Projeto e análise da produção de energia de um tracker seguidor

solar azimutal de dois eixos

Paulo Vitor Agrissi Amorim – Graduado em Engenharia Elétrica / Esp. Gestão de Projetos – Faculdade Pitágoras –

pvagrissi@gmail.com

Resumo: A geração de energia elétrica através de sistemas fotovoltaicos é tema amplamente estudado em

diversos países do mundo. Entretanto, a exploração de energia solar corresponde a pouco mais de 1%,

dentre as fontes renováveis da matriz energética mundial, devido a fatores econômicos, técnicos e

principalmente políticos. Contudo, constantes pesquisas em busca de novas tecnologias para o aumento

da eficiência dos sistemas fotovoltaicos são realizadas, afim de maximizar sua utilização. Dentre as

tecnologias existentes, estão os seguidores solares, responsáveis por manter os módulos fotovoltaicos

sempre perpendiculares aos raios solares, aumentando o nível de radiação direta incidente sobre os

mesmos. O presente artigo aborda o projeto e análise da produção energética de dois módulos

fotovoltaicos, sendo um montado em uma base fixa inclinada e outro acoplado à um seguidor solar

azimutal de dois eixos rotativos, ambos instalados na cidade de Linhares, Espírito Santo. Os resultados

obtidos apontam um ganho médio de 38% na produção de energia do módulo com seguidor solar, em dias

considerados ótimos (céu aberto, condições climáticas favoráveis). Para os dias nublados (condições

climáticas desfavoráveis), um ganho médio na ordem de 25% foi obtido.

Palavras-chave: Fotovoltaico. Seguidores Solares. Sistema Fotovoltaico. Energia.

1. Introdução

O desenvolvimento industrial e a constante dependência do ser humano na utilização de

equipamentos elétricos, fizeram com que a demanda mundial por energia elétrica aumentasse de

forma exponencial nos últimos anos. Este aumento ocasionou problemas em diversos países,

devido ao não acompanhamento de investimentos do setor de geração de energia elétrica. A

adoção por energias alternativas tem aumentado desse o início da década de 70, com a crise do

petróleo, onde o mundo começou a se preocupar com o fornecimento de energia.

O consumo de combustíveis fósseis vem sendo ponto de questionamento mundial, não apenas

por ser recurso esgotável, mas também pelo fato de ser fonte de grande impacto ao meio-

ambiente. Juntamente com a crise, as preocupações ambientais devido a constante emissão de

gases de efeito estufa e da poluição do ar que causam inúmeros danos à qualidade de vida,

fizeram com que a procura por fontes alternativas e mais limpas de energia fossem ampliadas

(OLIVEIRA, 2008).

Dentre as alternativas, a energia solar fotovoltaica (FV) vem se tornando um meio promissor

para obtenção de energia elétrica, devido aos constantes avanços tecnológicos e, por ser uma

energia limpa, sustentável, originada de uma fonte praticamente inesgotável e acessível em todos

os pontos do planeta (CRESESB, 2014). Além de não emitir gases tóxicos ao meio ambiente,

este tipo de energia reduz as linhas de transmissão tradicionais, aumenta a independência

energética, favorece a sustentabilidade das futuras gerações e diversifica o abastecimento

energético mundial. Porém, a baixa eficiência de conversão das células FV e o alto custo dos

painéis solares são os principais obstáculos para maior utilização da energia solar (ALVES,

2008).

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Entretanto, pesquisas em todo o mundo em busca de novas tecnologias para o aumento da

eficiência de geração de energia através de sistemas FV são realizadas, o que torna a solução

mais atrativa, principalmente em locais com ausência de rede de energia elétrica. Dentre as

principais tecnologias existentes, estão os métodos mecânicos de rastreamento do Sol, mais

conhecidos como seguidores solares. Estes são responsáveis pelo posicionamento ideal do

módulo em relação ao sol durante todo o dia, fazendo com que a superfície do módulo esteja

sempre perpendicular aos raios solares, aumentando o nível de radiação incidente sobre o mesmo

(MARTINS, 2016).

Devido à grande aplicação de sistemas fotovoltaicos com seguidores solares, Mousazadeh (2009)

evidência a necessidade de estudos para verificação do ganho energético que um sistema FV

com seguidor solar tem em relação ao fixo. A partir desta necessidade, o presente trabalho traz

uma proposta de análise e comparação da produção de energia entre os dois sistemas citados,

ambos instalados na cidade de Linhares, Espírito Santo, latitude sul 19,4° 23’ 48’’.

Trabalhos nesta linha foram realizados em diversos locais do mundo, cada um com suas

características geográficas e técnicas, resultando em dados particulares e específicos. Neste

contexto, Filho (2016) realizou um estudo comparativo entre um sistema fixo e outro com

seguidor solar mecânico, na cidade de Fortaleza, CE, no período entre o dia 10 e 26 de julho de

2016. Neste estudo, foram utilizados módulos fotovoltaicos policristalinos idênticos, e

estratégias de controle a partir de cálculos da posição do Sol através de algoritmo solar, controle

por sensores LDR (Light Dependent Resistor) e posicionamento do módulo (angulação) pré-

definida em relação ao azimute.

Os resultados apontam ganhos significativos do módulo com seguidor solar, em relação ao fixo,

chegando a um ganho médio bruto de 56,38% (dias considerados como ótimo) e 29,51% (dias

considerados como ruins). Resultados semelhantes foram demonstrados por Martins (2016),

onde um sistema munido de um seguidor solar foi proposto, comparando-o também com um

fixo. Neste trabalho foi verificado valores entre 40 e 52% de ganho na geração de energia do

sistema seguidor em relação ao fixo.

No trabalho de Silva (2010), um seguidor solar de dois eixos foi proposto, instalado nas

dependências da Universidade Federal da Bahia, Salvador, BA. Neste trabalho foi feita a

investigação por comparação entre a energia gerada por dois painéis FV, ligados a uma carga

resistiva, sendo um painel fixo, com orientação ideal e outro fixado à uma estrutura móvel, com

eixo de rotação horizontal. Os ensaios foram realizados em fevereiro de 2010, durante um

período de 15 dias. Os dados apontam ganhos significativos na geração de energia do sistema

móvel em relação ao fixo, chegando a 42% o ganho percentual médio em dias de céu claro, e

25% em dias com grande concentração de nuvens.

Em um estudo realizado na Universidade da Índia, Dhanabal et al., (2013) realizou comparações

entre dois sistemas, sendo um com seguidor solar de dois eixos, munido de quatro sensores LDR

e outro fixo. Os ensaios ocorreram entre 08:00 e 18:00 com medições efetuadas em intervalos de

uma hora. O acréscimo de energia que se obteve foi de aproximadamente 45% para o seguidor

de dois eixos em relação ao sistema com painel fixo.

Por fim, na Faculdade de Engenharia da Colômbia, Garcia et al., (2015) desenvolveu um

seguidor solar de eixo horizontal, com servo motor e sensores LDR alinhados em uma

plataforma em forma de arco. O desempenho foi analisado tendo em consideração dois painéis

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fotovoltaicos idênticos, sendo um deles instalado em um sistema fixo com inclinação pré-

definida em 15°. As medições foram realizadas em intervalos de 10 minutos, no horário de 08:00

às 18:00. O acréscimo de desempenho que se obteve com este seguidor foi de 25% em relação ao

fixo.

Nessa perspectiva, o presente artigo avalia geração de energia de dois módulos fotovoltaicos

idênticos, sendo um montado em uma estrutura fixa inclinada e outro instalado em um seguidor

solar azimutal de dois eixos. Os parâmetros de tensão, corrente e potência gerada pelos módulos

são coletados, analisados e comparados, afim de se verificar o ganho energético do módulo

móvel em relação ao fixo. Fatores como irradiância e temperatura também são registrados e

analisados, para que suas influências na eficiência de geração de energia sejam verificadas.

2. Metodologia

O universo da pesquisa está circunscrito ao projeto e análise da produção energética de dois

módulos fotovoltaicos, sendo um montado em uma base fixa inclinada e outro acoplado à um

seguidor solar, instalados na cidade de Linhares, Espírito Santo, tendo como fonte de dados as

informações oriundas das análises do referido projeto. Metodologicamente, este artigo classifica-

se como de natureza experimental, com finalidade exploratória e científica.

Para os experimentos, foram utilizados módulos fotovoltaicos policristalinos, idênticos, Yingli

YL210P-23b (YGE 48), sendo dois fixados ao seguidor solar e outros dois acoplados a uma base

fixa inclinada. Estes módulos apresentam boa qualidade, com eficiência de conversão de 16,2%.

As características elétricas dos módulos para níveis de irradiância e temperatura de 1000 W/m²,

25 °C e 800 W/m², 20 °C são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1: Características elétricas dos painéis

Parâmetro elétrico Rep. Uni. 1000 W/m²

25 °C

800 W/m²

20 °C

Potência nominal máxima

Tensão de circuito aberto

Tensão na máxima potência

Corrente de curto-circuito

Corrente na máxima potência

W

V

V

A

A

210

31,2

24,8

9,04

8,47

153,2

28,8

22,6

7,31

6,78

Fonte: O autor, 2018.

O sistema fotovoltaico experimental foi projetado na cidade de Linhares-ES, posicionado em

local com pouca incidência de sombreamento ao longo do dia. Os módulos fixos são acoplados à

uma base inclinada em 19°, referente a latitude local e, os módulos com seguidor solar,

projetados em uma estrutura com rotações norte-sul e leste-oeste. Além dos módulos

fotovoltaicos, células de referência de 10 W, 21,5 V e 0,66 A são utilizadas, permitindo a

obtenção dos valores de irradiância. A Figura 1 nos traz uma visão geral simplificada do sistema.

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Figura 1 – Esquema simplificado do sistema

Fonte: O autor, 2018.

As conexões elétricas dos módulos à rede são feitas através de inversores solares de 600 W de

potência e eficiência de 85%. Para análise da produção de energia, dados como tensão, corrente,

potência, temperatura e irradiância, para ambos os sistemas, são coletados através de um sistema

microcontrolado, responsável pela aquisição e armazenamento dos dados. Após a aquisição,

estes dados são devidamente analisados a fim de se obter a comparação da produção de energia e

outros estudos abordados.

2.1 Descrição do sistema

O sistema experimental foi desenvolvido no laboratório de Engenharia aplicada da Faculdade

Pitágoras, campus Linhares-ES, e instalado no telhado do bloco 4. Conta com dois conjuntos de

módulos fotovoltaicos, cada conjunto contendo dois módulos de 1,46m² e 210 W, ligados em

série (Figura 2). No conjunto (a), temos dois módulos acoplados ao seguidor solar azimutal, já

no conjunto (b), estão os dois módulos instalados na estrutura fixa inclinada.

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Figura 2 – Módulos com seguidor solar (a); Módulos fixos (b)

Fonte: O autor, 2018.

O seguidor solar de dois eixos rotativos, conjunto (a), é do tipo pedestal (estrutura vertical), foi

projetado para comportar dois módulos fotovoltaicos e conta com um sistema de controle de

posicionamento automático. Para a realização dos movimentos do seguidor, são utilizados

motores de corrente contínua (CC) de 12 V e 17 W, responsáveis pela orientação norte-sul e

leste-oeste do sistema.

O conjunto (b), conta também com dois módulos e estrutura em pedestal. Neste conjunto, os

módulos estão orientados em 19°, referente a latitude local, fixados e imobilizados através de

cabos de aço de 10 mm, para que não haja desorientação no conjunto devido a presença de

ventos fortes. Apesar dos conjuntos (a) e (b) possuírem dois módulos cada, os experimentos

foram realizados apenas com um módulo de cada conjunto, facilitando assim a realização dos

experimentos.

O sistema estudado possui potência total instalada de 840 W, sendo 420 W para o conjunto (a) e

420 W para o conjunto (b). Cada sistema possui um inversor dedicado, incluindo sistemas de

proteção, constituídos por disjuntores termomagnéticos de 20 A e interruptores de 25 A. Estes

sistemas são conectados a uma caixa que está ligada a um contador de energia, conectado

diretamente a rede elétrica, possibilitando assim o monitoramento da energia gerada pelos

sistemas. A Figura 3 ilustra o esquema elétrico geral da instalação.

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Figura 3 – Esquema elétrico da instalação

Fonte: O autor, 2018.

Os esquemas de proteção utilizados no projeto são de extrema importância para os experimentos,

uma vez que frequentes surtos de tensão ocorrem nas instalações da unidade. Estes surtos são

decorrentes da conexão de um gerador de energia, que é ligado diariamente por volta das 18:00

horas. Os disjuntores termomagnéticos foram então dimensionados, para que na ocorrência deste

e de outros eventos, os equipamentos e componentes sistema estudado não fossem danificados.

2.2 Sistema de controle do seguidor solar

Para o processo de seguimento da trajetória do Sol, o seguidor solar conta com um sistema

constituído por vários componentes. Estes componentes operam em conjunto, de forma

ordenada, fazendo com que os módulos fotovoltaicos fiquem perpendiculares aos raios solares ao

longo do dia, aumentando o nível de radiação direta incidente sobre a superfície dos mesmos. O

sistema estudado é composto por cinco partes, como ilustrado na Figura 4.

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Figura 4 – Sistema de controle do seguidor solar

Fonte: O autor, 2018.

No estudo foram utilizadas duas plataformas de prototipagem eletrônica (microcontroladores da

família Arduino). O Arduino UNO, responsável pelo controle da posição do seguidor solar,

comanda os motores CC, que consequentemente, orientam os módulos nas direções norte-sul e

leste-oeste. O Arduino Mega 2560 é utilizado na aquisição e armazenamento dos sinais de

tensão, corrente, potência, temperatura e irradiância para ambos os sistemas durante o período do

dia.

Para o controle dos motores, foram utilizados ainda um circuito integrado L298, Ponte H. Este

circuito possibilitar a inversão do sentido de rotação dos motores (sentido horário e anti-horário).

Esta inversão no sentido de giro dos motores é necessária para que o seguidor solar possa voltar

a posição inicial a partir das 19:00h, após realizar o acompanhamento da trajetória do Sol

durante o período do dia (ALVES, 2008).

Para o controle da angulação máxima e mínima dos módulos, são utilizados sensores EOC (End

Of Course) mais conhecidos como “fim de curso”, conectados às entradas digitais do Arduino

UNO. Estes sensores atuam de forma a delimitar o ponto de atuação dos motores, deste modo, é

possível determinar os seus desligamentos, fazendo com que o seguidor pare de se movimentar.

Em caso de falhas nestes sensores, chaves eletrônicas de segurança são acionadas,

interrompendo de imediato a alimentação dos motores.

O sistema de sensoriamento da posição solar é composto por quatro sensores LDR (Light

Dependent Resistors). Segundo Filho (2016), estes sensores consistem em uma pequena

fotocélula, cuja resistencia varia em função da intensidade da luz incidente. Os LDR’s foram

acoplados à uma estruruda de plástico opaca, responsável pela isolação direta dos quatro

sensores. Esta estrura é montada entre os dois módulos, conforme mostrado na Figura 5.

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Figura 5 – Esquema de distribuição dos sensores LDR (a); Estrutura dos sensores (b)

Fonte: O autor, 2018.

O processo de seguimento do Sol (seguimento azimutal), baseia-se na detecção da variação de

luminosidade a partir das diferentes sombras geradas nos LDR’s, através da movimentação do

Sol ao longo do dia (MARTINS, 2016). O Arduino, ao efetuar a leitura dos sinais de cada sensor,

realiza cálculos para cada lado da estrutura, efetuando comparações destes sinais. Se os valores

dos quatro LDR’s forem iguais, significa que os sensores não estão sombreados,

consequentemente, os módulos estão orientados de forma correta (perpendiculares aos raios

solares), não sendo necessária o ajuste da posição do seguidor solar.

Por outro lado, caso o Arduino detecte variações nos sinais dos LDR’s, o mesmo envia um sinal

para o controle dos motores, para que a posição do seguidor solar seja corrigida, ou seja, fazendo

com que o mesmo volte a posição “ótima”, mantendo os módulos perpendiculares ao Sol. Este

procedimento esta representado na Figura 6, onde o Arduino lê o sinal de cada sensor,

calculando os valores de VS (valor superior), VD (valor direiro), VI (valor inferior e VE (valor

esquerdo).

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Figura 6 – Seguimento azimutal (a); Seguimento vertical (b)

Fonte: O autor, 2018.

2.3 Sistema de leitura e interpretação de dados

Para a análise da geração de energia dos sistemas, dados como tensão, corrente, potência,

irradiância e temperatura dos módulos foram coletados, tanto para o conjunto (a), quanto para o

conjunto (b). O sistema de aquisição e armazenamento de dados é constituído por um

microcontrolador Arduino Mega, que realiza a leitura e interpretação dos sinais coletados através

de sensores dedicados.

Para a medição da tensão do módulo fixo e móvel, é utilizado um circuito divisor de tensão. De

acordo com Filho (2016), os circuitos divisores de tensão são considerados peças chave para o

condicionamento e padronização dos sinais de tensão dos módulos fotovoltaicos. Tais circuitos

foram utilizados para condicionar os sinais de tensão dos módulos de 24,8 V para 5 V, que é a

tensão limite máxima das entradas analógicas do Arduino Mega.

Estes circuitos possuem uma resistência padrão entre os terminais dos módulos, oferecendo

assim parâmetros para os cálculos de potência gerada pelos mesmos, a partir de equações

10

matemáticas através da primeira Lei de Ohm (FILHO, 2016). A Figura 7 nos traz uma visão

ampla dos circuitos de controle do seguidor.

Figura 7 – Sistema de controle, aquisição e armazenamento de dados

Fonte: O autor, 2018.

Para a medição da corrente dos dois sistemas, foram utilizados módulos sensores lineares

Acs712 TELC-30A, conectados às portas analógicas do Arduino. Estes sensores trabalham com

sinais DC ou AC, com tensão de alimentação de 5 V, têm limite de corrente de 30 A e

sensibilidade de 66 mV/A em sua saída. A temperatura dos módulos é obtida através de sensores

Ds18b20, que operam com tensão entre 3 V ~ 5,5 V, faixa de temperatura operacional de -55 °C

a 125 °C (-67 °F a +257 °F) e faixa de precisão de +-0,5 °C.

3. Resultados e discussões

Os resultados experimentais para os conjuntos (a) e (b) são apresentados a seguir. Os

experimentos foram realizados entre os dias 09 de setembro e 13 de outubro de 2017, no

intervalo entre 06:00 e 18:30 horas. Neste período, as condições atmosféricas não permaneceram

constantes, havendo dias de céu aberto (condições climáticas favoráveis) e dias de céu nublado

(condições climáticas desfavoráveis). Além de uma apresentação dos resultados gerais dos

sistemas, dois casos específicos são apresentados:

a) Caso 1: Dia de céu aberto – 28 de setembro de 2017

b) Caso 2: Dia de céu nublado – 04 de outubro de 2017

Nestes dois casos, são apresentados resultados com características diferentes, de modo a avaliar

os impactos das variações de irradiância no desempenho dos sistemas. No primeiro caso, dia

26/09, os efeitos das variações bruscas de irradiância foram isolados, de modo a perceber o

comportamento do sistema em condições favoráveis. Para o segundo caso, dia 04/10/17, as

variações de irradiância deram-se em intervalos de tempo reduzidos, devido as condições

climáticas desfavoráveis.

11

3.1 Caso 1: Dia de céu aberto (Condições climáticas favoráveis)

Na Figura 8 é apresentada a irradiância direta verificada no dia 28 de setembro, para os sistemas

seguidor solar e fixo, com uma estimativa de seguimento ideal. Neste dia, verificou-se no

instante de altura solar máxima (ao meio-dia solar), valores de irradiância levemente acima de

1100 W/m² e temperatura próxima aos 37 °C, com pequenos instantes de variações na irradiância

medida, devido a presença de nuvens por volta das 10 horas.

Figura 8 – Irradiância direta verificada no dia 28 de setembro de 2017

Fonte: O autor, 2018.

Analisando o perfil do gráfico de irradiância do dia 28 de setembro, é possível verificar o correto

funcionamento do seguidor solar, entretanto, observa-se que o sistema seguidor não inicia o

processo de seguimento logo ao nascer do Sol. Isso ocorre pelo fato de não existir movimentos

nos eixos rotativos do seguidor, devido aos sensores EOC (fim de curso) estarem ativos, em

função dos limites máximos e mínimos da angulação do sistema.

Devido as condições climáticas favoráveis neste dia, observou-se níveis altos de irradiância

absorvida pelo sistema seguidor, em função do seguimento preciso do Sol. Valores significativos

de potência gerada pelos sistemas também são observados. A partir da Figura 9, verifica-se o

desempenho de cada sistema, com destaque para o sistema seguidor, que se mantém à frente com

relação a geração de energia, quando comparado ao sistema fixo.

12

Figura 9 – Potência produzida pelos sistemas seguidor e fixo no dia 28 de setembro

Fonte: O autor, 2018.

Analisando a energia gerada pelos sistemas, desconsiderando as variações de irradiância devido

a presença de algumas nuvens no período da manhã, para que não haja divergências nos dados,

foi verificado um ganho de médio de 37,5% na geração de energia do sistema seguidor em

relação ao fixo. A energia gerada pelo seguidor neste dia, chegou a 1498,7 Wh, contra 1102,4

Wh do fixo. A potência média do módulo com seguidor foi de 124,4 W e de 92,2 W para o

módulo fixo.

De forma geral, é possível observar que num dia de céu aberto, não há desvios significativos do

seguidor solar no seguimento da trajetória do Sol. Isso se dá em decorrência da irradiância estar

sempre disponível, provocando sombras nos LDR’s, que consequentemente, se comunicam com

o Arduino, fazendo com que o mesmo realize os devidos cálculos, corrigindo a posição do

seguidor solar, de modo que as variações dos sinais lidos nos sensores sejam as mínimas

possíveis.

3.2 Caso 2: Dia de céu nublado (Condições climáticas desfavoráveis)

A Figura 10 apresentada a irradiância direta verificada no dia 04 de outubro, para os sistemas

seguidor solar e fixo, também com uma estimativa de seguimento ideal. Durante este dia,

houveram vários períodos de nebulosidade, acarretando variações bruscas na irradiância medida

durante a maior parte do dia. Estas variações são decorrentes da predominância de nuvens neste

período na região, que causaram obstrução dos raios solares a superfície dos módulos.

13

Figura 10 – Irradiância direta verificada no dia 04 de outubro de 2017

Fonte: O autor, 2018.

Neste dia, verificou-se no instante de altura solar máxima, valores de irradiância na ordem de

850 W/m² e temperatura próxima aos 24 °C. Devido as condições climáticas desfavoráveis,

impactos consideráveis na geração de energia pelos sistemas são verificados. Observou-se não só

uma diminuição na potência entregue pelos módulos fotovoltaicos, mas também na diferença da

produção de energia entre os sistemas, principalmente na parte da manhã, conforme mostrado na

Figura 11.

Figura 11 – Potência produzida pelos sistemas seguidor e fixo no dia 04 de outubro

Fonte: O autor, 2018.

Analisando o perfil do gráfico da Figura 11, observa-se pouca diferença entre potência entregue

pelos sistemas. Isso ocorre devido ao sistema seguidor não conseguir orientar os módulos para o

posicionamento ideal com precisão, devido a grande concentração de nuvens e ao baixo nível de

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irradiância incidente. A energia gerada pelo sistema seguidor neste dia, chegou a 1227,4 Wh,

com potência média de 112,2 W, enquanto o fixo gerou 958,5 Wh, com potência média de 79,6

W. O ganho médio verificado do sistema seguidor em relação ao fixo ficou na ordem de 25,2%.

3.2 Resultados gerais da produção de energia

Durante o período de 09 de setembro e 13 de outubro de 2017, pôde-se observar vários dias com

características semelhantes aos dias analisados anteriormente. A partir da Figura 12, os dados da

produção de energia para todos os dias estudados, dos sistemas seguidor solar e fixo, com

estimativa de seguimento ideal, são apresentados. Neste gráfico, é possível verificar as

discrepâncias da geração de energia de cada sistema, em função das condições climáticas de cada

período.

Figura 12 – Produção de energia do sistema seguidor solar e fixo para todo o período experimental

Fonte: O autor, 2018.

Para os dias com condições climáticas favoráveis (céu aberto), altos níveis de irradiância foram

registrados. A maior produção de energia nesta caracteristica climática, foi registrada no dia 24

de setembro, com ganho do módulo com seguidor solar em relação ao fixo na ordem de 43,8%,

sendo 1854,7 Wh para o módulo com seguidor e 1386,4 Wh para módulo fixo. Outros dias com

caracteristicas semelhantes, com relação a produção de energia, foram os dias 09/09, 20/09,

22/09, 26/09, 10/10 e 12/10 de 2017. Nestes dias, a produção de energia do módulo com

seguidor real ficou relativamente proxima ao seguimento ideal. Neste período, o ganho médio

total do sistema seguidor, quanto comparado ao fixo, foi de 38,2%.

Em dias com baixa produção de energia, devido as condições climáticas desfavoráveis, baixos

níveis de irradiância foram registrados, impactando diretamente na geração de energia dos

sistemas. O dia com menor produção neste período foi 16 de setembro, registrando um ganho

15

médio de 17,3% na geração de energia do módulo com seguidor solar em relação ao fixo, sendo

658,2 Wh para o módulo com seguidor e 563,4 Wh para módulo fixo. Outros dias com

caracteristicas semelhantes, foram os dias 12/09, 14/09, 15/09, 02/10, 06/10 e 08/10 de 2017.

Nestes dias, devido a grande massa nebulosa, reduções consideraveis na produção de energia,

para ambos os sistemas, foram verificadas, totalizando um ganho médio total de 25,4% do

sistema seguidor em relação ao fixo.

A produção total de energia de ambos os sistemas estudados, durante todo o período

experimental, para as diversas condições climáticas, compreendendo entre os dias 09 de

setembro e 13 de outubro de 2017, foram levantadas. O sistema munido do seguidor solar

azimutal, produziu o equivalente a 23,5 kWh, já o sistema fixo, gerou cerca de 17,4 kWh. Com

relação ao seguimento ideal, a produção de energia ficou na ordem de 26,3 kWh.

Através dos dados apresentados, conclui-se que a produção de energia do sistema seguidor ficou

proxima a produção do seguimento ideal, com diferença de 2,8%. É importante considerar que os

dados de radiação do sistema ideal são provindos de estimativas aproximadas, com base em

valores médios de radiação anual para a região do Espírito Santo, verificados em pesquisas

realizadas na mesma linha.

4. Conclusões

O presente estudo teve como finalidade o projeto e analise da produção de energia de um

seguidor solar azimutal de dois eixos rotativos. Bons resultados de desempenho e eficiência na

geração de energia, tanto para o módulo com seguidor quanto para o fixo, foram verificados,

evidenciando o perfeito funcionamento do seguidor solar, validando assim a metodologia

proposta.

Dentre todos os equipamentos e componentes dos sistemas estudados, o Arduino sem dúvidas

assume papel crucial, sendo o elemento principal de controle. Com uma programação simples, o

mesmo desempenhou com excelente precisão, funções como a orientação dos módulos

fotovoltaicos para a posição ideal de rastreamento solar e a aquisição de todos os dados

necessários para a avaliação da produção de energia dos sistemas. O Arduino constitui um

recurso essencial para projetos da mesma linha, por ser um equipamento de baixo custo, alta

confiabilidade e precisão.

Analisando os dados obtidos nos experimentos, observou-se que o seguidor solar apresenta alta

vantagem quando comparado ao sistema fixo, com relação a produção de energia. Para os dias de

céu aberto, o módulo com seguidor se manteve muito à frente em relação ao fixo, obtendo um

ganho médio na ordem de 38% na produção de energia. Já para os dias nublados, baixas

consideráveis na produção de energia do sistema móvel foram verificadas, registrando um ganho

médio equivalente a 25%, quando comparado ao sistema fixo.

5. Considerações finais

Através do estudo realizado, foi possível verificar o importante papel dos seguidores solares no

aumento da produção de energia dos sistemas fotovoltaicos. Para a realização do estudo

proposto, diversas dificuldades técnicas foram encontradas, tanto na fase de projeto do sistema,

quanto na fase experimental. Estas dificuldades foram aos poucos sendo trabalhadas, através do

referencial teórico estudado e de amigos profissionais atuantes na área de energia solar.

16

Os resultados obtidos a partir deste estudo, ficaram dentro das expectativas do projeto,

evidenciando a real função dos seguidores solares, e também suas vantagens e desvantagens na

geração de energia fotovoltaica.

6. Referências

ALVES, A. F., Desenvolvimento de um Sistema de Posicionamento Automático para

Painéis Fotovoltaicos, 2008. Tese (Doutorado em Agronomia), Universidade Estadual Paulista,

Botucatu-SP, 2008.

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FILHO, R. C. I. J., Sistema de seguimento solar de um eixo com diferentes estratégias de

seguimento para módulos fotovoltaicos, 2016. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica),

Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.

GARCIA Y., DIAZ O., E AGUDELO C., Performance of a solar pv tracking system on

tropic regions. - Faculty of engineering, University of Cundinamarca, Colombia, 2015.

MARTINS, O. F., Seguidor solar de dois eixos com motor passo-a-passo. - Dissertação de

Mestrado – Faculdade de ciências e tecnologias, Universidade Nova de Lisboa, Portugal, 2016.

MOUSAZADEH, H., A review of principle and sun-tracking methods for maximizing solar

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