Desenvolvimento de sistema de controle e instrumentação de protótipo de concentrador de energia solar fotovoltaica e térmica com um grau de liberdade

Abstract

Realizou-se, neste trabalho, a construção de um concentrador solar tipo linear fresnel com quinze espelhos planos, projetado para refletir os raios solares diretos para um absorvedor, com doze células fotovoltaicas presas a um duto de ar, que resfria as células e, ao mesmo tempo, aproveita o calor dispersado que seria desperdiçado. Construiu-se, também, uma bancada de instrumentação para uso em projetos CPV/T e CSP. A bancada de instrumentação, também chamada de bancada solar, contava, ao final deste trabalho, com um datalogger e dezesseis sensores, sendo oito termopares, uma termorresistência, um sensor de umidade relativa, dois piranômetros, um divisor de tensão para mensuração de tensões até 10 V nas células fotovoltaicas, um sensor de corrente, um anemômetro e um inclinômetro digital para ajuste manual dos espelhos do concentrador. A bancada também conta com um driver de motor de passo, um Arduino Uno e toda a eletrônica necessária para receber sinal de até quatro potenciômetros nas entradas analógicas do Arduino. Foi elaborado um algoritmo de localização da posição do sol em azimute e elevação e de predição do horário local de alvorada, meio-dia e pôr-do-sol, além de outro algoritmo que faz a predição da posição dos espelhos com base na localização do sol no céu. Por último, foram elaborados dois esquemas de controle do posicionamento para o motor de passo, sendo um em malha aberta e um em malha híbrida, mesclando aspectos da malha aberta e da malha fechada.