Controlador de Captação Solar

Ícaro Cavalcante Dourado

Universidade Estadual de Feira de SantanaEngenharia da Computação

Cenário

Aumento do consumo energético mundial

Escassez de fontes de energia

Impacto ambiental das técnicas de obtenção tradicionais

– Queima de combustíveis– Hidroelétricas

Esforços atuais

Busca por novas fontes de energia

Auto-suficiência de produção

Diminuição das taxas de poluição

Aperfeiçoamento da absorção de energia, e diminuição das perdas do processo de obtenção

Descrição do Projeto

Objetivo Geral:

Desenvolver sistema embarcado de captação solar baseado em mecanismos automáticos de rastreamento

Ações:

Especificação de hardwareEntrada de parâmetros de configuraçãoDeterminação contínua da posição do SolMecanismo posicionador

Rastreamento solar

Posição é calculada (VS determinada)

Ângulos de elevação e deslocamento (Zenith e Azimute) calculados em função de:

Posição geográfica em latitude e longitudeData e hora local

Rastreamento solar (cont.)

Algoritmo [Blanco-Muriel, M. et. al. 2001]:

•Computar dia Juliano a partir das entradas de tempo

•Calcular coordenadas elípticas

•Conversão das coordenadas elípticas para celestiais

•Determinação das coordenadas locais

OBS: condicionamento em 0,01º de erro e ao período 1999 a 2015.

Especificação de hardware

Requisitos básicos:

Co-projeto software-hardwareSistema micro-controlado autônomoInterfaceamento serial com computador (para entrada e

saída)Acionamento de motores para posicionamento de placa

de capturaRelógio externo dedicadoSolicitação de reconfiguração pelo usuário

Especificação de hardware (cont.)

Componentes:

Microcontrolador: ATMEGA8Comunicação serial: MAX232Relógio digital: DS1302Posicionamento: 2 motores de passoComponentes auxiliares: resistores, transistores,

diodos, pushButton

Funcionamento

1.Entrada das especificações local e temporal

2.Configurar relógio e variáveis internas

3.Determinar dos ângulos Zenith e Azimute pela invocação da rotina de rastreamento

4.Configuração das posições dos motores

5.Chamada de reconfiguração?

S: Retornar ao passo 1

N: Ler dados de hora e data

Retornar ao passo 3

Considerações

Limitações atuais:

•Sistema condicionado às limitações inerentes do algoritmo de cálculo de posição solar

•Perda de precisão nos cálculos e em falhas físicas dos componentes

Trabalhos futuros:

•Análise quantitativa da eficiência algorítmica proposta

•Combinação das técnicas de rastreamento calculadas e sensoriais

•Análise de viabilidade de implantação, seguida ou não de implantação

ReferênciasBlanco-Muriel, M., Alarcón-Padilla, D., López-Moratalla, T. e Lara-Coira, M. (2001) “Computing the Solar Vector”, Solar Energy Vol. 70, No. 5, pp. 431–441.

Reda, I. e Andreas, A. (2003) “Solar Position algorithm for solar radiation”, National Renewable Energy Laboratory, 1617 Cole Blvd., Golden, CO 80401, USA.

Shayani, R. e Oliveira, M. (2006) “Global Performance Measurement of a Stand-Alone Photovoltaic System”, IEEE PES Transmission and Distribution Conference – Venezuela.

Barnett, A., Kirkpatrick, D. e Honsberg, C. (2006) “Very high efficiency solar cells”, Proceedings of the SPIE, Volume 6338, pp. 63380N.

Trindade, M., Martins, J. e Afonso, J. (2005) “Desenvolvimento de um Sistema para Optimização da Extracção de Energia de Painéis Solares Fotovoltaicos”, Revista Engenharia Electrónica Industrial e Computadores, 2005 pp.11-12.

Referências (cont.)Tessaro, A., Souza, S., Ricieri, R. e Ferruzi, Y. (2006) “Desenho de um painel fotovoltaico acoplado a um rastreador solar”, 6º Congresso Internacional Sobre Geração Distribuída e Energia no Meio Rural, Campinas - SP.

Fernandes, C. e Guaronghi, V. (2004) “Energia Solar”, http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.html, Maio.

Meyer, P. (2007) “Julian Day Numbers”, http://www.hermetic.ch/cal_stud/jdn.htm, Fevereiro.

Gadre, D. (2000) Programming and Customizing the AVR Microcontroller, McGraw-Hill.

Beginning Embedded Electronics Tutorials (2008) “UART and Serial Communication”, http://www.sparkfun.com/commerce/present.php?p=BEE-4-UART, Janeiro.