipo do rastreador solar sem o controle eletrônico 287 Tendo em mãos o protótipo, foram desenvolvidos dois códigos no Arduino para o funcionamento do sistema. Um deles utiliza quatro sensores de luz separados, por uma barreira em forma de uma cruz (+). Já o segundo, faz uso de apenas um sensor de luz, que se encontra dentro de um tubo preto, opaco. No primeiro algoritmo, o motor responsável pelo eixo horizontal gira 90º para um lado e 90º para o outro, com um passo de 10º. O motor responsável pelo eixo vertical também gira 90º para cada lado, mas com um passo de 5º. A cada posição, é gravada a média dos valores medidos pelos sensores, e, na posição em que a mesma é maior, o sistema retorna para ela e permanece por um intervalo de tempo de 10 minutos. Após esse intervalo, o processo se repete. O segundo algoritmo

4 funciona da mesma maneira, com a diferença de que o valor gravado é o valor absoluto medido pelo sensor dentro do tubo. Será utilizado o sensor de corrente ACS 712, juntamente com um amplificador operacional, para que a corrente gerada pela placa possa ser medida e, com isso, o valor de potência possa ser calculado, uma vez que o valor da tensão, na saída do painel, já é medido. A informação de potência será usada para determinar qual o melhor algoritmo de posicionamento, levando-se em consideração a potência total gerada no dia. 3. DISCUSSÃO E RESULTADOS Os dois algoritmos desenvolvidos funcionam de forma satisfatória e permitem que o painel acompanhe o sol. No entanto, ambos serão comparados, em um teste conjunto, para que o mais eficiente seja escolhido. Essa comparação será feita levando em consideração a energia gerada pelo painel com o posicionamento realizado com cada um dos dois algoritmos. 4. CONCLUSÃO O protótipo encontra-se finalizado e o resultado mostrou que o rastreador solar autônomo apresenta um rendimento bem maior que o das placas solares fixas, podendo, futuramente, ser utilizado como referência de posição, na produção de energia em sistemas produtivos compostos por plantas de geração de energia. O rastreador solar autônomo pode, também, ser utilizado como referência em uma estação de placas solares, possibilitando um aumento de rendimento em larga escala da estação e um gasto de energia consideravelmente pequeno. 288 Novos algoritmos serão testados futuramente para aumentar a eficiência e rapidez na busca pelo posicionamento do sistema de geração,

5 com vistas a atender requisitos de geração, tais como potência gerada, temperatura dos painéis, eficiência de geração, dentre outros. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, A. F.; CAGNON, J. A. Desenvolvimento e avaliação de desempenho de um sistema de posicionamento automático para painéis fotovoltaicos. Revista energia na agricultura, Botucatu, v. 25, n. 2, p. 1-19, NICÁCIO, L. da S.; CARVALHO, S. S.. Sistema de posicionamento de painéis fotovoltaicos utilizando microcontrolador. Revista semana acadêmica, Fortaleza, v. 1, n. 6, PAUL, M. A. J.. Design and performance analysis of automated two axis solar tracking system for steam generation. Energy efficient technologies for sustainability (ICEETS), 2013 RIBEIRO, S. C; PRADO, P. P. L.; GONÇALVES, J. B.. Projeto e desenvolvimento de um rastreador solar para painéis fotovoltaicos. Simpósio de excelência em gestão e tecnologia, IX SEGeT, NOTAS 1 Aluno do curso técnico em Eletrotécnica/Automação Industrial, CEFET-MG, Leopoldina, MG, Brasil. gabriela.nalmeida@hotmail.com 2 Graduado em Engenharia Elétrica, Mestre, Professor EBTT, Departamento de Eletroeletrônica, CEFET-MG, Leopoldina, MG, Brasil. angelo@leopoldina.cefetmg.br 3 Graduado em Engenharia Elétrica, Doutor, Professor EBTT, Departamento de Eletroeletrônica, CEFET-MG, Leopoldina, MG, Brasil. lindolpho@leopoldina.cefetmg.br 289

6 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq, ao CEFET-MG e ao PET- Controle e Automação pelo suporte e apoio financeiro à realização deste trabalho. 290

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