ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE UM PROTÓTIPO DE SEGUIDOR SOLAR DIDÁTICO PARA APLICAÇÃO EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS AUTÔNOMOS

Apresentamos o estudo e o desenvolvimento de um protótipo realizado com o fim de demonstrar a eficiência de um sistema fotovoltaico de energia solar com seguidor solar, de forma a aumentar o rendimento do sistema em estudo em relação ao sistema convencional de placas fixa

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Autor: Jeferson Luiz Curzel

jlcurzel@ifsc.edu.br

Instituto Federal de Santa Catarina – Campus Joinville

Somática EducarCurso Profissionalizante Energia Solar Fotovoltaica

  1. Introdução

Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de um protótipo realizado com o fim de demonstrar a eficiência de um sistema fotovoltaico de energia solar com seguidor solar, de forma a aumentar o rendimento do sistema em estudo em relação ao sistema convencional de placas fixas. A pesquisa foi desenvolvida utilizando o referencial teórico de outros estudos feitos por acadêmicos e profissionais do meio, além dos conhecimentos adquiridos no Curso Profissionalizante Energia Solar Fotovoltaica da Somática Educar. Todo o trabalho realizado é de autoria própria, utilizando materiais e equipamentos disponíveis comercialmente. São utilizados dois painéis fotovoltaicos policristalinos de 30 Wp cada, um controlador de carga MPPT de 20A, duas baterias de 12 Vcc e um sistema seguidor solar de um eixo. Para o uso da energia armazenada nas baterias, é utilizado um inversor senoidal de 500W/220Vca, o qual converte a corrente contínua das baterias em corrente alternada para ser utilizada no acionamento de cargas diversas. O controle do seguidor solar foi desenvolvido utilizando um CLP S7 200 e a programação foi realizada em linguagem LADDER. Através de dois sensores de luminosidade tipo LDR, o CLP monitora as diferenças de tensão nos sensores LDR para ajustar a posição do painel de acordo com a posição do sol. As seguintes informações também são monitoradas pelo CLP: tensão, corrente e a posição real dos painéis solares. O trabalho encontra-se em fase de obtenção de dados, sendo que ao término do primeiro semestre de 2020 os dados serão compilados e os resultados serão analisados. Espera-se obter com este experimento um ganho médio de 25% em relação aos sistemas fixos, conforme informações obtidas no curso realizado e também na literatura pesquisada (RENOSTO et al, 2018).

  • Tipos de Sistemas de captação solar

2.1 Sistemas fixos

Nos sistemas fixos, o painel é ajustado para captar a máxima energia solar de acordo com a inclinação das placas, que é relativa à latitude e longitude do local de instalação, obtendo-se assim, uma captação média ao longo do ano. Neste tipo de sistema a inclinação dos painéis deve ser calculada conforme o potencial solar da localidade. Os dados do potencial solar estão disponíveis no banco de dados de radiação solar do CRESESB – Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sergio de Salvo Brito (WWW.cresesb.cepel.br). No site é disponibilizada a Sundata, uma ferramenta de consulta disponível através do link http://bit.ly/qDhZhr. A consulta pode ser feita utilizando a latitude e longitude do local adquirida através do Google® Maps®.  O Sundata  retornará uma tabela com os valores de Radiação Solar em forma de média mensal. Na maioria dos casos, a melhor inclinação para um painel fotovoltaico é dada pela fórmula:

β = lat  + (lat/4)

onde β é a inclinação do painel fotovoltaico em graus, em relação ao plano horizontal e lat é a  latitude da localidade em graus.  

Assim, a inclinação dos painéis muda para cada local de instalação. Por exemplo, num sistema fixo instalado na cidade de São Paulo as placas devem ter uma inclinação de 30 graus, já para um sistema instalado em Goiânia a inclinação deve ser de 20 graus, conforme visto no Curso de Energia Solar Fotovoltaica da Somatica Educar.

2.2 Sistemas com seguidor solar

Esse tipo de sistema difere do modelo convencional (fixo) por utilizar sensores, motores e um controlador, destinados a movimentar e orientar os painéis de forma os raios solares incidam na maior parte do tempo perpendicularmente nos painéis, aumentando assim a captação da luz solar ao longo do ano. Neste tipo de sistema, o próprio painel solar se ajusta ao longo do dia para obter a máxima eficiência na captação solar. Pesquisas apontam que o uso de seguidores solares aumentam a captação em um sistema fotovoltaico entre 15 e 35% (APPLEYARD, 2009).   Desta forma, não é necessário ajustar previamente o painel solar de acordo com as informações de latitude e longitude do local, pois o sistema de rastreamento (seguidor solar) é responsável por realizar esta tarefa.

  • Protótipo desenvolvido

O protótipo desenvolvido é de um eixo e movimenta o painel solar no sentido Leste-Oeste, iniciando o dia orientado para Leste (nascente) e ao final do dia orientado para Oeste (poente). Este tipo de seguidor solar também é conhecido como sendo do tipo horizontal. Existe ainda o sistema de um eixo tipo polar, o qual necessita de uma inclinação no eixo norte sul de acordo com a época do ano (Inverno ou Verão), pois como foi visto no Curso de Energia Solar Fotovoltaica da Somática Educar, a incidência dos raios solares muda de acordo com a época do ano. Desta forma, no sistema de um eixo em questão, é necessário ajustar manualmente a inclinação do painel no sentido Norte-Sul, sendo que no sentido Leste-Oeste a orientação do painel é ajustada automaticamente pelo sistema do seguidor solar.

Leia o Artigo Completo Abaixo

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