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TÍTULO: ANÁLISE DE RENDIMENTO ENERGÉTICO DE PAINEL FOTOVOLTAICO MÓVEL
 
CATEGORIA: CONCLUÍDO
 
ÁREA: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
 
SUBÁREA: Engenharias
 
INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE BRAZ CUBAS - UBC
 
AUTOR(ES): SERGIO HAJIME YAMAZAKI, WESLEY NOLASCO FERREIRA DE PINHO, JOHAN GABRIEL
OLIVEIRA SILVA
 
ORIENTADOR(ES): ANTONIO CARLOS DA CUNHA MIGLIANO
 
RESUMO 
Atualmente, as fontes geradoras de energia convencionais, vem sendo saturadas por 
conta da demanda conectada à matriz energética brasileira. Este fenômeno incentiva-
nos a desenvolver novas tecnologias, que nos permita gerar energia de forma limpa 
e sem causar impactos ao meio ambiente. O Brasil é um pais com grande potencial 
de geração de energia limpa, por conta de grande incidência de luz solar e de ventos, 
mais precisamente na região litorânea do nordeste. Segundo o levantamento da 
ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica), a geração de energia no Brasil é com-
posta por 8,56% Biomassa; 8,71% Eólica; 14,81% Combustível Fóssil; 60,84% Hí-
drica; 1,15% Nuclear; 4,72% Importada; e somente 1,20% Solar. Este trabalho tem 
como objetivo realizar um estudo sobre o controle de placas fotovoltaicas móveis, a 
fim de se obter melhor incidência de luz solar em sua superfície, e consequentemente 
melhor eficiência energética. 
Palavras chave: Placa fotovoltaica; Matriz energética; Energia solar. 
 
INTRODUÇÃO 
Mais da metade energia elétrica consumida pela matriz energética brasileira é obtida 
atrvés das usinas hidrelétricas, pelo fato de o Brasil ser privilegiado por contar com 
muitas bacias hidrográficas, e consequentemente, grande potencial hídrico. 
Porem, a ideia de que as usinas hidrelétricas geram energia limpa e sem impactos 
ambientais não é uma realidade. Para construção dos reservatórios, é necessário o 
desmatamento de grandes áreas, causando impactos ao ecosistemas presente nesta 
regiao. Nessas áreas inundadas, a natureza se transforma, espécies de peixes 
desaparecem, o clima muda, outros animais fogem para refúgios secos, arvores e 
vegetação apodrecem debaixo da inundação, resultando na emissão de gases, sem 
falar nas pessoas que residem nessas áreas e são obrigadas a começar suas vidas 
do zero em outro lugar. 
Se levarmos em consideração outras fontes de energia como a nuclear e a termica, 
mesmo com os impactos citados acima a hidrica sobressai diante dessas duas. Os 
reatores nucleares oferecem um risco hambiental muito mais, o vazamento de 
material radioativo pode causar serios riscos aos solo, águas, fauna, flora e etc. As 
termoelétricas basicamente utilizam o gas natural ou carvão para aquecer as caldeiras 
que geram o vapor que gira as turbinas, essa queima lança gases causadores do 
efeito estufa na atmostera. 
 “Toda extração de energia da natureza traz algum impacto. Mesmo a energia eólica 
(que usa a força do vento), que até parece inofensiva, é problemática. Quem vive 
embaixo das enormes hélices que geram energia sofre com o barulho, a vibração e a 
poluição visual, além de o sistema perturbar o fluxo migratório de aves, como acontece 
na Espanha”, afirma o engenheiro Gilberto Jannuzzi, da Universidade Estadual de 
Campinas (Unicamp). 
A energia solar, é o meio alternativo e renovável que causa bem menos impacto que 
as hidrelétricas, porém é economicamente inviável, por contar com componentes 
extremamente caros, sem falar que não contam com a mesma eficiencia energética, 
pois não garantem fornecimento suficiente á grandes centros urbano, levando em 
consideração quantidade de potencia instalada. 
Por conta desses desafios surgiu a ideia de se construir um sistema capaz de controlar 
o movimento de placas fotovoltaicas, a fim de se obter o melhor aproveitamento da 
luz solar ao longo de todo o dia e, consequentemente uma melhor eficiencia 
energética desses sistemas. 
 
METODOLOGIA 
Para criar o monitoramento da angulação solar e o controle de atuadores em relação 
a esta angulação, foi desenvolvido uma estrutura que pudesse identificar alguns 
ângulos chave para que o rendimento elétrico em placas fotovoltaicas seja mais 
eficaz, projeto mecanico na Fig.1. Tendo isto em mente um protótipo foi desenvolvido 
para que as estruturas fotovoltaicas sejam direcionadas para que o feixe de luz do sol 
possa estar perpendicular, ou próximo de perpendicular, em relação a superfície da 
placa fotovoltaica. 
A parte mecanica foi desenvolvida na plataforma Autodesk 3ds Max 2018. Esta 
estrutura foi impressa em 3D utilizando a impressora 3d da UBC ( Universidade Braz 
Cubas). 
O controle do protótipo é efetuado por um micro controlador atmega. Este controle irá 
acionar dois servos motores que estão ligados em uma plataforma de fixação para 3 
placas fotovoltaicas , interligadas na configuração paralela. Esta armação possibilita 
a modulação do ângulo das placas em relação ao sol, para que o feixe de luz solar 
seja perpendicular, ou o mais próximo do ângulo de 90°, em relação a superfície da 
placa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2. Eixos da estrutura movel, com seus respectivos limites de rotação. 
O sistema de sensoriamento utiliza de 4 sensores LDR que assumem um certa 
resistência elétrica na presença de luz. O Fig. 3. abaixo mostra a resistencia elétrica 
de um LDR perante a luz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3. 
Resistencia do Light Dependent Resistor (LDR) em relação a quantidade de lux nele. 
Os sensores seram responsaveis por informar o microcontrolador onde está 
posicionada a luz, para que as placas fotovoltaicas sempre finquem voltadas para a 
fonte de luz. A estutura de apoio dos LDRs efetua uma sombra sobre os sensores que 
estão opóstos ao feixe que a fonte de luz envia sobre esta estrutura. Exemplo da 
esturtura do sensoriamento na Fig. 4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4. Fonte de luz influenciando um LDR para que o sistema seja orientado 
Como visto na Fig. 4, o ponto de luz que incide em um ( ou dois maximo) Sensor 
fotossensível é localizado pelo valor em Ohm que o sensor dará. No caso o sensor 
LDR2 esta com a maior resistencia, induzindo a leitura do micro contreolador a 0 em 
sua respectiva porta. Os outros sensores recebem mais sombra que luz, levando o 
valor de suas resistencia a um valor menor que o de LDR2. Sendo assim o sistema 
ira tender a girar em direção ao LDR2, até que todos os resistores fotossensíveis 
tenham a mesma resistencia. 
O circuito de interface capaz de realizar a transdução da resistencia fornecida pelo 
sensor LDR em tensão de 0 a 5 volts, que é o renge de leitura das portas anallógicas 
do microcontrolador, é o divisor de tensão. O circuito consiste em um resistor de 10kΩ 
com um de seus terminais conectado ao potencial 0V (GND), o outro terminal do 
mesmo, é conectado á entrada analógica do microcontrolador e a um dos terminais 
do sensor LDR, o outro terminal do sensor é conectado á alimentação 5V (VCC). 
Conforme ocorre a variação de incidencia de luz sob a superficie do sensor, o mesmo 
tem o seu valor de resistencia alterado, ocasionando uma variação de tensão na porta 
analógica do microcontrolador. A seguir na Fig.5. 
Pode-se observar um exemplo do circuito de interface citado abaixo. 
 
Circuito de Interface Divisor de Tensão na Fig. 5. 
 
RESULTADOS 
Realizamos o teste em um ambiente com luz artificial (LED SMD do smartphone com 
luminancia em torno de 1400 a 1500 Lux) para calibrar o equipamento, e obter 
diferentes dados. 
Os dados colhidos não podem ser comparados com dados retirados de fonte de luz 
natural, pelo fato da luminosidade adquirida naturalmente e artificial serem diferentes 
em relação aos fótons emitidos (no caso o sol). 
Em um ambiente fechado e com uma fonte de luz artificial, executamos 5 ensaios, 
para que possamos ter uma base de como aplicaremos esse projeto em ambiente 
aberto com fonte de luz natural. A seguir demonstraremos graficamente o comporta-mento da absorção de luz da placa fotovoltaica estacionada. A grandeza utilizada esta 
em volts. 
 
Gráfico 1 
 
O eixo horizontal representa a taxa de amostragem em milissegundos, e a barra ver-
tical mostra a grandeza medida em volts. Os dados do Gráfico 1 estão representados, 
em quantidade, a seguir: 
1 - Com o ambiente totalmente sem fonte de luz, visualizamos dados através do mon-
itor serial no software arduino que esta variando entre, aproximadamente 0,14v à 
0,20v. 
2 - Com ambiente claro e com um ponto de luz ambiente artificial (lâmpada 9W LED 
de 40 a 50 Lux), visualizamos dados que variam entre 3,05v à 3,15v. 
3 - Com ambiente escuro, porem com uma fonte de luz (LED do smartphone) á 0º 
horizontalmente em relação a placa fotovoltaica, visualizamos dados que variam entre 
3,72v à 3,86v. 
4 - Com ambiente escuro, porem com uma fonte de luz (LED do smartphone) á 45º 
em relação a placa fotovoltaica, visualizamos dados que variam entre 4,27v à 4,30v. 
5 - Com ambiente escuro, porem com uma fonte de luz (LED do smartphone) á 90º 
em relação a placa fotovoltaica, visualizamos dados que variam entre 4,60v à 4,66v. 
 
 
 
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CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Os estudos de novas tecnologias no que diz respeito ao tema de alternativas 
renovaveis para a geração da energia elétrica, é de suma importacia para o 
desenvolvimento tecnolológico, economico e preservação ambiental. 
O Brasil dispoem de inumeros recursos naturais que favorecem a exploração desses 
estudos, como grande incidencia de ventos nas regiões litorêneas nordestinas, grande 
incidencia de luz solar o ano todo, por estar localizado próximo aos trópicos e grande 
potencial hídrico por conta de suas bacias e rios. Condições que motivaram a escolha 
do tema a ser explorado neste artigo. 
Os resultados apresentados demostram que a movimentação das placas, a fim captar 
o melhor ângulo de incidencia de luz solar, proporcionou um ganho em relação as 
mesmas na posição fixa, buscando a melhor eficiencia energética. 
Os dados obtidos nos motiva a continuar essa pesquisa a fim de alcançar melhores 
resultados, no que diz respeito a tipos de placas fotovoltaicas, materiais com o qual 
as mesmas são confecionadas, descoberta de novos materias que proporcionem 
melhores propriedades elétricas ao produto e etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
[1] Qual O Impacto Ambiental da Instalção de Umas Hidrelétrica? Disponível em: 
<https://super.abril.com.br/mundo-estranho/qual-o-impacbiental-da-instalacao-de-uma-
hidreletrica/>. Acesso em: 13 de Abril de 2019. 
 
[2] Conheça os Impactos Ambientais das Hidrelétricas. Disponível em: 
<https://www.energiapura.com/impactos-das-hidreletricas/> Acesso em: 13 de Abril de 2019. 
 
[3] Matriz Energética e Elétrica. Disponível em: <http://epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-
energetica-e-eletrica>. Acesso em 13 de Abril de 2019. 
 
[4] Matriz de Energia Elétrica. Disponível em: 
<http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm>. 
Acesso em: 03 Abril de 2019. 
 
[5] Servo Motor: Veja Como Funciona e Quais os Tipos. Disponível em: 
<https://www.citisystems.com.br/servo-motor/>. Acesso em: 05 mai. 2019. 
 
[6] A Melhor Direção do Painel Solar Fotovoltaico. Disponível em: 
<https://www.portalsolar.com.br/a-melhor-direcao-do-painel-solar-fotovoltaico.html>. 
Acesso em: 05 mai. 2019. 
 
[7] INSTITUTO NEWTON C, BRAGA. Como Funciona Os Sensores Fotoeletricos. Dis-
ponível em: < http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/4883-art644>. 
Acesso em maio, 2019. 
 
[8] WIKIPÉDIA. LDR. Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/LDR>. Acesso em 
maio, 2019. 
 
 
 
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