Desenvolvimento de seguidor solar com controle em malha fechada para redução de perdas por sombreamento

Abstract

A energia solar é uma fonte limpa e praticamente inesgotável e ainda assim pouco utilizada devido ao alto custo e a baixa eficiência de conversão. Seguidores solares estão sendo desenvolvidos para melhorar a eficiência de geração de energia de painéis fotovoltaicos colocando-os em posições de maior aproveitamento energético em relação aos raios solares, sendo os modelos por equacionamento da posição do Sol os mais precisos em relação ao seguimento do Sol. Entretanto, estes seguidores são suscetíveis ao fenômeno de sombreamento, que é prejudicial tanto por diminuir a geração de energia, como também pela possibilidade de danos aos painéis devido aos pontos quentes. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um protótipo de plataforma de seguimento de trajetória solar por equacionamento com dois eixos, mas que opere com controle em malha fechada para verificar a ocorrência de sombreamento e corrigir a posição das células fotovoltaicas, reduzindo assim as perdas. Os experimentos mostram que o protótipo desenvolvido obteve um aumento de 27,11% na corrente gerada e uma redução de 20,45% nas perdas de tensão para sombreamentos de 50% da área das células, quando comparado a uma célula fixa equivalente.

The solar energy is a clean and practicably inexhaustible resource and yet little used because of the expensive costs and low conversion efficiency. Sun trackers have been developed to improve the efficiency of energy generation of photovoltaic generators by putting them in positions with greater energy harnessing in relation with the sunbeams, being the models by equation of the sun position the more accurate ones in relation with the sun tracking. However, these trackers are susceptible to the shading phenomena, which is detrimental both by reducing the energy generation, as by the possibility of damage to the panels due the hot-spots. In this work was proposed the development of a prototype of a platform for sun tracking by equation with two axes, but operating in closed-loop control to verify the occurrence of shading and to correct the position of the photovoltaic cells, reducing the losses. The experiments show that the developed prototype obtained an increase of 27.11% in the generated current and a 20.45% reduction on losses by a 50% shaded area of the photovoltaic cells, when compared to an equivalent fixed cell.