Fase de montagem do protótipo!!
É possível fazer um comparativo, explorando nosso blog e
conferindo as fotos da primeira etapa...
Circuito com adição de alimentações variadas.
Primeiro teste.
- Parece funcionar perfeitamente!
domingo, 8 de novembro de 2015
domingo, 20 de setembro de 2015
Resumo: Nosso Projeto até aqui / Resume: Our project here
No primeiro semestre montamos um
carregador de celular a energia fotovoltaica, o qual foi utilizado: regulador
de tensão, capacitor eletrolítico, capacitor de poliéster, resistor, led,
conector USB, chave para ligar e desligar o conjunto, conector de fios para
placa, placa de circuito padrão para montar o conjunto e painel solar. Esses
componentes foram devidamente inseridos e soldados a placa formando um
circuito, alimentando a bateria de um celular com baixa corrente elétrica. Como
o painel solar já fornece a corrente continua não foi necessário utilizar
transformadores.
Neste segundo semestre, iremos
acrescentar ao circuito existente a possibilidade de obtermos várias formas de
carregar a bateria do celular. Iremos adicionar uma bateria de 9 volts e também
incorporar a função como a de um carregador convencional, ligando em uma tomada
127/220volts, possibilitando ao usuário carregar a bateria do celular em
qualquer hora e lugar, selecionando a forma como quer utilizar o carregador através
de uma chave de três posições. Assim, serão feitos estudos para o
dimensionamento e componentes a serem utilizados nesta nova etapa do projeto.
Em breve fotos do protótipo em
construção... aguardem!!!!
In the first half we set up a mobile phone charger photovoltaics, which
was used: voltage regulator, electrolytic capacitor, polyester capacitor,
resistor, LED, USB connector, switch on and off the set, wire connector for
board, card Standard circuit and to assemble the solar panel. These components
have been properly inserted and soldered to a circuit board forming, feeding
the battery of a mobile phone with low electric current. As the solar panel
already supplies power still was not necessary to use transformers.
In the second half, we will add to the existing circuit the possibility
of obtaining various ways to charge the phone battery. We will add a 9-volt battery
and also incorporate the function as a conventional charger by plugging into an
outlet 127 / 220V, allowing the user to charge the phone battery at any time
and place, selecting how you want to use the charger via a three position
switch. Thus, studies will be conducted for the design and components to be
used in this new stage of the project.
Soon photos of the prototype under construction ... wait !!!!
quinta-feira, 17 de setembro de 2015
Vejam o que achamos em nossas pesquisas, muito interessante!!
O Carregador
Um carregador simples consiste numa fonte que estabelece uma corrente em sentido contrário na célula, pilha ou bateria que deve ser recarregada. Como a resistência interna de uma bateria varia com a carga e normalmente é muito pequena, é preciso agregar à essa fonte algum dispositivo para limitar a um valor seguro a corrente de carga, conforme mostra a figura 7.
Nos carregadores mais simples, o que se tem é apenas um limitador de corrente com um valor que determine a corrente que no tempo indicado pelo fabricante consiga repor toda sua carga.
Veja que não devemos (e não podemos) fazer circular uma corrente excessiva no processo de recarga. Ao circular, a corrente não só repõe a energia na célula como também, devido à sua resistência elétrica, gera calor aquecendo a bateria.
O aquecimento excessivo pode ter conseqüências perigosas para a integridade da bateria indo desde o dano dos eletrodos e da própria substância química do eletrólito até a explosão da bateria pela formação de gases sob pressão!
Nas células recarregáveis de todos os tipos é indicada a corrente recomendada pelo fabricante para uma carga segura, conforme mostra a figura 8.
No entanto, as baterias modernas e os carregadores exigem mais cuidados do que simplesmente aplicar uma corrente no sentido inverso por certo tempo. Isso nos leva aos carregadores "inteligentes".
Carregadores Inteligentes
Para se obter uma carga mais rápida, mais eficiente (com menor gasto de energia) e que também prolongue a vida útil da célula, pilha ou bateria, são usados diversos recursos nos carregadores.
Assim, um primeiro recurso simples para a carga consiste em se utilizar o regime de corrente constante. Numa célula completamente descarregada a tensão nos seus terminais é baixa. Assim, ao aplicarmos a tensão do carregador, a diferença entre sua tensão e a da bateria é elevada. Isso faz circular uma corrente inicial elevada, conforme mostra a figura 9.
À medida que a bateria se carrega, a tensão nos seus terminais sobe se contrapondo à tensão do carregador. Com isso a corrente na bateria diminui gradualmente até que no final do processo ela é pequena. A curva de carga não é, portanto, linear, conforme mostra a figura 10.
Uma fonte de corrente constante faz circular uma corrente por uma carga com uma intensidade que independe da sua resistência ou da tensão que ela apresenta. Assim, o processo de carga de uma bateria com uma fonte de corrente constante se faz com a mesma intensidade do início ao final.
Outro recurso encontrado em alguns carregadores consiste na temporização automática. O carregador interrompe a corrente depois de um certo tempo programado, que é o especificado.
Mas os carregadores mais sofisticados são muito mais completos contendo recursos como o monitoramento constante da carga, da temperatura e outras características importantes da célula.
Monitorando a Carga
Diversos fabricantes de microcontroladores apresentam projetos de carregadores inteligentes de baterias que possuem recursos importantes. Estes recursos vão desde a adoção de regimes especiais para a carga em termos de tempo, como também a monitoração da tensão.
Assim, damos como exemplo a curva de carga de um carregador sugerido pela Texas, que o leitor interessado pode encontrar em artigo completo no site em MIC008, utilizando o microcontrolador MSP430
Veja que neste circuito, a corrente varia com o tempo no processo de carga completa.Seu funcionamento pode ser explicado da seguinte forma:
A capacidade de uma bateria é expressa como capacidade C, dada em mA-h. Por exemplo, uma bateria de 500 mAh tem uma taxa C de 500 mA. A correspondente da 1 C é 500 mA e a corrente de 0,1 C é de 50 mA.
Assim, levando em conta essa informação, a carga de uma bateria Li-Ion deve ser feita em três etapas:
* Carga lenta - uma pré-carga feita com uma corrente de 0,1 C.
* Carga rápida - uma carga com corrente constante feita com 1 C.
* Etapa de tensão constante
Durante a carga lenta, a bateria é carregada com uma corrente de 0,1 C. Isso vai ocorrer quando a bateria estiver com uma tensão menor do 2,5 V.
Algumas baterias de Nicad são recarregadas sem que haja necessidade de uma descarga completa, o que faz com que elas passem a apresentar o "efeito memória".
As baterias Li-Ion não têm esse problema, podendo ser totalmente carregadas antes de uma descarga total. Portanto, o procedimento de carga lenta raramente é empregado com esse tipo de bateria.
A carga rápida (com corrente constante e tensão constante) é a fase mais importante no processo com esse tipo de bateria. Muitas baterias Li-ion estarão plenamente carregadas com uma tensão de 4,1 V ou 4,2 V.
Assim, a bateria é carregada com corrente constante de 1 C até a tensão alcançar 4,1 V ou 4,2 V. O circuito mede continuamente a corrente de sensoriamento - a corrente num resistor sensor ligado em série (Rsense) ajustando o ciclo ativo do PWM com o Microcontrolador. Quando a tensão alcançar esse valor, o circuito passará a operar no modo de carga com tensão constante.
Quando isso acontece, o circuito passa a funcionar como uma fonte de tensão fixa de 4,1 V ou 4,2 V. Nesse ponto, a resistência interna da bateria começa a cair, o que exige uma compensação para manter a corrente abaixo de0,1 C.
Quando a bateria está completamente carregada, a maiort parte da energia será convertida em calor. Assim, uma sobrecarga pode causar um sobreaquecimento e até explosão. De qualquer forma, isso reduz a vida útil da bateria.
As baterias Li-Ion são extremamente sensíveis a sobrecarga, o que significa a necessidade de se controlar com precisão de 50 mA a tensão de 4,1 V ou 4,2 V do processo de recarga.
Alguns métodos permitem determinar quando uma bateria está completamente carregada. Esses métodos são:
* Durante o processo de carga com tensão constante, quando a corrente cai para 0,1 C a bateria se encontra completamente carregada.
* Determinar a temperatura da bateria de modo a se determinar quando começa a ocorrer o sobreaquecimento.
* Usar um método de temporização seguro. Quanto mais o tempo passar de um valor considerado ideal para a carga, a bateria poderá ser considerada completamente recarregada. (veja mais no artigo da Texas Instruments MIC008)
O Efeito Memória
O efeito-memória que pode aparecer em baterias recarregáveis (Nicad) de telefones sem fio, telefones celulares, e muitos outros aparelhos, sejam de tipos antigos quer sejam novas mas de marcas pouco recomendáveis é bastante desagradável.
Este efeito consiste no fato de que a bateria "memoriza" a carga adquirida no último processo de carga e não consegue ultrapassá-lo. Se a bateria, uma vez que seja, foi carregada com apenas uma pequena parcela de sua carga total, nas cargas seguintes ela não consegue mais adquirir a carga completa por mais tempo que a deixemos no carregador, conforme mostram as curvas da figura 12.
As baterias modernas, principalmente as usadas nos telefones celulares não possuem mais este efeito e podem ser carregadas com facilidade até o máximo em qualquer condição.
Existem também aquelas que podem ser recuperadas se, ao manifestarem o efeito memória, forem descarregadas completamente e depois submetidas a uma carga completa.
A descarga completa pode ser feita com sua ligação a um dispositivo de certo consumo como, por exemplo, uma lâmpada incandescente comum, conforme mostra a figura 13.
No entanto, para os casos em que este procedimento não resolve existe uma possibilidade interessante que é a base de nosso artigo.
COMO FUNCIONA
Quando a bateria não consegue mais ultrapassar certo valor de carga o que se pode fazer é forçar por um pequeno intervalo de tempo a passagem de uma corrente intensa através dela, o suficiente para "quebrar" o efeito-memória e a carga prosseguir.
É claro que isso não pode ser feito de modo descontrolado, pois uma corrente muito intensa pode danificar a bateria que então ficará irremediavelmente perdida.
Uma possibilidade é a explorada neste artigo e adotada por muitos técnicos: uma descarga de um eletrolítico de alto valor.
Temos então o circuito simples da figura 14 que consiste num "recuperador de baterias com efeito-memória" e que usa pouquíssimos componentes.
Quando ligamos o circuito em poucos segundos o capacitor de 2 200 µF se carrega com uma tensão da ordem de 16 volts (pico da tensão de 12 volts do transformador).
Pressionando S1 por um instante este capacitor se descarrega pela bateria "quebrando" a barreira imposta pelo efeito memória.
Para usar basta pressionar o interruptor algumas vezes em intervalos de 3 a 4 segundos (de modo a dar tempo para a carga do capacitor) e depois levar a bateria ao carregador normal.
Não deixe o interruptor pressionado por muito tempo nem utilize o procedimento muitas vezes.
Este procedimento também pode funcionar na recuperação de baterias que já não mais aceitam carga alguma.
É importante também manter o resistor de qualquer maneira no circuito, pois ele limita a corrente na bateria mesmo quando o interruptor é fechado.
Fonte:http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/2630-art448?showall=1&limitstart=
Um carregador simples consiste numa fonte que estabelece uma corrente em sentido contrário na célula, pilha ou bateria que deve ser recarregada. Como a resistência interna de uma bateria varia com a carga e normalmente é muito pequena, é preciso agregar à essa fonte algum dispositivo para limitar a um valor seguro a corrente de carga, conforme mostra a figura 7.
Um carregador simples de bateria - G1 e G2 são
ligados aos pólos da bateria e o resistor de 10 ohms serve como
limitador de corrente.
Nos carregadores mais simples, o que se tem é apenas um limitador de corrente com um valor que determine a corrente que no tempo indicado pelo fabricante consiga repor toda sua carga.
Veja que não devemos (e não podemos) fazer circular uma corrente excessiva no processo de recarga. Ao circular, a corrente não só repõe a energia na célula como também, devido à sua resistência elétrica, gera calor aquecendo a bateria.
O aquecimento excessivo pode ter conseqüências perigosas para a integridade da bateria indo desde o dano dos eletrodos e da própria substância química do eletrólito até a explosão da bateria pela formação de gases sob pressão!
Nas células recarregáveis de todos os tipos é indicada a corrente recomendada pelo fabricante para uma carga segura, conforme mostra a figura 8.
Nestas baterias a corrente de carga é normalmente
1/10 da capacidade (400 mA para uma bateria de 4000 mAh) e é indicado
seu valor para 16 horas. Para carga rápida, a corrente é maior.
No entanto, as baterias modernas e os carregadores exigem mais cuidados do que simplesmente aplicar uma corrente no sentido inverso por certo tempo. Isso nos leva aos carregadores "inteligentes".
Carregadores Inteligentes
Para se obter uma carga mais rápida, mais eficiente (com menor gasto de energia) e que também prolongue a vida útil da célula, pilha ou bateria, são usados diversos recursos nos carregadores.
Assim, um primeiro recurso simples para a carga consiste em se utilizar o regime de corrente constante. Numa célula completamente descarregada a tensão nos seus terminais é baixa. Assim, ao aplicarmos a tensão do carregador, a diferença entre sua tensão e a da bateria é elevada. Isso faz circular uma corrente inicial elevada, conforme mostra a figura 9.
À medida que a bateria se carrega a corrente através dela diminui
À medida que a bateria se carrega, a tensão nos seus terminais sobe se contrapondo à tensão do carregador. Com isso a corrente na bateria diminui gradualmente até que no final do processo ela é pequena. A curva de carga não é, portanto, linear, conforme mostra a figura 10.
Curva de carga para a tensão, numa bateria de carro
Uma fonte de corrente constante faz circular uma corrente por uma carga com uma intensidade que independe da sua resistência ou da tensão que ela apresenta. Assim, o processo de carga de uma bateria com uma fonte de corrente constante se faz com a mesma intensidade do início ao final.
Outro recurso encontrado em alguns carregadores consiste na temporização automática. O carregador interrompe a corrente depois de um certo tempo programado, que é o especificado.
Mas os carregadores mais sofisticados são muito mais completos contendo recursos como o monitoramento constante da carga, da temperatura e outras características importantes da célula.
Monitorando a Carga
Diversos fabricantes de microcontroladores apresentam projetos de carregadores inteligentes de baterias que possuem recursos importantes. Estes recursos vão desde a adoção de regimes especiais para a carga em termos de tempo, como também a monitoração da tensão.
Assim, damos como exemplo a curva de carga de um carregador sugerido pela Texas, que o leitor interessado pode encontrar em artigo completo no site em MIC008, utilizando o microcontrolador MSP430
Carga inteligente com o MSP430.
Veja que neste circuito, a corrente varia com o tempo no processo de carga completa.Seu funcionamento pode ser explicado da seguinte forma:
A capacidade de uma bateria é expressa como capacidade C, dada em mA-h. Por exemplo, uma bateria de 500 mAh tem uma taxa C de 500 mA. A correspondente da 1 C é 500 mA e a corrente de 0,1 C é de 50 mA.
Assim, levando em conta essa informação, a carga de uma bateria Li-Ion deve ser feita em três etapas:
* Carga lenta - uma pré-carga feita com uma corrente de 0,1 C.
* Carga rápida - uma carga com corrente constante feita com 1 C.
* Etapa de tensão constante
Durante a carga lenta, a bateria é carregada com uma corrente de 0,1 C. Isso vai ocorrer quando a bateria estiver com uma tensão menor do 2,5 V.
Algumas baterias de Nicad são recarregadas sem que haja necessidade de uma descarga completa, o que faz com que elas passem a apresentar o "efeito memória".
As baterias Li-Ion não têm esse problema, podendo ser totalmente carregadas antes de uma descarga total. Portanto, o procedimento de carga lenta raramente é empregado com esse tipo de bateria.
A carga rápida (com corrente constante e tensão constante) é a fase mais importante no processo com esse tipo de bateria. Muitas baterias Li-ion estarão plenamente carregadas com uma tensão de 4,1 V ou 4,2 V.
Assim, a bateria é carregada com corrente constante de 1 C até a tensão alcançar 4,1 V ou 4,2 V. O circuito mede continuamente a corrente de sensoriamento - a corrente num resistor sensor ligado em série (Rsense) ajustando o ciclo ativo do PWM com o Microcontrolador. Quando a tensão alcançar esse valor, o circuito passará a operar no modo de carga com tensão constante.
Quando isso acontece, o circuito passa a funcionar como uma fonte de tensão fixa de 4,1 V ou 4,2 V. Nesse ponto, a resistência interna da bateria começa a cair, o que exige uma compensação para manter a corrente abaixo de0,1 C.
Quando a bateria está completamente carregada, a maiort parte da energia será convertida em calor. Assim, uma sobrecarga pode causar um sobreaquecimento e até explosão. De qualquer forma, isso reduz a vida útil da bateria.
As baterias Li-Ion são extremamente sensíveis a sobrecarga, o que significa a necessidade de se controlar com precisão de 50 mA a tensão de 4,1 V ou 4,2 V do processo de recarga.
Alguns métodos permitem determinar quando uma bateria está completamente carregada. Esses métodos são:
* Durante o processo de carga com tensão constante, quando a corrente cai para 0,1 C a bateria se encontra completamente carregada.
* Determinar a temperatura da bateria de modo a se determinar quando começa a ocorrer o sobreaquecimento.
* Usar um método de temporização seguro. Quanto mais o tempo passar de um valor considerado ideal para a carga, a bateria poderá ser considerada completamente recarregada. (veja mais no artigo da Texas Instruments MIC008)
O Efeito Memória
O efeito-memória que pode aparecer em baterias recarregáveis (Nicad) de telefones sem fio, telefones celulares, e muitos outros aparelhos, sejam de tipos antigos quer sejam novas mas de marcas pouco recomendáveis é bastante desagradável.
Este efeito consiste no fato de que a bateria "memoriza" a carga adquirida no último processo de carga e não consegue ultrapassá-lo. Se a bateria, uma vez que seja, foi carregada com apenas uma pequena parcela de sua carga total, nas cargas seguintes ela não consegue mais adquirir a carga completa por mais tempo que a deixemos no carregador, conforme mostram as curvas da figura 12.
A terceira carga "memoriza" o nível da segunda carga e só vai até ele.
As baterias modernas, principalmente as usadas nos telefones celulares não possuem mais este efeito e podem ser carregadas com facilidade até o máximo em qualquer condição.
Existem também aquelas que podem ser recuperadas se, ao manifestarem o efeito memória, forem descarregadas completamente e depois submetidas a uma carga completa.
A descarga completa pode ser feita com sua ligação a um dispositivo de certo consumo como, por exemplo, uma lâmpada incandescente comum, conforme mostra a figura 13.
Fazendo a descarga completa de uma bateria.
No entanto, para os casos em que este procedimento não resolve existe uma possibilidade interessante que é a base de nosso artigo.
COMO FUNCIONA
Quando a bateria não consegue mais ultrapassar certo valor de carga o que se pode fazer é forçar por um pequeno intervalo de tempo a passagem de uma corrente intensa através dela, o suficiente para "quebrar" o efeito-memória e a carga prosseguir.
É claro que isso não pode ser feito de modo descontrolado, pois uma corrente muito intensa pode danificar a bateria que então ficará irremediavelmente perdida.
Uma possibilidade é a explorada neste artigo e adotada por muitos técnicos: uma descarga de um eletrolítico de alto valor.
Temos então o circuito simples da figura 14 que consiste num "recuperador de baterias com efeito-memória" e que usa pouquíssimos componentes.
Um "recuperador" de baterias de Nicad com problema de "efeito memória".
Quando ligamos o circuito em poucos segundos o capacitor de 2 200 µF se carrega com uma tensão da ordem de 16 volts (pico da tensão de 12 volts do transformador).
Pressionando S1 por um instante este capacitor se descarrega pela bateria "quebrando" a barreira imposta pelo efeito memória.
Para usar basta pressionar o interruptor algumas vezes em intervalos de 3 a 4 segundos (de modo a dar tempo para a carga do capacitor) e depois levar a bateria ao carregador normal.
Não deixe o interruptor pressionado por muito tempo nem utilize o procedimento muitas vezes.
Este procedimento também pode funcionar na recuperação de baterias que já não mais aceitam carga alguma.
É importante também manter o resistor de qualquer maneira no circuito, pois ele limita a corrente na bateria mesmo quando o interruptor é fechado.
Fonte:http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/2630-art448?showall=1&limitstart=
quinta-feira, 10 de setembro de 2015
De volta a mesa de projetos...
Em nosso primeiro semestre tínhamos em mente construir um
carregador de celular através de energia solar.
Ao decorrer do semestre construímos este projeto, e detectamos um problema, o qual deixamos a resolução para segundo.
Estando nós reunidos, começamos a discutir e relatar o
problema, que seria: a corrente elétrica não era cortada ao fim do
carregamento (pois sem isso a bateria do seu celular acabaria explodindo), e temos em mente
a melhoria do projeto, colocando um display para mostrar a porcentagem de carga da bateria.
Analisando estas mudanças a serem feitas vimos que ficaria
inviável fazê-las agora, pois iria ficar um projeto caro, com um péssimo designer
e pesado.
Seria um projeto que poderia ser feito sim, mas devido ao grau de dificuldade, o display ficará para os próximos semestres, mas implantaremos ainda neste, o corte da corrente elétrica quando a bateria chegar ao nível máximo de carga.
sábado, 6 de junho de 2015
Mostra dos Projetos Integradores
Depois de muitas dificuldades e aprendizados, na ultima segunda-feira, 01/06, foi o grande dia de exposição dos projetos concluídos, apresentação de banner e protótipo. Foi uma noite muito agradável, de muito aprendizado com troca de ideias entre alunos, professores e avaliadores.
Seguem fotos da exposição.
Esperamos que todos visitantes aproveitem essa ideia de alguma forma!
Em breve, novos projetos!
Seguem fotos da exposição.
Esperamos que todos visitantes aproveitem essa ideia de alguma forma!
Em breve, novos projetos!
domingo, 31 de maio de 2015
Demonstração do Protótipo Finalizado e em Funcionamento.
https://www.youtube.com/watch?v=zzkjGKZqHMk
Dia 01/06 estaremos expondo o protótipo na USF - Campus Itatiba.
Dia 01/06 estaremos expondo o protótipo na USF - Campus Itatiba.
quarta-feira, 27 de maio de 2015
Processos de Montagem e Testes - Imagens
Figura1. cicuito montado para teste com 5v/1w
Figura2. Pós soldagem de componentes.
Figura3. Cicuito montado para teste com placa 6v/3w
Figura 3.1. Cicuito montado para teste com placa 6v/3w
Figura 4. Placa Solar
Desenvolvimento - Fase de construção e montagem de protótipo
Após
ser finaliza a primeira fase do projeto, onde, recebemos o tema (Energia),
escolhemos o que fazer e nos deparamos como fazer, como alunos do primeiro
semestre é um grande desafio.
Já
com o projeto definido, após pesquisas e estudos, e com a lista de materiais e
os mesmos já adquiridos, partimos para a fase de montagem.
Foram
realizadas diversas reuniões (conforme cronograma) para discussão e realização
da montagem do protótipo. A princípio tudo caminhava muito bem, grupo
interagido e ambos os participantes comprometidos para a execução, em questão
de poucas horas todos os componentes do circuito estavam devidamente dispostos
e soldados na placa, era só começar os testes.
Com
o circuito em perfeito funcionamento sem carga, ou seja, sem um celular a
carregar, com uma saída de 4,5 volts, conectamos um celular para teste final e
verificamos que o celular não estava sendo carregado. Foi conferido todo o
circuito, todos os componentes estavam ligados de forma correta, o problema
estava na placa solar, recebemos um modelo de menor potência do que o
encomendado, segundo especificações da compra a placa solar deveria fornecer
6volts/3 watts e uma corrente de 500mA (segundo cálculo: corrente = Potência/Tensão)
suficiente para carregar a bateria. O modelo recebido fornecia 5volts/1watts e
200mA. Após a troca da placa solar o circuito funcionou normalmente e a bateria
foi carregada.
Exemplo
de comportamento de tensão e corrente elétrica durante o carregamento da
bateria.
Achamos importante compartilhar um pouco da dificuldade que encontramos, mesmo sendo um circuito muito simples com utilização especifica é necessária toda atenção nos processos, visando, futuramente, uma utilidade maior neste conceito de energia fotovoltaica, acreditamos ter traçado um caminho interessante e de possibilidades para novos projetos com os conceitos e experiência adquiridos.
Postaremos em breve link para vídeo para demonstração do protótipo em funcionamento.
domingo, 22 de março de 2015
Cronograma
Definição da Equipe: 09/02/2015
- Foi apresentado o tema geral do projeto (Energia), e formado as equipes.
- Criação de grupo em rede social e e-mail para comunicação dos integrantes.
Escolha do tema: 10/02/2015
- Discussão e definição do projeto (Energia solar fotovoltaica).
- Divisão de tarefas e exposição de ideias para o blog.
- Recursos usados - Rede social e e-mail.
Montagem do blog: 10/02/2015
- Montagem e configuração do Blog.
- Opiniões sobre blog criado.
- Consenso final.
Pesquisa sobre o tema: 25/02/2015
- Realização e pesquisa sobre equipamentos movidos a energia solar.
- Reunião no horário de intervalo.
- Definição de projeto a ser realizado - Carregador de bateria de celular a energia solar.
Definição da Lista de Materiais: 02/03/2015
- Pesquisa de preço e lojas de materiais eletrônicos.
- Pesquisa em sites de compra.
Conferência de materiais e atualização de dados no blog: 22/03/2015
Reunião na hora do intervalo: 25/03/2015
Inicio da Montagem: 13/04/2015
- Montagem de circuito em protoboard.
Elaboração dos Testes: 28/04/2015
- Montagem de protótipo
- Inicio e discussão para montagem e confecção de banner.
Ajustes: 06/05/2015
- Realização de testes
- Ajustes.
- Finalização de Banner
- Finalização de Banner
Ajustes: 14/05/2015
- Realização de testes
- Ajustes se for necessário.
- Finalização de Banner
- Encaminhar arquivo de Banner para gráfica.
- Finalização de Banner
- Encaminhar arquivo de Banner para gráfica.
Apresentação do Projeto: 01/06/2015
**Cronograma sujeito a alterações.
Sinopse do Projeto
Energia
Universidade São Francisco
Orientador:
Mauricio Fabbri
Autores:
Diogo Moreira- Engenharia da
Computação
Fábio
Augusto Machado- Engenharia Elétrica
Genilson
Gonçalves Araujo Santana- Engenharia Elétrica
Rafael
Fontana Silva- Engenharia da Computação
Projeto
Carregador Solar
Objetivo:
Montar um carregador solar de bateria para celular, a fim
de obter a praticidade entre a tecnologia e a energia solar, a qual encontra-se
em qualquer lugar.
Metodologia
e Resultados pretendidos:
O projeto que iremos apresentar une a ideia de construir um carregador
de bateria para celular a economia de energia e a tecnologia. Trata-se de um
equipamento portátil, que através de um pequeno painel fotovoltaico acoplado a
um circuito eletrônico irá transformar energia solar em energia elétrica para
recarregar a bateria do celular.
Com isto queremos facilitar e evitar momentos de stress devido a
falta de carga na bateria para usar o celular, e, também despertar a consciência
e o interesse das pessoas de forma geral sobre a necessidade de buscar cada vez
mais formas energia alternativa, uma vez que este é um tema em evidência em
nossas dias e que merece a atenção de todos.
Referências
Bibliográficas
Wikipédia.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar (acessado no dia 21/03 as 15:13).
http://www.mundoeducacao.com/geografia/energia-solar.htm
(acessado no dia 21/03 as 15:41).
web.unifil.br/eventos/simposio/pdf/resumo-simples(acessado
no dia 22/03 ás 19:10).
Lista de componentes, esquemas e componentes usados
Esquema elétrico com os componentes.
Trilhas (placa onde fica os componentes).
Componentes usados.
Lista de componentes usados:
1 Regulador de tensão de 5 V modelo 7805;
1 Capacitor eletrolítico de 100 uf / 58 V;
1 Capacitor de poliéster de 0.1 uf / 63 V;
1 Resistor de 150 ohms e 1/2 W;
1 Lede verde;
1 Conector USB fêmea;
1 Chave para liga e desliga o conjunto;
1 Placa de circuito padrão para montar o conjunto;
1 Painel solar de no minimo 6 Volts.
Introdução ao Projeto Integrador
Tema: Energia
Objetivos: Estudo e
confecção de protótipo de carregador de bateria para celular movido a energia
solar.
Para entendermos melhor o tema que abordaremos neste
projeto, é preciso definir alguns pontos:
Energia solar pode ser definida como a captação da energia
luminosa (e, de certo modo térmica) proveniente do sol, podendo sofrer
determinadas transformações resultando em energia aproveitável pelo homem.
Seja para aquecer a
água, gerar energia elétrica ou mecânica, a energia solar está entre as fontes
de energia renováveis mais abundantes em nosso planeta, que embora disponível
em grandes proporções, ainda são raros os países que utilizam essa energia em
larga escala.
O uso da energia
solar tem como uma de suas principais razões à serem utilizadas, a economia e
preservação de recursos naturais e meio-ambiente, pensando nisso como uma
realidade, e, unindo ao tema que nos foi apresentado (ENERGIA), este grupo se
une em pesquisa e estudo, com intenção de contribuir, mesmo que, inicialmente
de forma discreta, com a preservação do meio-ambiente através da utilização de
fontes de energia que não o comprometam.
Como citado acima a
energia solar esta disponível em larga escala, praticamente em todos os
lugares, assim também como a tecnologia, hoje em dia quem não possui um
celular, por exemplo? É algo praticamente indispensável.
O projeto que iremos apresentar, une todos estes conceitos.
A idéia de construir um carregador de bateria para celular surgiu da necessidade
de unir economia de energia e tecnologia. Trata-se de um equipamento portátil,
que através de um pequeno painel fotovoltaico acoplado a um circuito eletrônico
irá transformar energia solar em energia elétrica para recarregar a bateria do
celular.
Com isto queremos
facilitar e evitar momentos de stress devido a falta de carga na bateria para
usar o celular, e também despertar a consciência e o interesse das pessoas de
forma geral sobre a necessidade de buscar cada vez mais formas energia
alternativa, uma vez que este é um tema em evidência em nossas dias e que
merece a atenção de todos.
Fontes de pesquisa
para texto.
Energia Solar.
Wikipédia. http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar 21/03 as 15:13
ENERGIA SOLAR.
Disponivél em.http://www.mundoeducacao.com/geografia/energia-solar.htm 21/03 as
15:41
Introduction to
Integrator Project
Project
Theme: Energy
Objectives: Studies and development of a mobile
phone charger prototype that works with solar energy.
To understand better how this Project works,
you must set a few points:
Solar
energy can be defined as the capture of light energy (and somehow, thermal)
from the sun and may undergo certain changes resulting in usable energy by man.
Used to heat water, generate electrical or mechanical energy, solar
power is the more abundant on our planet among the renewable energy sources,
although it is available in large proportions, there are still a small number
of countries that use this energy on a large scale.
The use of solar energy has as one of its main
reasons to be used, the economy and preservation of natural resources and the
environment, thinking of it as a reality, and, uniting the theme we were shown
(ENERGY), this group unites research and study, with the intention of
contributing, even if initially discreetly with the preservation of the
environment through the use of energy sources that do not compromisse it.
As we
mentioned above the solar energy is widely available, practically everywhere,
like the tecnology, for exemple, Who doesn’t have a mobile phone nowadays? It's
something almost indispensable.
The project
that we are going to present unites all these concepts. The idea of
building a battery charger for mobiles aroses from the need to unite energy
savings and technology. It is a portable device, which through a small
photovoltaic panel coupled to an electronic circuit will transform solar energy
into electrical energy, recharging the phone battery.
By this we
facilitate and avoid times of stress due to lack of battery power to use the
phone, and also raise awareness and people's interest in general about the need
to look more and more for alternative energy forms, since this an evident issue
nowadays and this deserves everyone's attention.
Text to search
sources:
Solar Energy.
Wikipedia. http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar the 21/03 15:13
SOLAR ENERGY.
Available in. http://www.mundoeducacao.com/geografia/energia-solar.htm the
21/03 15:41
quarta-feira, 11 de fevereiro de 2015
Pesquisa sobre Energia solar fotovoltaica.
Em todo o mundo ocorre um aumento no interesse pelos sistemas fotovoltaicos, motivado principalmente pela redução dos custos das células solares e pelos crescentes problemas ambientais causados pelas formas tradicionais da geração de energia. O uso de sistemas fotovoltaicos no Brasil tem aos poucos ganhado espaço, principalmente em regiões onde o acesso a energia elétrica convencional é ainda economicamente inviável, porém, nada impede que seja aplicado nos locais com presença da energia elétrica.. Evitar excessos é um fator de grande importância a ser considerado no dimensionamento dos sistemas fotovoltaicos isto é, o uso dos equipamentos elétricos ou eletrônicos devem ser bem projetados, bem como, apresentar baixo consumo de energia. Assim, este artigo tem por objetivo apresentar as principais análises e cálculos que devem ser efetuados para um dimensionamento mais preciso do projeto fotovoltaico.
Palavras-chave: Dimensionamento, Energia Solar, Fotovoltaica, Projeto.
ABSTRACT
All over the world it has happened an increase in interest for photovoltaic systems, mainly motivated by cost reduction of solar cells and by the growing environmental problems caused by traditional forms of generating energy. The use of photovoltaic systems has slowly gained space, mainly in areas where the access to the conventional electrical energy is still economically unviable, however, it can be used also where conventional energy is extensively used, in order to make electricity bills less expensive. Avoiding excesses is an important factor to be considered in the photovoltaic systems dimensioning, the use of electrical and should present a low energy consumption. Therefore, the last of this paper is to show the main calculation and analysis that should be make in order to get a more precise dimensioning of the photovoltaic system.
1- Introdução
Atualmente, a principal característica do sistema elétrico brasileiro de potência é a utilização de grandes usinas, centralizando a geração de energia elétrica, com o transporte desta através de extensas redes de transmissão e distribuição. À medida que a demanda cresce, as concessionárias precisam ampliar o parque gerador e, adicionalmente, construir novas linhas de transmissão e distribuição. Porém, a adoção deste tipo de sistema como uma alternativa para atender o aumento de demanda resulta em alguns problemas, como o acréscimo das perdas nestas redes devido às longas distâncias entre os locais de geração e consumo. Neste sentido, tem surgido recentemente uma nova opção, denominada Geração Distribuída, na qual os geradores são situados próximos dos consumidores, oferecendo para as concessionárias um meio de aumentar a disponibilidade de energia localmente, eliminando o inconveniente do transporte desta para os centros consumidores. Além disso, esta nova alternativa de geração oferece algumas vantagens, como suporte de tensão através do fornecimento de energia reativa local, melhoria da qualidade de suprimento, redução das perdas, melhoria do fator de potência, liberação da capacidade e possibilidade de ilhamento para atendimento de carga local, melhoria na curva de carga, redução nos custos de expansão da rede e a prorrogação de novos investimentos para a construção de grandes usinas.
Outra vantagem importante é a produção de pequenos blocos de energia através de fontes renováveis, tais como pequenas centrais hidrelétricas (PCH's), geradores eólicos, células combustíveis, células fotovoltaicas, etc.
O aproveitamento deste tipo de energia, obtida através da transformação direta de recursos naturais como a força do vento, a energia hidráulica, a biomassa e a energia solar, tem sido uma importante opção na atual conjuntura mundial. No Brasil, este tipo de geração não é ainda muito utilizado devido em parte ao custo elevado [COCIAN LUÍS F., 2001]. Porém, com a crescente demanda global por energia e a importância do impacto das políticas energéticas sobre a sociedade e o meio ambiente, cria-se a necessidade de se optar por fontes de energia que possam abastecer a demanda de forma eficiente e sem agredir o meio ambiente, formando assim a base para um desenvolvimento sustentável. Assim, conversão solar fotovoltaica é cada dia mais cotada como meio de substituição aos métodos convencionais de geração de eletricidade, pois na época atual, em que problemas ambientais se agravam e as matérias primas se esgotam, torna-se insustentável a exploração continuada dos combustíveis fósseis.
1.1 - Vantagens e desvantagens de um sistema fotovoltaico
1.1.1 - Vantagens
- Gera energia mesmo em dias nublados;
- Gera energia de 12 volts (corrente contínua);
- Sistema Modular levíssimo; simples instalação, com fácil manuseio e transporte, podendo ser ampliado conforme sua necessidade;
- Grande vida útil, acima de 25 anos;
- Compatível com qualquer bateria; funcionamento silencioso;
- Manutenção quase inexistente;
- Não possui partes móveis que possam se desgastar;
- Não produzem contaminação ambiental.
1.1.2 - Desvantagens
- As células fotovoltaicas necessitam de tecnologia sofisticada para sua fabricação;
- Possuem custo de investimento elevado;
- O rendimento real de conversão de um modulo é reduzido (o limite teórico máximo numa célula de silício cristalino é cerca de 28%), face ao custo do investimento;
- Necessita de um armazenador de energia;
- Seu rendimento é dependente do índice de radiação, temperatura, quantidade de nuvens, dentre outros.
1.2 - Principais aplicações
- Eletrificação de residências;
- Telecomunicações;
- Suprimento de água potável e irrigação;
- Subestações energéticas;
- Refrigeração medicinal;
- Iluminação pública;
- Sinalização / bóias marítimas;
- Proteção catódica contra corrosão em tubulações;
- Cercas elétricas
2 - Configurações básicas de sistemas fotovoltaicos
Os sistemas fotovoltaicos podem ser classificados em três categorias principais, isolados, híbridos e conectados as redes. A aplicação de cada uma delas depende da disponibilidade dos recursos de energia nos locais onde os sistemas serão utilizados. Neste trabalho será tratado apenas dos sistemas fotovoltaicos isolados.
2.1 - Sistemas isolados
2.1.1 - Sistema CC isolado sem armazenamento de energia
Neste sistema, a carga CC encontra-se acoplada diretamente ao painel solar, logo, toda a energia elétrica produzida pelo painel é instantaneamente consumida. Um exemplo de uso para esta configuração é o acionamento de bombas d'água.
2.1.2 - Sistema CC isolado com armazenamento de energia
Num sistema com armazenamento de energia, é possível utilizar equipamentos elétricos CC independente de haver ou não geração de energia fotovoltaica no período de operação. Exemplos de aplicação, iluminação, TV, rádio, telefone, etc. Neste caso o uso de controladores de carga é comum visto que, devido as recentes tecnologias das baterias, tem-se exigido um melhor controle do processo de carga e descarga com objetivo de proporcionar um aumento de sua vida útil.
2.1.3 - Sistema CA isolado com armazenamento de energia
Esta configuração de sistema é semelhante ao sistema CC isolado com armazenamento de energia, porém, o diferencial é que a carga é alimentada em energia CA devendo, portanto, ser utilizado um inversor entre o painel e a carga. O inversor utilizado na geração da energia CA pode incorporar o controlador de carga com dispositivo eletrônico seguidor de máxima potência.
2.1.4 - Sistema CA isolado sem armazenamento de energia
Esta configuração de sistema é semelhante ao sistema CC isolado sem armazenamento de energia, porém, o diferencial é que a carga é alimentada em energia CA devendo, portanto, ser utilizado um inversor entre o painel e a carga. O acionamento de bomba d'água equipada com motor CA convencional é uma das aplicações.
2.2 - Equipamentos para um sistema fotovoltaico
No dimensionamento de um sistema autônomo de energia são analisados os geradores que são os fornecedores do insumo energético, os condutores que transmitem a energia (fios e cabos), os controladores de carga que regulam a voltagem do gerador e o estado de carga das baterias, os acumuladores (baterias) que armazenam a energia gerada para o aproveitamento futuro e os inversores que transformam a corrente contínua gerada em corrente alternada própria a utilização na maioria dos equipamentos eletrodomésticos.
2.2.1 - Gerador fotovoltaico
Os módulos fotovoltaicos são formados de células feitas principalmente de silício, um elemento capaz de absorver as partículas de fótons existentes nos raios solares e transformá-las em corrente elétrica contínua.
Uma célula individual, produz apenas uma reduzida potência elétrica, o que tipicamente varia entre 1 e 3 W, com uma tensão menor que 1 Volt. Para disponibilizar potências mais elevadas, as células são integradas, formando um módulo (ou painel). Ligações em série de várias células aumentam a tensão disponibilizada, enquanto que ligações em paralelo permitem aumentar a corrente elétrica. O mesmo ocorre para os painéis.
Os módulos fotovoltaicos são formados de células feitas principalmente de silício, um elemento capaz de absorver as partículas de fótons existentes nos raios solares e transformá-las em corrente elétrica contínua.
Os painéis de módulos fotovoltaicos podem ser instalados de três maneiras principais:
Montagem à superfície - Os módulos são montados num quadro de aço ou de alumínio fixado numa estrutura apropriada feito no telhado já pronto. Trata-se provavelmente da instalação de menor custo.
Montagem em cobertura - Os módulos são fixados diretamente nos caibros da cobertura. Em vez de estarem colocados no telhado, são colocados na sua estrutura: o custo excedente é parcialmente compensado pela economia de materiais de cobertura. Este tipo de instalação tem menos impacto visual do que os painéis à superfície.
Telhas solares - São mais caras do que os módulos clássicos, mas a diferença de preço é compensada pelo fato de não ser necessária a estrutura de montagem. As telhas apresentam um aspecto sóbrio e clássico e são fáceis de colocar. Além dessas principais, temos painéis adesivos que podem ser colados às parede e painéis semi-transparentes, usados em janelas.
2.2.2 - Acumuladores de energia
A função prioritária das baterias num sistema de geração fotovoltaico é acumular a energia que se produz durante as horas de luminosidade a fim de poder ser utilizada à noite ou durante períodos prolongados de mau tempo. Outra importante função das baterias é prover uma intensidade de corrente superior àquela que o dispositivo fotovoltaico pode entregar. É o caso de um motor, que no momento do arranque pode exigir uma corrente de 4 a 6 vezes sua corrente nominal durante uns poucos segundos. Normalmente o banco de baterias de acumuladores e os módulos fotovoltaicos trabalham em conjunto para alimentar as cargas. Durante a noite toda a energia pedida pela carga é fornecida pelo banco de baterias.
Em horas matutinas os módulos começam a gerar, mas se a corrente que fornecerem for menor que aquela que a carga exige, a bateria deverá contribuir. A partir de uma determinada hora da manhã a energia gerada pêlos módulos fotovoltaicos supera a energia média procurada, passando então a recarregar as baterias.
Utiliza-se principalmente baterias de 12V./150Ah. Recomenda-se o uso de baterias seladas de ciclos constantes, livres de manutenção. Baterias não devem ser instaladas diretamente sobre o solo ou piso: devem sempre ser assentadas sobre uma base plástica ou de madeira. Observar que o local esteja sempre livre de umidade e impurezas, e seja ventilado. Mantenha a bateria em local abrigado do sol e da chuva. A eficiência do sistema de energia solar depende diretamente da qualidade e do estado das baterias. Baterias velhas aceitam menos carga e ainda desperdiçam a energia de carga fornecida.
A capacidade de armazenagem de energia de uma bateria depende da velocidade de descarga. A capacidade nominal que a caracteriza corresponde de uma maneira geral a um tempo médio de descarga de 10 horas. Quanto maior for o tempo de descarga, maior será a quantidade de energia que a bateria fornece.
2.2.3 - Conversores
É um aparelho eletrônico que converte a energia elétrica DC em AC (corrente alternada) 110 ou 220 Volts, possibilitando a utilização dos eletrodomésticos encontrados no mercado. O controlador de carga otimiza o uso da Energia Fotovoltaica, protegendo a bateria contra sobrecargas e descargas excessivas, não permite a descarga total da bateria desconectando a carga, garantindo mais vida útil à bateria e protegendo o módulo evitando o retorno da energia.
Os tipos básicos de inversores são:
Inversor de onda senoidal - utilizado em sistemas ligados a rede elétrica "utility intertie". A maior parte das residências utiliza corrente alternada de 60Hz e 120 Volts. O inversor senoidal transforma a corrente direta do sistema FV (variando geralmente entre 12Vcd - 360Vcd) em 120 Vca, 60 Hz e sincroniza com a rede elétrica.
O Inversor de onda senoidal modificada - é semelhante ao anterior, porém não produz energia com a mesma qualidade e desta maneira não é aceito pela rede elétrica e seu uso fica restrito para os sistemas independentes e de custo inferior.
2.2.4 - Reguladores de tensão
É um aparelho eletrônico que protege as baterias de sobrecargas e descargas excessivas, prolongando sua vida útil. Existem diversos tipos de reguladores de carga. A concepção mais simples é aquela que envolve uma só etapa de controle. O regulador monitora constantemente a tensão da bateria dos acumuladores e fica definido ao especificar o seu nível de tensão (que coincidirá com o valor de tensão do sistema) e a corrente máxima que deverá manejar. Quando a referida tensão alcança um valor para o qual se considera que a bateria se encontra carregada (aproximadamente 14.1 Volts para uma bateria de chumbo ácido de 12 Volts nominais) o regulador interrompe o processo de carga. Isto pode ser conseguido abrindo o circuito entre os módulos fotovoltaicos e a bateria (controle tipo serie) ou curto-circuitando os módulos fotovoltaicos (controle tipo shunt). Quando o consumo faz com que a bateria comece a descarregar, portanto, a baixar sua tensão, o regulador reconecta o gerador à bateria e recomeça o ciclo.
No caso de reguladores de carga cuja etapa de controle opera em dois passos, a tensão de carga a fundo da bateria pode ser algo superior a 14,1 Volts. Para ilustrar com um exemplo simples, suponha-se que se tenha de alimentar uma habitação rural com consumo em 12 Vcc. E para isso se utilizem dois módulos fotovoltaicos. A corrente máxima destes módulos é Imp = 2,75 A e a corrente de curto-circuito Icc. = 3 A. Quando os módulos estão em paralelo a corrente total máxima que deverá controlar o regulador será I total = 2 x 3 A = 6 A. Considera-se a corrente de curto-circuito para contemplar a pior situação. O regulador a escolher, portanto, deverá estar concebido para trabalhar a uma tensão de 15 Volts (tensão de trabalho dos módulos) e manejar uma corrente de 6 A.
2.2.4 - Demais equipamentos
Em caso de painéis que não estão fixos no teto ocorre a necessidade de um suporte, que pode ser instalado no teto ou no chão. O uso do suporte é indispensável em casos que o painel é móvel. As caixas de passagens são necessárias para movimentação dos cabos, em solo, são de concreto, com tampa e sem fundo. È aconselhável que se use condutores de cobre, sendo que os rígidos são para utilização na rede e o condutor flexível de preferência tipo cabo flexível são os mais adequados para o sistema fotovoltaico. O condutor rígido não é recomendado para sistemas de corrente contínua, pois, são difíceis de se fazer emendas aos condutores flexíveis das derivações possíveis. Como carga, recomenda-se dispositivos de alto rendimento, como por exemplo, lâmpadas fluorescentes compactas PL que são até 80% mais econômicas e uma vida útil de aproximadamente 8.000hs.
3 - Análise para projeto
A fim de garantir um projeto econômico e funcional o projetista deve ser criterioso durante a avaliação do processo de escolha das varias combinações possíveis para atender da melhor forma as solicitações de carga. Conhecimento dos detalhes de funcionamento dos componentes é extremamente importante para que o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos seja feito de forma correta e cuidadosa, proporcionando um sistema eficiente, durável, sem causar qualquer tipo de risco a seus usuários. Para um bom dimensionamento é importante conhecer o valor da radiação solar existente na localidade de implantação do projeto, assim como a temperatura ambiente, pois a energia gerada é dependente das mesmas.
Um modo bastante conveniente de quantificar a energia solar acumulada no período de um dia é através do número de horas de insolação útil (ou sol pleno conforme algumas bibliografias). Esta grandeza reflete a quantidade de horas em que a energia solar irradiada permanece constante em 1000W/m2 (valor de referência considerado na determinação dos parâmetros elétricos dos painéis fotovoltaicos), ou seja, a energia total acumulada em um dia pode ser considerada como valor constante. Seja o exemplo em que a energia acumulada num dia é de 10kWh/m2, a insolação útil vale 10 horas por dia [ERGE T, 2001].
Existem bibliografias que trazem mapas de insolação do Brasil para cada mês do ano, como o Atlas solarimétrico do Brasil [FAE/UFPE, 1997] e o Atlas de Irradiação Solar de Brasil [LABSOLAR, 1998], porém, recomenda-se seu uso somente quando não é possível obter dados mais precisos. Informações sobre insolação podem também ser obtidas por meio do programa SUNDATA [CRESESB].
O desempenho das placas fotovoltaicas é bastante influenciado pela temperatura e pelo índice de radiação solar. Sendo que com a elevação do índice de insolação ocorre um aumento linear da corrente e logarítmico da tensão, os quais influenciaram proporcionalmente no aumento da potência máxima. Para a variação da temperatura, ocorre o contrário da insolação, à medida que se tem uma elevação da temperatura ambiente nota-se um decréscimo da potência máxima, devido a corrente permanecer praticamente constante e a tensão diminuir.
Quando o fabricante informa que a placa fornece determinada potencia, é baseado em testes para valores fixos de temperatura (25°C) e radiação (1000W/m2). Para melhor compreensão faz-se uma análise de uma placa de um determinado fornecedor [SHELL SOLAR] com potência de 50W. Onde variamos o valor da radiação e mantemos a temperatura constante, e posteriormente variamos a temperatura e mantivemos o valor da radiação. Cujos resultados estão nas figuras 5 e 6.
3.1 - Dimensionamento
3.1.1 - Cálculo do consumo das cargas
O consumo deve ser calculado com base diária considerando a sazonalidade semanal para cargas CA e CC. Consumo para cargas de corrente-contínua e corrente alternada:
onde:
Cons1= consumo para cargas de corrente-contínua,
Cons2= consumo para cargas de corrente alternada,
EfCon= eficiência do conversor DC-AC
ConsTotal= consumo total,
C1= coeficiente de segurança para perdas.
A eficiência do conversor gira em torno de 70 a 80% e segundo [BOILY, 1998] para um projeto preliminar de SF utiliza-se coeficiente de segurança de 20%.
3.1.2 - Valor da corrente e do ângulo de inclinação do painel
O ângulo de inclinação de um painel vai variar de acordo com o valor da latitude.
Trabalha-se com o conceito de insolação útil, que considera o número de horas em que o módulo está drenando uma máxima corrente a uma radiação de 1000W/m2.
onde:
PotInst = Potência instalada,
ConsTot= consumo total,
H = horas de Máxima radiação solar.
3.1.3 - Dimensionamento do banco de baterias
Para um bom dimensionamento é necessário saber a capacidade de armazenamento ou reserva das baterias (kWh) e a amplitude de descarga das mesmas (%). Para isso é necessário que se conheça e analise dados de varias baterias.
onde:
Bat= reserva de baterias,
ConsTot= consumo total,
D= número de dias independentes,
AmpDesc= amplitude de descarga,
EfCon= eficiência do conversor.
Para passar para Ah basta:
onde:
Bat (Ah)= reserva da bateria em Ah,
Vn= tensão nominal da bateria.
3.1.4 - Determinação dos painéis fotovoltaicos
Para se determinar o número de painéis é necessário verificar se os mesmos serão colocados em série ou em paralelo.
- Em série:
onde:
Ms= número de painéis em série,
Vcarga= tensão da carga,
Vpainel= tensão do painel
- Em paralelo:
onde:
Mp= número de painéis em paralelo,
Icarga= corrente da carga,
Ipainel= corrente do painel.
Assim o número de módulos é dado por:
A área que os módulos vão ocupar é calculada multiplicando a área de cada módulo pelo número de módulos.
5 - Conclusão
Para que o dimensionamento de um sistema fotovoltaico seja mais preciso é necessário não somente avaliar o índice de radiação solar, mas também levar em consideração a temperatura do local, o que ainda não tem sido analisado na maioria dos projetos. O projetista deve ser criterioso na especificação dos equipamentos para garantir um projeto econômico e funcional. O desenvolvimento matemático e critérios de avaliação desenvolvidos irão auxiliar o projetista na verificação da viabilidade de se implantar em um determinado local um sistema fotovoltaico, baseando no índice de radiação e da temperatura local, cujos dados podem ser coletados por aparelhos de medição ou obtidos em mapas de insolação, obtendo-se assim características do desempenho das placas, assim como efetuar cálculos para dimensionar os equipamentos à serem utilizados, baseado no tipo de configuração e da carga solicitada pelo consumidor.
http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=MSC0000000022004000200020&lng=pt&nrm=iso
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