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| B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica | ||
| DISPOSITIVO ELETRÔNICO PARA RASTREAMENTO SOLAR DE BAIXO CUSTO
FASE II: OTIMIZAÇÃO DO PROTÓTIPO |
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| Rodrigo Martins da Silva 1 (rodrigomartins@es.cefetmg.br), Brenno Brummel de Figueiredo 1 e Paulo Cezar Santos Ventura 2 | ||
| (1. Depto. Acadêmico de Engenharia Elétrica, DAEE, CEFET-MG; 2. Depto. Acadêmico de Diciplinas Básicas, DADB, CEFET-MG) | ||
| INTRODUÇÃO:
Nas últimas décadas têm crescido as pesquisas por formas de energia mais eficientes e menos poluentes. Uma das mais pesquisadas é a Energia Solar. Painéis solares convencionais permanecem estáticos em relação à Terra, perdendo, assim, potência luminosa no amanhecer e no anoitecer, além das perdas causadas pela variação da posição solar de acordo com as estações do ano. A título de exemplo, apresentamos os estudos da UFPE que mostram um ganho de 24% utilizando um rastreador solar a gás, porém o custo deste sistema continua elevado. Foi apresentado na 56ª reunião anual da SBPC, a FASE I deste projeto, que consistiu na construção de um rastreador eletrônico analógico que, em aproximadamente 5 seg., corrige a posição do conjunto, em intervalos de 10 mim. Além disso, o circuito re-posiciona o sistema, ao término de luminosidade, voltando-o para o leste esperando o nascer do sol, e se mantém desligado durante todo o período da noite. Testes com este protótipo delinearam um baixo consumo de energia, cerca de 4,8 W/h (0,4 A/h). O custo deste protótipo chega a ser 52% mais barato, comparado ao dispositivo a gás. Nesta FASE II, realizamos a otimização da parte eletrônica, transformando-a em digital, utilizando o micro controlador MSP430F1232, da Texas Instruments, diminuindo ainda mais o consumo e o custo deste rastreador. |
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| METODOLOGIA:
Na FASE I projetamos e construímos um protótipo de rastreador solar eletrônico com um baixo custo de produção e desenvolvimento, e que possui um baixo consumo de energia elétrica. Após a calibração do sistema realizamos testes de consumo e de posicionamento em relação ao sol (funcionamento do protótipo). Esta FASE II do projeto tem como objetivo principal diminuir ainda mais o consumo do circuito, digitalizando-o e controlando-o por software, permitindo uma fácil e rápida manutenção. Realizaremos um estudo a fim de determinar o ganho que se tem com o rastreador solar eletrônico, comparando-o com o do rastreador a gás. Esperamos que o seu rendimento seja bem próximo, ou maior. A construção deste objeto faz parte de uma série de projetos desenvolvidos no Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte (LACTEA) do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG), onde um trabalho de investigação sobre pedagogia de projetos vem servindo de base à proposição de novos processos de ensino-aprendizagem, voltados para o desenvolvimento científico, tecnológico e humanístico integral de estudantes de Engenharia, bem como para o incentivo às inovações de materiais, equipamentos e tecnologias. |
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| RESULTADOS:
Utilizando-se da parte mecânica, construída durante a execução da FASE I, adaptamos o controlador digital. O protótipo continua com as mesmas características: tempo de correção de sua posição em aproximadamente 3 seg. a cada 10 mim; reposicionamento para o leste em espera ao nascer do sol; desligamento do sistema no período noturno; sensores de “fim de curso” responsáveis por informar ao micro controlador os pontos de máximo e mínimo de cada movimento, a fim de evitar danos no sistema; dois motores responsáveis pelo acompanhamento do posicionamento azimutal e de altura do astro. O circuito digital possui um micro controlador MSP430F1232, com arquitetura RISC e um ultra-baixo consumo de energia, que realiza o controle dos motores através do processamento dos sinais recebidos dos sensores de posicionamento solar, para a correção da posição da placa solar. Os sensores utilizados são 5 LDR’s (sensores cuja resistência elétrica varia inversamente em relação à intensidade luminosa incidente sobre eles), sendo 2 para posicionamento leste-oeste, 2 para posicionamento norte-sul e 1 para detectar se é dia ou noite, dispostos de maneira estudada e testada durante três semanas. O software, escrito em Linguagem C, permite uma incrível calibração, além de auto-diagnóstico, precisão, alto desempenho e confiabilidade do sistema. |
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| CONCLUSÕES:
Observou-se uma surpreendente redução no consumo de energia elétrica: cerca de 1,44 W/h (70% a menos se comparado ao circuito anterior). Este consumo deve-se basicamente aos motores, pois o circuito digital possui um consumo de 0,2 W/h, considerando apenas o período em que o sistema está ativo. No período da noite, quando o sistema está em standby, o consumo total é de 0,008 W/h. O custo do protótipo foi de R$ 135,00, comprando os materiais no varejo, o que representa uma redução de 54% do custo, se comparado à FASE I, e uma economia de 67% comparado a um rastreador a gás convencional no mercado. Outro fator importante é a instalação e manutenção do sistema, que, por ser controlado por software, não exige cálculos de ângulos ou grande capacidade de memória para armazenamento de dados de cartas solares, que permite abaixar, também, os custos operacionais e de desenvolvimento do projeto. Considerando que, para produção em maior quantidade, o preço dos componentes eletrônicos e dispositivos eletromecânicos cai drasticamente, conclui-se que é viável a produção de rastreadores solares eletrônicos ao invés de rastreadores a gás. |
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| Instituição de fomento: LACTEA/CEFET-MG - Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte - CEFET-MG - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | ||
| Trabalho de Iniciação Científica | ||
| Palavras-chave: energia solar; rastreador solar; sistema micro-controlado. | ||
| Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005 |