HELIOTROPISMO MECÂNICO

HELIOTROPISMO MECÂNICO

Marcelo Ferreira de Sousa¹ (PQ), Yure Rodrigues de Sousa² (IC).

1. Universidade de Fortaleza – Coordenador do curso de Engenharia de Computação

2. Universidade de Fortaleza – Curso de Engenharia de Computação

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Palavras-chave: Energia solar. Painel fotovoltaico. Rastreador solar. Arduino.

RESUMO

Os painéis fotovoltaicos usados atualmente, ainda possuem uma baixa eficiência, a média entre todos os tipos de painéis é em torno de 9%, a eficiência do tipo utilizado nessa pesquisa o painel de Silício amorfo é de 3 a 5% (ANEEL, 2013). Como essa eficiência é característica da placa fotovoltaica, utilizou-se nessa pesquisa, um sistema diferente dos convencionais. Esse sistema diferenciado elaborado com a utilização de Servo motores, sensores de luminosidade do tipo LDR e do micro controlador ATmega328 da plataforma Arduino, nada mais é que um mecanismo que faz com que o painel fotovoltaico se movimente de forma a manter sempre sua célula fotovoltaica perpendicular ao sol.

 1 INTRODUÇÃO

A grande demanda por energia elétrica nos dias atuais é um problema, devido aos meios de produção, esses na maior parte utilizam fontes de energias não renováveis para gerar energia. Por isso, ao longo dos anos, procurou-se por fontes de energia que tivessem grande disponibilidade. Pois a energia proveniente dos combustíveis fósseis acabará em algum momento (SANTOS, 2013).

As energias renováveis, são energias cuja disponibilidade é extremamente grande e/ou são restituídas muito rapidamente pela natureza. Dentre elas, uma das mais promissoras é a energia solar.

A energia solar é considerada infinita (pois é estimado que o Sol dure aproximadamente mais 5 bilhões de anos (CDA-CDCC USP/SC, 2000)) e de grande disponibilidade. Segundo o Conselho Mundial de Energia, a energia que chega do Sol ao planeta Terra, é mais do que 7500 vezes maior que o consumo mundial de energia (450 exajoules), aproximadamente 3,4 zettajoules (WEC, 2007).

A forma mais utilizada para a conversão direta dessa energia em eletricidade é através de células fotovoltaicas. No entanto, essas só possuem uma eficiência máxima se iluminadas totalmente pela luz solar, devido a sua imobilidade a luz solar não irá iluminar sempre a placa solar totalmente. Com isso em mente, foi pensado que se a célula se movesse em direção à fonte de energia luminosa mais forte, ela poderia gerar mais energia. Assim como a flor do girassol que devido a um fenômeno natural chamado heliotropismo se move em direção ao sol (WIKIPEDIA, 2015).

E é justamente esse o propósito desta pesquisa: a automação de estrutura mecânica para fixar uma célula fotovoltaica, para que se mova em direção à fonte mais forte de luz.

1.1 O FUNCIONAMENTO DAS CELULAS FOTOVOLTAICAS

As células fotovoltaicas trabalham segundo o princípio de que os fótons incidentes provenientes da luz solar, colidindo com os átomos de certos materiais, provocam um deslocamento de elétrons, carregados negativamente. Se estes elétrons podem ser capturados antes de retornarem aos seus orbitais atômicos, podem ser aproveitados como corrente elétrica. As lacunas criadas quando os elétrons se deslocam, são cargas positivas, e conduzem a corrente elétrica (COMETTA, 1982). 

1.2 O HELIOTRPISMO

Na biologia, chama-se heliotropismo a movimentos de plantas ou animais sésseis, ou de alguns dos seus órgãos em direção ao sol. O heliotropismo é um tipo de fototropismo, resposta de um organismo a uma fonte de luz (WIKIPEDIA, 2015).

1.2.1 O Heliotropismo no Girassol

No girassol o heliotropismo ocorre graças a migrações de um fitormônio chamado Auxina (AIA) que estimula o crescimento vegetal (WIKIPEDIA, 2015).

        Durante o dia, o hormônio Auxina migra para o lado que tem menos incidência de luz da planta, estimulando o crescimento da parte escura do caule. Com isso, a parte sombreada cresce mais, deixando a flor quase perpendicular ao Sol (SOBIOLOGIA, 2013).

2 Metodologia

2.1 Objetivo Principal

Fazer uma base automática para fixar a placa fotovoltaica que se mova simulando o heliotropismo natural, ou-seja, direcionando-se à maior fonte de luz, para que assim mantenha sempre a máxima eficiência na produção energética.

2.2 Objetivos Específicos

a) desenvolver um sensor que interprete a quantidade de luz de forma analógica.

b) desenvolver um mecanismo para movimentar a placa fotovoltaica.

c) desenvolver um algoritmo para interpretar a leitura dos sensores calcular e reposicionar a placa fotovoltaica para maior fonte luminosa.

2.3 Realização

Após a idealização do funcionamento do dispositivo, com dois modos manual e automático foi idealizado o fluxograma do software:

Figura 1 – Fluxograma detalhado do software.

[pic 1]

Após a conclusão do algoritmo teve início com a idealização dos circuitos dos sensores de luminosidade;

Figura 2 – esquemático do circuito dos sensores de luminosidade.

[pic 2]

Logo após um circuito para impedir que a energia gerada pela célula fotovoltaica não voltasse e fosse dissipada na mesma, e os demais circuitos necessários.

Figura 3 – esquemático do circuito citado a cima.

[pic 3]

2.6 FOTOS

Figura 4 – Visão frontal e superior do projeto.

[pic 4][pic 5]

2.7 Determinação da eficiência dos sistemas fotovoltaicos

A eficiência de um módulo fotovoltaico é definida pela relação entre a potência gerada pelo módulo e a irradiação incidente sobre o módulo. Segundo TREBLE (1980), a eficiência do módulo pode ser obtida pela equação:

[pic 6]

Ic = Irradiância solar (W/m2)

A = Área útil do módulo (m2)

Imp = Corrente máxima de pico (A)

Vmp = Tensão máxima de pico (V)