DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE CONTROLE PARA UM RASTREADOR SOLAR DE ALTA PRECISÃO

Autores

  • Antônio Carlos Fernandes de Negreiros Universidade Federal de Pernambuco
  • Olga de Castro Vilela Universidade Federal de Pernambuco
  • Elielza Moura de Souza Barbosa Universidade Federal de Pernambuco
  • Naum Fraidenraich Universidade Federal de Pernambuco

DOI:

https://doi.org/10.59627/cbens.2016.1891

Palavras-chave:

solar, sistema de controle, rastreador de alta precisão

Resumo

A utilização de sistemas solares com concentração com a finalidade de ampliar a quantidade de energia incidente em uma superfície absorvedora, tanto em uma conversão fotovoltaica ou térmica, requer o emprego de rastreadores. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada para operar um rastreador solar de dois eixos com desvios menores que 0,1°. O sistema controle utiliza um algoritmo de alta precisão para computar a localização do Sol, caso a superfície absorvedora esteja desalinhada em relação à posição solar, o controle do equipamento atua na movimentação da estrutura mecânica do rastreador para realizar o alinhamento. Na medição do posicionamento da estrutura mecânica são utilizados dois encoders instalados nos eixos das posições zenital e azimutal. O sistema de controle foi desenvolvido com um controlador lógico programável (CLP) que em conjunto com um sistema supervisório são responsáveis por toda a parte lógica do controle do equipamento. Foram realizados vários ensaios para avaliar o desempenho do rastreio. Em todos os experimentos os resultados foram satisfatórios. Para a aquisição dos dados, foi desenvolvido um banco de dados que atua em conjunto com o sistema supervisório. Na medição dos desvios angulares entre a estrutura do rastreador e os raios do Sol foi desenvolvido um sensor de apontamento, que tem o objetivo que detectar a condição de desalinhamento. O resultado encontrado com o sensor desenvolvido mostrou que o sistema de controle manteve o rastreador com desvio inferior ao estipulado (0,1°) durante a maior parte do tempo (91,25% das medições) em que foi analisado. O sistema de controle desenvolvido utilizou apenas tecnologia nacional no seu desenvolvimento.

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Biografia do Autor

Antônio Carlos Fernandes de Negreiros , Universidade Federal de Pernambuco

Departamento de Energia Nuclear Grupo de Fontes Alternativas de Energia

Olga de Castro Vilela , Universidade Federal de Pernambuco

Departamento de Energia Nuclear, Grupo de Fontes Alternativas de Energia

Elielza Moura de Souza Barbosa, Universidade Federal de Pernambuco

Departamento de Energia Nuclear, Grupo de Fontes Alternativas de Energia

Naum Fraidenraich , Universidade Federal de Pernambuco

Departamento de Energia Nuclear, Grupo de Fontes Alternativas de Energia

Referências

Blanco-Muriel, M., Alarcon-Padilla, D.C., Lopea-Moratalla, T., Lara-Coira, M. Computing the solar vector. Solar Energy 70 (5), 431–441, 2001.

Duffie, J. A.; Beckman, W. A. Solar engineering of thermal processes. 2ª ed. New York: Wiley-Interscience, 1991.

Feuermann, Daniel; Gordon, Jeffrey M.; Huleihil, Mahmoud, Solar fiber-optics mini-dish concentrators: first experimental results and field experience. Solar Energy, Israel, v. 72, n. 6, 2002.

Grena, Roberto.Na algorithm for the computation of the position. Solar Energy 82, 462 – 470.

Gallagher, J. J. Nonimaging optics in solar energy. Morgan & Claypool, 2008.

Kambezidis, H. D., PapanikolaoU, N. S.Solar Position and Atmospheric Refraction, Solar Energy 44, 143-144 (1990).

Mavromatakis, F., Franghiadakis, Y., 2008. A highly efficient novel azimuthal heliotrope. Solar Energy, Vol.82, PP.336-442.

Melo, J.M.D. Desenvolvimento de um sistema para medir simultaneamente radiações global, difusa e direta. Tese apresentada na Faculdade de Ciências Agronômicas de BotucatuUNESP, 1994.

Michalsky J. J. (1988). The astronomical almanac’s algorithm for approximate solar position (1950–2050).Solar Energy 40(3), 227–235.

Monteiro, Flávio A. M.; Desenvolvimento de um sistema de controle de baixo custo para rastreador solar. 2007. (Mestrado em Tecnologias Energéticas e Nucleares) – Departamento de Energia Nuclear, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2007.

Naidoo, P., Brooks, M.J. e Van Niekerk, T.I. Intelligent control and tracking of a solar parabolic trough. In: African Control Congress, 1., 2003, África do Sul, Annals, Cidade do Cabo: Universidade da Cidade do Cabo, 2003.

Negreiros, A. C. F. Desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada para um rastreador solar. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Energéticas e Nucleares (PROTEN), 2013.

Oliveira, Carlos A. A.; Desenvolvimento de um protótipo de rastreador solar de baixo custo e sem baterias. 2007 (Mestrado em Tecnologias Energéticas e Nucleares) – Departamento de Energia Nuclear, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2007.

Pedrosa Filho, M. H. O., Vilela ,O. C., Fraidenraich ,N. Avaliação da influencia dos desvios óticos e de rastreamento na concentração de um coletor parabólico linear. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente Vol. 14, 2010.

PedrosA Filho, M. H. O. Simulação e análise de sistemas de alta concentração de radiação solar. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Energéticas e Nucleares (PROTEN), 2010.

Pitman, C. L.; Vant-HulL, L. L., Errors in locating the sun and their effect on solar intensity predictions.Meeting of American Section of the International Solar Energy Society, Denver, p 701-706, 1978.

Poulek, V. ; Libra, M.New Solar Rastreador. Solar Energy Materials and Solar Cells Vol. 51: 113- 120, 1998.

Poulek, V.; Libra, M. A very simple solar rastreador for space and terrestrial applications. Solar Energy Materials&Solar Cells Vol.60: 99-103, 2000.

Rabl, A. Active solar collectors and their applications. New York: Oxford University Press, 1985.

Reda, I., AndreaS, A., 2004.Solar position algorithm for solar radiation applications. Solar Energy 76 (5), 577–589.

SPencer, J.W.Fourier series representation of the position of the sun. Search 2, 172 (1971).

Walraven, R.Calculating the position of the Sun. Solar Energy 20, 393-397 (1978).

Wilkinson, B. J.An improved FORTRAN program for the rapid calculation of the solar position, Solar Energy 27, 67 (1981).

Wilkinson, B. J. The effect of atmospheric refraction on the solar azimuth, Solar Energy 30, 295 (1983).

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Publicado

2016-12-13

Edição

Seção

Anais