Este documento descreve um projeto para desenvolver um sistema embarcado de captação solar com mecanismos automáticos de rastreamento solar para maximizar a absorção de energia. O sistema usará um microcontrolador para calcular continuamente a posição do sol com base na localização geográfica e hora, e posicionar motores para acompanhar o sol ao longo do dia.

1. Controlador de Captação Solar
Ícaro Cavalcante Dourado
Universidade Estadual de Feira de Santana
Engenharia da Computação

2. Cenário

Aumento do consumo energético mundial

Escassez de fontes de energia

Impacto ambiental das técnicas de obtenção tradicionais
– Queima de combustíveis
– Hidroelétricas

3. 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

4. Descrição do Projeto
Objetivo Geral:
Desenvolver sistema embarcado de captação solar
baseado em mecanismos automáticos de rastreamento
Ações:
Especificação de hardware
Entrada de parâmetros de configuração
Determinação contínua da posição do Sol
Mecanismo posicionador

5. Rastreamento solar
Posição é calculada (VS determinada)
Ângulos de elevação e deslocamento (Zenith e Azimute)
calculados em função de:
Posição geográfica em latitude e longitude
Data e hora local

6. 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.

7. Especificação de hardware
Requisitos básicos:
Co-projeto software-hardware
Sistema micro-controlado autônomo
Interfaceamento serial com computador (para entrada e
saída)
Acionamento de motores para posicionamento de placa
de captura
Relógio externo dedicado
Solicitação de reconfiguração pelo usuário

8. Especificação de hardware (cont.)
Componentes:
Microcontrolador: ATMEGA8
Comunicação serial: MAX232
Relógio digital: DS1302
Posicionamento: 2 motores de passo
Componentes auxiliares: resistores, transistores,
diodos, pushButton

10. 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

11. 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

13. Referências
Blanco-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.

14. 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.