Trabalho de armazenamento de energia

Projeto Aplicado II

INSTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA

Placa de captação de máxima luminosidade

CURSO: Engenharia de Computação                Professor PA: Luiz Guilherme

Andrezza Rodrigues, Bruno Almeida, Kelly Silva, Magno Aguiar, Mike Robert, Marcelo Braga e Priscilla Anália.

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Resumo:

1- Introdução

                A dependência global por energia, em conjunto com impacto das políticas energéticas em relação à sociedade e ao meio ambiente, reforça a necessidade cada vez maior de utilizar uma fonte de energia alternativa, O sol é a maior fonte de energia existente, devido ao custo elevado para captar esta energia, ela é pouco utilizada . Esta energia pode ser utilizada de diversas maneiras como: aquecimento de água, aquecimento do ar, substituição da energia elétrica, dentre outros, sendo uma forma de energia limpa que não promove a poluição do meio ambiente (ALVES, 2009 e FERREIRA e SILVA, 2010).

A transformação da energia mediante luz solar é denominada efeito fotovoltaico e foi observado pela primeira vez em 1893 pelo físico francês Alexandre-Edmond Becquerel. Este efeito baseia-se na transformação da energia luminosa incidente sobre os materiais da placa em corrente elétrica (CRESESB, 1999).

Atualmente as placas fotovoltaicas são mais utilizadas fixas o que limita o tempo de exposição à luminosidade solar.  Um melhor aproveitamento da radiação pode ser obtido por meio da movimentação destas placas de acordo com a maior incidência de sol em determinados locais ao longo do dia.

De acordo com Chun-Sheng et al, o uso das placas fotovoltaico móvel permite aumentar a eficácia das placas e a redução dos custos, pois a superfície do painel sempre irá se posicionar perpendicularmente aos raios solares acompanhando o movimento do sol ao longo do dia, promovendo assim, que ocorra maior captação e transformação em eletricidade.

Nesse contexto, o presente estudo apresenta uma otimização da captação da energia solar utilizando placas fotovoltaicas móveis, tendo como objetivo aumentar o tempo de exposição ao sol do sistema e promover maior produção de energia.

Tem-se como justificativa a importância do uso da energia limpa (solar) a disposição do planeta, como forma sustentável de preservação do meio ambiente (PUCRS,2013).

2. Revisão Bibliográfica

No planeta existem fontes alternativas de energia classificadas como renováveis, uma vez que, seus recursos naturais utilizados são capazes de se regenerar. Além desses recursos naturais, também vem ganhando destaque nos últimos anos os chamados combustíveis renováveis. Dentre as fontes alternativas de energia destaca-se a energia solar (ECOCONCIENTE, 2013, BRAGA et al, 2005)..

2.1 Energia solar

A energia solar é de fácil captação e menor custo além de ser utilizada com maior facilidade devido à possibilidade de conversão em energia elétrica por meio de efeitos obtidos em determinados materiais, contudo o custo é elevado, pois, as placas não são fabricadas no Brasil e por elas serem utilizadas de formas fixas isso limita a captação dos raios solares (DIENSTMANN, 2009).  

A transformação da energia solar em energia elétrica ocorre pelos efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados materiais, particularmente os semicondutores. Entre esses, destacam-se os efeitos termoelétrico e fotovoltaico. Neste efeito os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por meio do uso de células solares (CRESESB, 1999).

Imagem I: Placa Fotovoltaica – fonte: Próprios autores.

2.2 Placa fotovoltaica e efeito fotovoltaico

        A energia solar fotovoltaica é obtida por meio da transformação da luz em eletricidade, devido à diferença de potencial que surge na extremidade dos semicondutores ocasionados pela movimentação dos elétrons presentes nestes materiais. Entre os materiais mais utilizados destaca-se o silício que pode apresentar a forma de monocristalinos, policristalinos e cristais amorfos, o que altera a variação da geração de energia (NASCIMENTO, 2004).

         As placas fotovoltaicas não armazenam energia elétrica, apenas mantém um fluxo de elétrons em um circuito enquanto houver incidência de raios solares e a intensidade da corrente na placa irá variar de acordo com a luminosidade. Os principais fatores que influenciam na eficiência da placa é a intensidade luminosa e a temperatura, sendo que a corrente aumenta linearmente com o aumento da intensidade dos raios e o aumento da temperatura faz com que a eficiência caia abaixando assim o seu potencial. A eficiência da placa poderá ser calculada por meio de fórmula matemática levando em consideração a variação da luminosidade e a intensidade da corrente  (dy/dx = Ky)  (FERREIRA E SILVA, 2010).

        Para aumentar os valores de tensão e correntes utiliza-se a associação de placas o que constitui um módulo fotovoltaico. Estes arranjos podem ser feitos em série ou em paralelo, sendo que dependendo da estruturação, haverá alteração na corrente ou na tensão (DIENSTMANN, 2009).

        Na associação em paralelo das placas, ocorrerá à soma de todas as correntes e a tensão continuará a mesma. Já na associação em série, que é a mais utilizada, ocorre à soma das tensões de cada placa chegando a um valor máximo de 12 volts e a corrente permanece a mesma. Porém quando uma placa apresentar algum problema comprometerá todo o sistema, para que isso não ocorra pode utilizar diodo de passo, que serve como um caminho alternativo para a corrente ou um diodo bloqueio, que impedem correntes reversas (FERREIRA E SILVA, 2010).

2.3 Microcontrolador

 De acordo com GIMENEZ (2002) o microcontrolador é um dispositivo em forma de circuito integrado, que integra todos os componentes básicos de um computador.

O Arduíno é um microcontrolador da marca ATMEL e de uma plataforma de Hadware aberta podendo ser modificada, que implementa a linguagem de programação semelhante ao C++ (ARDUINO, 2011).

A plataforma Arduino pode ser utilizada para gerar objetos autônomos ou iterativos, tomando as entradas a partir de uma variedade de sensores ou switches e controlando atuadores como LEDs, relés ou outros tipos de saída (BENTES, 2011).