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CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
VANDERLAN DE SOUZA ALMEIDA
O USO DA ENERGIA SOLAR COMO FONTE DE ENERGIA NA PROPULSÃO DE PEQUENAS EMBARCAÇÕES.
MANAUS
2015
VANDERLAN DE SOUZA ALMEIDA
O USO DA ENERGIA SOLAR COMO FONTE DE ENERGIA NA PROPULSÃO DE PEQUENAS EMBARCAÇÕES.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica ao Centro Universitário Luterano de Manaus da Universidade Luterana do Brasil.
Orientador: Prof. João Cláudio Ferreira Soares
MANAUS
2015
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
CDU ...
Biblioteca Martinho Lutero / Setor de Processamento Técnico / Manaus – AM Bibliotecária Moara Costa CRB11 - 875
Autor: Vanderlan de Souza Almeida
Título: O uso da energia solar como fonte de energia na propulsão de pequenas
embarcações.
VANDERLAN DE SOUZA ALMEIDA
O USO DA ENERGIA SOLAR COMO FONTE DE ENERGIA NA PROPULSÃO DE PEQUENAS EMBARCAÇÕES.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção
do título de Bacharel em Engenharia Mecânica ao Centro Universitário Luterano de
Manaus da Universidade Luterana do Brasil
Aprovado em: _______/______/______.
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________ Prof. João Cláudio Ferreira Soares (Orientador)
CEULM / ULBRA
_______________________________________ Prof. .........................................
CEULM / ULBRA
_______________________________________ Professor ................................................
CEULM / ULBRA
Esse exemplar corresponde à versão final da monografia aprovada.
“A engenharia da vida foi bem arquitetada, porém, o homem não consegue desligar a máquina demolidora por achar que possui um conhecimento maior”!
(Jader Armadi)
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, pois sem ele não teria forças pаrа
alcançar meus objetivos.
Agradeço a minha família pela paciência e carinho,
meus professores, especialmente ao meu
Orientador, aos nobres colegas e amigos qυе me
incentivaram para conclusão deste trabalho.
O verdadeiro vitorioso anda só, mais em meio a
tantas batalhas nos tornamos verdadeiros guerreiros
de luz. Obrigado!
ALMEIDA, Vanderlan de Souza. O uso energia solar como fonte de energia na propulsão de pequenas embarcações. 2015. Centro Universitário Luterano de Manaus, Universidade Luterana do Brasil, Manaus, 2015.
RESUMO Este estudo tem por finalidade demonstrar um estudo de caso a respeito do uso de energia solar na propulsão de pequenas embarcações, através do dimensionamento de um sistema fotovoltaico. Tal estudo justifica-se não só pela conservação do meio ambiente, bem como para atender a necessidade de abastecimento de embarcações em locais remotos e distantes das redes de eletricidade convencionais. Para fundamentar teoricamente o que se propõe, foi feita uma busca em fontes de autores da área da Engenharia e Mecânica. Foram incluídos ainda, de fontes secundárias, revisões literárias e estudos de campo de caráter exploratório. Como resultado, pode-se verificar que no Brasil, mesmo com uso de aquecedores solares, a produção de energia solar ainda é pequena. Entretanto, à mesma tem demonstrado potencial elevado de economia de eletricidade, visto que nosso país vem a ser um dos mais ricos do mundo no que se diz respeito à incidência de raios solares. Concluindo que apesar dos custos elevados para construção do protótipo, percebeu-se que é possível, assim como válido a propulsão de pequenas embarcações por meio de energia solar fotovoltaica. Palavras-chave: Energia Solar - Propulsão – Embarcação – Sistema Fotovoltaico.
ALMEIDA, Vanderlan de Souza. Using solar energy as an energy source for the propulsion of small boats. 2015. Lutheran University Center of Manaus, Lutheran University of Brazil, Manaus, 2015.
ABSTRACT
This study aims to demonstrate a case study on the use of solar energy in the propulsion of small boats through the design of a photovoltaic system. Such a study is justified not only for environmental conservation, as well as to meet the needs of craft supplies in remote and far from conventional power grids. To theoretically support what is proposed, a search was made in sources of authors of the Engineering and Mechanical area. They've even included secondary sources, literature reviews and exploratory field studies. As a result, it can be seen that in Brazil, even with use of solar heaters, production of solar energy is still small. However, the same has shown high potential for electricity savings, since our country has become one of the richest in the world as it relates to the incidence of sunlight. Concluding that despite the high costs for construction of the prototype, it was realized that it is possible, as well as valid propulsion of small boats through photovoltaic solar energy. Keywords: Solar Energy - Propulsion - Boat - Photovoltaic System.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Corte esquemático de módulo fotovoltaico ................................................ 19
Figura 2: Ligação dos painéis em pararelo ............................................................... 20
Figura 3: Ligação dos Painéis em Série .................................................................... 20
Figura 4: Estrutura de uma Bateria de chumbo-ácido selada.................................... 25
Figura 5: Gráfico da relação entre a profundidade média de descarga durante um
ciclo e o nunero de ciclo ............................................................................................ 26
Figura 6: Motor CC e Motor CA ................................................................................. 31
Figura 7: Fundo chato ............................................................................................... 36
Figura 8: Fundo Redondo ......................................................................................... 36
Figura 9: Fundo em V ................................................................................................ 37
Figura 10: Casco em Tunel ....................................................................................... 37
Figura 11: Fluxograma do sistema.............................................................................41
Figura 12: Motor sport Phantom 54lbs.......................................................................42
Figura 13: Chave seletora de velocidade do motor....................................................43
Figura 14: Tabela de corrente de descarga (A) a 25Cº..............................................45
Figura 15: Gráfico de profundidade de descarga.......................................................46
Figura 16:Potencial anual médio no Brasil.................................................................47
Figura 17: Controlador modelo VIEWSTAR 50Ah......................................................49
Figura 18: Voadeira....................................................................................................50
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Tensões características de células e baterias de chumbo-ácido ............. 25
Tabela 2 - Tensões caracteristicas de células e bateriais de níquel-cádmio ............. 27
Tabela 3 - As caracteriscas básicas do motor elétrico...............................................42 Tabela 4 - Consumo aproximado de carga/hora em velocidade continua.................43 Tabela 5 - Consumo total...........................................................................................44 Tabela 6 - Ficha Técnica do modulo fotovotaico Yingli.............................................46 Tabela 7 - Componentes selecionado para o sistema...............................................52 Tabela 8 - Resultado das analise do motor elétrico Phanton.....................................52 Tabela 9 - Resultado do consumo total em cinco horas............................................53 Tabela 10 - Resultado da analise da bateria Moura modelo F12 f220......................53 Tabela 11 - Resultado da analise do painel fotovoltaico Yingli .................................53 Tabela 12 - Resultado da analise do controlador modelo VIEWSTAR 50Ah............53 Tabela 13 - Vantagens e desvantagens.....................................................................54
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 11 2. REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................... 12 2.1. CONCEITUANDO ENERGIA SOLAR ................................................................ 14
2.1.1. Tipos de energia solar ........................................................................... 15 2.1.2. Aproveitamento da energia solar no Brasil .......................................... 17
2.2. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS .......................................................................... 18 2.3. COMPOSIÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICA ............................................... 18
2.3.1. Módulo Fotovoltaico ............................................................................... 20 2.3.2. Módulos associados em série e paralelo...............................................21 2.3.3. Características elétricas dos módulos .................................................. 21 2.3.4. Fatores que afetam as características elétricas do módulo ............... 22 2.3.5. Dimensionamento de um módulo fotovoltaico .................................... 22
2.4. TIPOS DE BATERIAS ........................................................................................ 23 2.4.1. Bateria de chumbo-ácido ....................................................................... 24 2.4.2. Bateria de niquel cádmio ........................................................................ 26 2.4.3. Características ideais para uso de baterias em sistemas fotovoltaicos ............................................................................................................................ 27 2.5. TIPOS DE CONTROLADORES DE CARGA E DESCARGA ..................... 28 2.5.1. O que é um controlador de carga e descarga ...................................... 28 2.5.2. Como funciona um controlador de carga ............................................. 29 2.5.3. Dimensionamento para o sistema ......................................................... 30
2.6. MOTOR ELÉTRICO ........................................................................................... 30 2.7. EMBARCAÇÃO .................................................................................................. 34
2.7.1. Tipos de embarcações ........................................................................... 34 2.7.2. Tipo de cascos ........................................................................................ 35 2.7.3. Escolha do tipo de casco ....................................................................... 38
2.8. TIPOS DE SISTEMAS DE PROPULSÃO .......................................................... 38 2.8.1. Sistemas a vapor..................................................................................... 38 2.8.2. Sistemas a diesel .................................................................................... 38 2.8.3. Sistema diesel elétrico ........................................................................... 39 2.8.4. Turbinas a gás ......................................................................................... 40
3. ANÁLISE DO DISPOSITIVO ................................................................................ 41 3.1 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA............................................................41 3.2 MOTOR SELECIONADO...............................................................................42 3.3 BATERIA SELECIONADO............................................................................44 3.4 DIMENSIONAMENTO DO MÓDULO FOTOVOLTAICO...............................46 3.5 CONTROLADOR DE CARGA SELECIONADO............................................49 3.6 EMBARCAÇÃO SELECIONADA..................................................................50 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES...........................................................................52 CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................55 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................56
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1. INTRODUÇÃO
Este estudo tem como proposta, o uso de energia solar na propulsão de
pequenas embarcações, onde o combustível mais usado é fosseis. Que por sua vez,
vem trazendo problemas de degradação ao meio ambiente, e tem-se agravado
ainda mais nas ultimas décadas, com a emissão de dióxido de carbono na
atmosfera.
Nas últimas décadas, o aproveitamento da energia solar para aplicações
diversas tem sido bastante destacado, especialmente em países tropicais e
subtropicais, como o Brasil, que dispõem de condições excelentes de radiação solar
ao longo do ano, esta é uma fonte energética renovável e que produz menos
impacto ambiental, e ainda está disponível por todo o território nacional de forma
ilimitada (HOHM, 2003).
No Estado do Amazonas, a maioria dos municípios são acessados por vias
fluviais, todavia, muitos são inacessíveis por barcos de grande escala deixando
muitas comunidades isoladas, principalmente na época da seca. Época esta, em
que o combustível se torna ainda mais caros para abastecer os motores das
pequenas embarcações, dificultando ainda mais a vida dos moradores destes
municípios.
Deste modo, buscando solucionar a problemática encontrada, este estudo
propõe o uso da energia solar como fonte de energia na propulsão de pequenas
embarcações. De acordo com Hohm (2003), um barco propulsionado por energia
solar é formador por um conjunto de subsistemas e elementos que tornam possível
a captura da energia elétrica gerada pelos painéis fotovoltaicos e seu
armazenamento em elementos armazenadores específico.
Assim sendo, será utilizado sistema placas de energia solar fotovoltaica que
será a principal receptora de energia, onde devido o material composto na mesma
será transformado em energia elétrica, e será armazenado em bateria e controlada a
carga e descarga por controlador e transmitido ao motor elétrico, transformado em
trabalho. Para obter a melhor otimização da geração de energia em função do
consumo apresentado pelo sistema completo, tem-se como grande desafio do
projeto proposto a monitoração do ponto de máxima potência dos painéis
fotovoltaicos (FREITAS, 2008; RUTHER, 1999).
12
2. REFERENCIAL TEÓRICO
No desenvolvimento da revisão bibliográfica, esta pesquisa aborda temas
como: energia solar e suas propriedades, os tipos de energia solar existentes; o uso
deste tipo de energia no Brasil e sistemas fotovoltaicos; módulo fotovoltaico;
controlador de carga e descarga; motor elétrico; embarcação; sistema de propulsão,
dentre outros.
2.1. CONCEITUANDO ENERGIA SOLAR
Nas últimas três décadas, o aproveitamento da energia solar para aplicações
diversas tem sido bastante destacado, especialmente em países tropicais e
subtropicais, como o Brasil, que dispõem de condições excelentes de radiação solar
ao longo do ano. As experiências visando a utilização de energia solar para diversos
fins datam de tempos remotos. A história registra que, no século I, Herão de
Alexandria já havia construído um dispositivo para bombeamento de água
empregando o calor do sol como fonte térmica (MATOSSO, 2006).
Vivemos rotineiramente em contato com a fonte mais expressiva de energia de nosso planeta, e quase nunca consideramos sua importância como solução para nossos problemas de suprimento energético, sem poluir nem ameaçar nosso meio socioambiental. A energia solar é a fonte alternativa ideal, especialmente por algumas características básicas: é abundante, permanente, renovável a cada dia, não polui nem prejudica o ecossistema e é gratuita (RODRIGO, 2002, p. 03).
A ideia de utilizar a energia solar remonta aos tempos antigos. Alguns
historiadores acreditam que Arquimedes incendiou navios romanos concentrando
sobre eles raios solares refletidos por espelhos. Em 1774, Lavoisier, famoso químico
francês, construiu um forno solar com uma lente de aproximadamente 1,5 m de
diâmetro e conseguiu obter a temperatura de 1700°C. Durante as décadas de 1870
e 1880, John Ericsson, engenheiro sueco-americano, propôs um sistema para
transformar a energia solar em mecânica. Um dos dispositivos teria produzido mais
de um cavalo-vapor métrico (746W) por 9,5m² de superfície coletora (RODRIGO,
2002).
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A pesquisa moderna sobre uso da energia solar teve início durante a década
de 1930. É dessa época a invenção de uma caldeira movida a energia solar, criação
do físico norte americano Charles G. Aboot, e o início dos programas solares
Godfrey Cabot, na Universidade de Harvard e no Instituto de Tecnologia de
Massachusets, ambos nos Estados Unidos. Em 1954, os Laboratórios Bell
Telephone criaram a bateria solar. Nesse mesmo, cientistas especializados em
energia solar construíram, ainda nos EUA, a Associação para aplicação da Energia
Solar, com o objetivo de pesquisar meios de aproveitar a energia do sol (RODRIGO,
2002).
Em meados da década de 1970, a escassez de petróleo e gás natural
estimulou nos EUA esforços para obter, com a energia solar, uma fonte produtora de
força realmente funcional. Em 1974, o Congresso norte-americano aprovou a lei
sobre pesquisa e desenvolvimento da energia solar. A lei autorizava um programa
nacional e pesquisa da energia solar, a fim de desenvolver sistemas mais efetivos
para captar, concentrar e armazenar a energia do Sol. Esses sistemas deveriam
assegurar o uso econômico da energia solar na calefação e refrigeração das
habitações e edifícios de escritórios e facilitar aos engenheiros a construção de
usinas destinadas a converter a energia solar em eletricidade para uso industrial
(RODRIGO, 2002).
No Brasil, embora a geração e energia solar ainda seja pequena, incluindo a
utilizada em aquecedores solares, tem demonstrado o potencial de economia de
eletricidade, visto que o nosso país é um dos mais ricos no mundo em incidência de
raios solares (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2012).
As aplicações práticas da energia solar podem ser divididas em dois grupos:
energia solar fotovoltaica, processo de aproveitamento da energia solar para
conversão direta em energia elétrica, utilizando os painéis fotovoltaicos e a energia
térmica (coletores planos e concentradores) relacionada basicamente aos sistemas
de aquecimento de água (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2012).
As vantagens da energia solar ficam evidentes, quando os custos ambientais
de extração, geração, transmissão, distribuição e uso final de fontes fósseis de
energia são comparados à geração por fontes renováveis, como elas são
classificadas (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2012).
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2.1.1. Tipos de energia solar
São 3 os tipos de energia solar existentes (NEOSOLAR, 2006):
Energia solar térmica: Nestes sistemas, a energia é captada através de
painéis solares térmicos, também chamados de coletores solares. São os
sistemas mais simples, econômicos e conhecidos de aproveitar o sol, sendo
utilizados em casas, hotéis e empresas para o aquecimento de água para
chuveiros ou piscinas, aquecimentos de ambientes ou até em processos
industriais. Os painéis são simples e têm a função de transferir o calor da
radiação solar para a água ou óleo que passa por dentro deles para então ser
utilizado como fonte de calor;
Energia solar fotovoltaica: Estes sistemas são capazes de gerar energia
elétrica através das chamadas células fotovoltaicas. As células fotovoltaicas
são geralmente montadas em módulos ou painéis solares fotovoltaicos e são
capazes de transformar a radiação solar diretamente em energia elétrica
através do chamado “efeito fotovoltaico”, presente em alguns materiais, sendo
o mais utilizado o silício;
Energia termos solar ou energia solar concentrada: Os sistemas termos
solares produzem inicialmente calor, através de um sistema de espelhos (ou
concentradores) que concentram a radiação solar, e só então transformam
este calor em energia elétrica. Não deixam de ser um tipo de energia solar
térmica, porém o seu propósito final é gerar energia elétrica. Este é o tipo
menos difundido de energia solar devido ao alto custo e complexidade.
Comparando os três sistemas, a energia solar térmica é a mais eficiente e
econômica, sendo, porém, restrita a energia térmica que não é capaz de acender
uma lâmpada, por exemplo. Já a energia fotovoltaica é muito versátil e confiável,
sendo utilizada até mesmo em satélites. Sua principal desvantagem é o alto custo,
apesar da constante queda de preços. Uma segunda desvantagem é a dificuldade
de armazenar a energia. Finalmente, a energia solar concentrada que também tem
restrições devido ao alto custo, é mais adequada para grandes instalações. Por
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outro lado, ela une vantagens da energia solar térmica, por possibilitar a
armazenagem do calor, enquanto também apresenta a versatilidade da energia
elétrica (NEOSOLAR, 2006).
2.1.2. Aproveitamento da energia solar no Brasil
No Brasil, embora a geração de energia solar ainda seja pequena, estima-se
que a produção gere anualmente cerca de 20 milhões de megawatts-hora de
eletricidade, o suficiente para abastecer 15 mil residências de dois cômodos. Ainda é
pouco, visto que o nosso país é um dos mais ricos no mundo em incidência de raios
solares. Alguns municípios do Nordeste, como Petrolina (PE), Floriano (PI) e Bom
Jesus da Lapa (BA), por exemplo, recebem intensidade de luz solar comparável à
registrada em Dongola, no Sudão, o ponto do planeta onde o Sol incide com maior
potência (BRITO, 2004).
Segundo alguns pesquisadores, falta ainda uma política para tornar esse
potencial acessível à população. Ampliar a utilização da energia solar é um dos
objetivos do Programa de Desenvolvimento Energético de Estados e Municípios,
dirigido pelo governo federal, e que já instalou mais de 2 mil sistemas de captação
em comunidades espalhadas pelo país. O projeto prioriza setores como eletrificação
de escolas, iluminação pública, postos de saúde e sistemas de bombeamento de
água. Antes, muitos deles eram abastecidos com geradores a óleo diesel (BRITO,
2004).
Mas, consciência ecológica para o consumo de energias limpas e necessidade
de abastecer locais remotos, distantes das redes de eletricidade convencionais, não
são os únicos fatores de incentivo à energia solar. A descoberta de novas
tecnologias, mais racionais e baratas, estão fazendo despencar o custo destes
sistemas. Enquanto em 1984 era preciso gastar 10 dólares para gerar 1 watt de
potência elétrica a partir de energia solar, hoje gasta-se cerca de 3 dólares. Para
uma residência média de dois dormitórios, por exemplo, situada a 3km da rede
elétrica convencional, é mais barato instalar painéis solares do que puxar a linha
elétrica. A energia solar está se tornando cada vez mais competitiva em relação às
hidrelétricas e a tendência é que esse custo de produção diminua ainda mais
(ZAMPERIN, 2009).
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Por estes motivos, cientistas da Universidade Federal de Pernambuco
continuam trabalhando duro nos testes de um painel solar inédito no mundo, capaz
de gerar o dobro da energia elétrica com a mesma quantidade de coletores de um
equipamento convencional. Ele tem concavidades na forma de prismas, com
espelhos que concentram os raios solares, antes dispersos na placa plana. Além
disso, um sistema de sensores, acoplado a um microprocessador e a um motor, faz
o equipamento acompanhar o deslocamento do Sol. Testado no campus da
universidade, o coletor poderá fornecer energia elétrica a 16 moradias ao mesmo
tempo, abastecimento antes possível somente através de painéis individuais. Já
engenheiros da PUC do Rio de Janeiro desenvolvem uma geladeira solar que
produz 5kg de gelo por dia. Ela pode ser útil em colônias de pescadores ou em
postos de saúde isolados para conservar vacinas (RODRIGO, 2002).
Limpa e ecologicamente correta, a energia solar também pode fazer uma boa
diferença no bolso do consumidor. Em Belo Horizonte, substituir o chuveiro elétrico
virou moda. O aparelho, que consome muita energia e aumenta o preço da conta no
fim do mês, está sendo trocado por água aquecida pelo calor da luz solar. Na capital
mineira, 250 sistemas coletivos de médio e grande porte, capazes de aquecer acima
de 2 mil litros de água por dia, instalados em condomínios de luxo, hotéis e
hospitais, somam-se às cerca de mil residências que adotaram o sistema de
aquecimento individual. As contas de luz caíram entre 30% e 40%. Um dos maiores
coletores solares da cidade, com mais de 804m² de área, foi instalado no Motel
Dallas. Lá, todas as 92 suítes têm banheiras de hidromassagem e chuveiros
alimentados por água aquecida pelo Sol (RODRIGO, 2002).
O melhor indício de que a energia solar veio para ficar, foi dado pela Shell, a
maior companhia petrolífera do planeta. A empresa prevê que, até o ano de 2050,
metade da energia usada no mundo virá de fontes renováveis, como luz solar,
ventos, biomassa e água corrente. Entre essas alternativas ao petróleo, ao gás, ao
carvão (fontes esgotáveis) e à energia nuclear, a energia solar está entre as mais
promissoras. Os números indicam que esse mercado cresce 14% ao ano e a Shell
pretende investir 500 milhões de dólares para expandir sua capacidade de produção
de células fotovoltaicas (coletores). Assim, até 2005, a poderosa multinacional
pretende deter 10% do mercado (OSIS, 2007).
Os números são realmente impressionantes! No estágio atual de
desenvolvimento, cada metro quadrado de coletor solar instalado permite
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economizar 55kg de gás liquefeito de petróleo (GLP) por ano ou 66 litros de diesel
por ano ou evitar a inundação de cerca de 56m² para a geração de energia elétrica
ou ainda eliminar o consumo anual de 215kg de lenha. A natureza agradece (OSIS,
2007).
2.2. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
No início da década de 1990, com os avanços adicionais da tecnologia e a
significativa redução nos seus custos, além das urgências de ordem ambiental, a
conversão fotovoltaica teve as suas aplicações ampliadas e inseriu-se
crescentemente no mercado mundial (SCENERGIA, 2014).
A radiação solar pode ser diretamente convertida em energia elétrica, por meio
de efeitos da radiação (calor e luz) sobre determinados materiais, particularmente os
semicondutores (ANEEL, 2014).
Os sistemas fotovoltaicos são sistemas de energia elétrica que convertem a luz
emitida pelo sol em energia elétrica de forma limpa e confiável sem consumo de
combustível fóssil, liquido ou gasoso. A conversão ocorre no painel fotovoltaico e
resultado do movimento de 71 elétrons entre as bandas de valência e condução
gerando uma diferença de potencial e dando origem a uma corrente elétrica
(ANEEL, 2014).
A energia elétrica fornecida pelo painel é armazenada em baterias sobre
supervisão do controlador de carga. Na grande maioria dos casos para que essa
energia armazenada seja consumida necessita-se de um circuito inversor o qual tem
a função de converter corrente contínua em corrente alternada (PINHO e GALDINO,
2014).
Entre esses, destacam-se os efeitos termoelétrico e fotovoltaico. O efeito
fotovoltaico decorre da excitação dos elétrons de alguns materiais na presença da
luz solar (ou outras formas apropriadas de energia). Entre os materiais mais
adequados para a conversão da radiação solar em energia elétrica, os quais são
usualmente chamados de células solares ou fotovoltaicas, destaca-se o silício
(PINHO e GALDINO, 2014).
Um sistema fotovoltaico não precisa do brilho do Sol para operar. Ele também
gera eletricidade em dias nublados, entretanto, a quantidade de energia gerada
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depende da densidade das nuvens. Devido à reflexão da luz do Sol, dias com
poucas nuvens podem resultar em mais produção de energia do que dias
completamente claros (ANEEL, 2014).
Atualmente, o Ministério de Minas e Energia desenvolve vários projetos para o
aproveitamento da energia solar no Brasil, particularmente por meio de sistemas
fotovoltaicos de geração de eletricidade, visando ao atendimento de comunidades
rurais e/ou isoladas da rede de energia elétrica e ao desenvolvimento regional
(MINISTÉRIO MINAS E ENERGIA, 2014).
Esses projetos atuam basicamente com quatro tipos de sistemas: i)
bombeamento de água, para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura; ii)
iluminação pública; iii) sistemas de uso coletivo, tais como eletrificação de escolas,
postos de saúde e centros comunitários; e iv) atendimento domiciliar. Entre outros,
estão as estações de telefonia e monitoramento remoto, a eletrificação de cercas, a
produção de gelo e a dessalinização de água (MINISTÉRIO MINAS E ENERGIA,
2014).
Na tecnologia de conversão fotovoltaica existem impactos ambientais
importantes em duas fases: na fase da produção dos módulos, que é uma tecnologia
intensiva em energia; e no fim da vida útil, após 30 anos de geração, no momento do
de comissionamento da planta, quando parte é reciclada e o restante disposto em
algum aterro sanitário. (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2012).
2.3. COMPOSIÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICA
2.3.1. Módulo Fotovoltaico
O módulo fotovoltaico é a unidade básica de todo o sistema. O módulo é
composto por células conectadas em arranjos produzindo tensão e corrente
suficientes para a utilização da energia (PINHO e GALDINO, 2014).
É indispensável o agrupamento em módulos já que uma célula fornece pouca
energia elétrica, em uma tensão em torno de 0,4 Volts no ponto de máxima potência.
A densidade de corrente é da ordem de 30 mA /cm2. Adicionalmente a célula
apresenta espessura muito reduzida, necessitando de proteção contra esforços
mecânicos e fatores ambientais (PINHO e GALDINO, 2014).
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O número de células conectadas em um módulo e seu arranjo, que pode ser
série e/ou paralelo, depende da tensão de utilização e da corrente elétrica desejada.
Deve ser dada cuidadosa atenção às células a serem reunidas, devido às suas
características elétricas (SANTANA, 2014).
A incompatibilidade destas características leva a módulos “ruins”, porque as
células de maior foto corrente e foto voltagem dissipam seu excesso de potência nas
células de desempenho inferior. Em consequência, a eficiência global do módulo
fotovoltaico é reduzida (PINHO e GALDINO, 2014).
Figura 1: Corte esquemático de módulo fotovoltaico
Fonte: PRIEB. 2002.
2.3.2. Módulos associados em série e paralelo
De acordo com Pinho e Galdino (2014), a conexão em série dos dispositivos
fotovoltaicos é feita de um terminal positivo de um módulo a um terminal negativo de
outro, e assim por diante. Quando a ligação é série (isto é idêntico para células,
módulos e painéis) as tensões são adicionadas e a corrente não é afetada, ou seja:
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Figura 2: Ligação dos Painéis em Série
Fonte: Pinho e Galdino. 2014.
Dispositivos conectados em paralelo compreendem ligações de terminais
positivos juntos e terminais negativos juntos. A conexão em paralelo causa a adição
das correntes enquanto que a tensão continua a mesma (PINHO e GALDINO,
2014).
Figura 3: Ligação dos painéis em pararelo
Fonte: Pinho e Galdino. 2014.
21
2.3.3. Características elétricas dos módulos
Geralmente, a potência dos módulos é dada pela potência de pico expressa na
unidade (Wp)1. Entretanto, nem sempre este é o melhor caminho para comparação
entre diferentes tipos de módulos. Em certos casos, o que realmente importa é como
um módulo pode carregar uma bateria mais rapidamente. Isto é decidido pela
corrente que o módulo pode gerar diferentes condições (MANUAL SOBRE
TECNOLOGIAS, PROJECTO E INSTALAÇÃO, 2004).
Assim sendo os parâmetros são características elétricas de um módulo
precisam ser entendidos para que se possa selecionar o tipo de módulo apropriado
para cada sistema em particular. Ou seja, a voltagem de circuito aberto (Voc.)
máxima tensão que um dispositivo pode entrega sob condições determinadas
radiação e de temperatura, correspondendo a circulação de corrente nula e,
consequentemente a potência nula (MANUAL SOBRE TECNOLOGIAS, PROJECTO
E INSTALAÇÃO, 2004).
2.3.4. Fatores que afetam as características elétricas do módulo
Os principais fatores que influenciam nas características elétricas de um painel
são a intensidade luminosa e a temperatura das células. A corrente gerada nos
módulos aumenta linearmente com o aumento da Intensidade luminosa. A condições
padrão para plotagem das curvas características dos módulos é definida para uma
radiação solar 1000W/m² e temperatura de 25°C na cédula. O aumento da
temperatura na cédula faz com que a eficiência do módulo caia, baixando assim os
pontos de operação para potência máxima gerada (ABRAÃO, 2011).
Na intensidade luminosa: O sol possui movimento aparente no céu de acordo
com a hora do dia e com o dia do ano. Para receber maior intensidade luminosa é
necessário fazer o acompanhamento desses movimentos. Entretanto, os módulos
normalmente são instalados em posição fixa, devido ao elevado custo dos
equipamentos que permitem sua movimentação (seguidores ou trackers). Dessa
forma, é fundamental determinar a melhor inclinação para cada região em função da
latitude local e das características da demanda (ABRAÃO, 2011).
22
2.3.5. Dimensionamento de um módulo fotovoltaico
O método do mês crítico também é chamado de intuitivo e consiste na
realização do dimensionamento do SFI considerando um balanço de energia durante
o período do ano no qual ocorrem as condições médias mais desfavoráveis para o
sistema. Supõe-se que se o sistema funcionar adequadamente nesse mês, isso
ocorrerá também nos demais meses do ano, assim sendo, o sistema produzirá mais
energia nos outros meses nos quais as condições forem mais favoráveis. No caso
de a carga ser fixa, constante ao longo do ano, como é o como dos sistemas tipo
SIGFI especificados de acordo com a resolução Aneel, então o dimensionamento
pode ser feito simplesmente com base no mês de pior irradiação solar no ano. Este
método, como outros métodos simplificados, tem a desvantagem de não otimizar
energeticamente a instalação, já que não faz um seguimento contínuo dos
parâmetros envolvidos (PINHO e GALDINO, 2014).
O método utiliza valores médios mensais de irradiação solar e da carga,
considerando-se somente os valores do mês mais desfavorável na relação
carga/irradiação, proporcionando um excesso de energia nos meses mais
favoráveis. A metodologia apresentada abaixo é apenas uma entre dezenas de
trabalhos e recomendações elaborados com procedimento, se não idênticos, muito
parecidos (PINHO e GALDINO, 2014).
Cabe salientar que o valor da eficiência do inversor depende do seu
carregamento em relação a sua potência nominal. Se a curva de eficiência do
inversor não for apresentada no manual ou no catálogo, deve ser solicitada ao
fabricante. Como referência, cita-se que a eficiência do inversor requerida, na faixa
de operação entre 50% e 100% da potência nomina, pelo Inmetro em seu requisito
de avaliação da conformidade para sistema e equipamentos para energia
fotovoltaica é de, no mínimo, 85% (PINHO e GALDINO, 2014).
Curva característica de I x V de um módulo.
Pmáx=Imp x Vmp
(Eq.1)
23
Onde:
Isc= corrente de curto circuito
Voc= tensão de circuito aberto
Imp= corrente de potencia máxima
Vmp= tensão de potencia máxima
Pmáx= potencia máxima
A eficiência do módulo fotovoltaico dentro de o contexto global, considerando
outras variáveis envolvidas. Quantidade de energia elétrica produzida pelo módulo
no ponto máximo de potência(w), e a quantidade de energia solar que chega no
módulo (w/m2x m2) (PINHO e GALDINO, 2014).
Eficiência=Pmáx x área
(Eq. 2)
Fator de forma do módulo fotovoltaico (avaliar a quantidade de célula que
compõem o módulo).
Fator de forma=Imp x Vmp/Isc x Voc
(Eq. 3)
Em condições padrão de teste que é 1000w/m2.
2.4. TIPOS DE BATERIAS
Existem diversos tipos de baterias utilizando tecnologias e materiais diferentes
que resultam em equipamentos de tamanhos, pesos, capacidades de
armazenamento, custos e durabilidades bastante diferentes. Têm as baterias
automotivas, especificamente projetadas para veículos nos quais se desejam
correntes elevadas e ocorrem poucas descargas profundas. As baterias próprias
para tração, como as utilizadas em veículos elétricos, adequadas às descargas
profundas características dessa aplicação. As baterias estacionárias, usadas como
backups em condições de emergência operam na maior parte do tempo em
24
flutuação, fornecendo energia para a carga com esporádicos ciclos mais profundos
de descarga e carga. E as baterias fotovoltaicas trabalham com ciclos diários de
carga e descarga, com esporádicos ciclos mais profundos em épocas de chuva
(ALVARENGA, 2001).
Há baterias especificamente projetadas para sistemas fotovoltaicos que levam
em conta as características próprias desse tipo de aplicação. As baterias mais
utilizadas no Brasil em sistemas fotovoltaicos isolados são as de chumbo-ácido do
tipo automotivo, mas modificadas para trabalhar em regime estacionário com
descargas profundas eventuais. São baterias com uma boa relação custo-benefício.
Ressaltando, que deve ser evitado o uso de baterias automotivas comuns, utilizadas
em veículos, que tem uma vida útil menor quando instaladas em sistemas
fotovoltaicos (PALZ, 1981).
Devido às características de variabilidade da radiação solar, a eletricidade
produzida pelos módulos fotovoltaicos apresenta níveis variáveis, dependendo das
condições de insolação. Durante a noite, não há nenhuma geração e, no início da
manhã ou no final da tarde, os níveis de energia elétrica gerados são baixos. O
mesmo ocorre em dias nublados. Próximo ao meio-dia, a geração está no máximo
(PALZ, 1981).
O armazenamento da energia elétrica contínua gerada pelos módulos é,
normalmente, realizado por meio de acumuladores elétricos ou baterias. Nesses
equipamentos a energia elétrica é armazenada sob a forma de energia química.
Quando se necessita dessa energia armazenada, esta é novamente convertida em
energia elétrica contínua. Cada bateria é composta por um conjunto de células
eletroquímicas. A tensão elétrica da bateria é função do número de células ligadas
em série (SBAMPATO, 2008).
2.4.1. Bateria de chumbo-ácido
As baterias de chumbo-ácido são assim denominadas por sua materia ativa,
que é o chumbo, o eletrólito é uma solução aquosa de ácido sulfurico, e é composta
de elementos ou de células que são constituidas de duas placas de polaridades
oposta, isoladas entre se banhadas pelo eletrólitico, e os elementos são interligados
convenientemente no interior da bateria de forma a definir sua tensão e capacidade
25
nominal. São amplamente aplicada a um sistema de geração fotovoltaico,elas são
as mais usada por terem uma imensa variedade de tamanho e custo e facilidade de
encontra no comercio (SILVA, 2010).
O paramentro fundamental na escolha de uma bateria é a aplicabilidade da
mesma e a profundidade de descarga profundas, sendo assim, a profundidade de
descarga define o percentual da capacidade nominal que ela pode fornecer sem
comprometer sua vida útil (SILVA, 2010).
Tabela 1 - Tensões características de células e baterias de chumbo-ácido
Fonte: Silva. 2010.
Figura 4: Estrutura de uma Bateria de chumbo-ácido selada
Fonte: Catálogo Baterias Mouras. 2012.
26
Figura 5: Gráfico da relação entre a profundidade média de descarga durante um ciclo e o nunero de ciclo
Fonte: Catálogo Baterias Mouras. 2010.
2.4.2. Bateria de niquel cádmio
Um outro tipo de bateria secundário também usado em sistema de geração de
energia fotovoltaico são as de niquel-cádimio, onde apresenta uma estrutura física
semelhante as de chumbo-ácido,ao invés de uma placa de chumbo elas utilizam
hidróxido de niquel para as placas positivas (Ni(OH)2),óxido de cádimio (Cd(OH)2),
para as placas negativas e o eletrólito é o hidróxido de potássio. Onde, possuem
inumeras vantagens quando comparadas as baterias de chumbo-ácido o que faz ser
atrativa para utilização em sistemas fotovoltaico isolados (PINHO e GALDINO,
2014).
Sendo assim, tem algumas vantagens em relação a de chumbo ácido, que é
longo tempo de vida útil por ter baixa manutenção, resistência a excessivas sobre
cargas, excelente capacidade de retenção a baixas temperaturas e não necessita ter
uma regulação de carga. Todavia, por outro lado existem desvatagens mais criticas
que são elevado custo e sua limitação de utilidade (SILVA JÚNIOR, 2008).
27
Tabela 2 - Tensões caracteristicas de células e bateriais de níquel-cádmio
Fonte: Pinho e Galdino. 2014.
2.4.3. Características ideais para uso de baterias em sistemas fotovoltaicos
A operação de uma bateria, usada em um sistema solar fotovoltaico, deve
atender a dois tipos de ciclos (PINHO E GALDINO, 2014):
• Ciclos rasos a cada dia;
• Ciclos profundos por vários dias (tempo nublado) ou semanas (durante o
inverno).
As seguintes características devem ser observadas para que as baterias
tenham um bom desempenho quando instaladas em um sistema solar fotovoltaico
(PINHO E GALDINO, 2014):
• Elevada vida cíclica para descargas profundas;
• Necessidade de pouca ou nenhuma manutenção;
• Elevada eficiência de carregamento;
• Capacidade de permanecer completamente descarregada;
• Baixa taxa de auto descarga;
• Confiabilidade;
• Mínima mudança de desempenho, quando trabalhando fora das faixas de
temperatura e operação.
28
Outros fatores que também devem ser considerados, no momento de escolher
a bateria adequada para esta aplicação (PINHO E GALDINO, 2014):
• Disponibilidade dos fornecedores;
• Distância, duração e custo do transporte para o local;
• Custo da capacidade útil para um ciclo;
• Custo da capacidade útil para um ciclo de vida;
• Necessidade de manutenção durante o armazenamento;
• Peso;
• Densidade de energia;
• Disponibilidade e custos de unidade de controle, se necessário.
2.5. TIPOS DE CONTROLADORES DE CARGA E DESCARGA
2.5.1. O que é um controlador de carga e descarga
O controlador de carga e descarga é um componente utilizado nos sistemas
fotovoltaicos para gerenciar e controlar o processo de carga e descarga do banco de
baterias (OLUVEIRA, et al., 2012).
O controlador permite que as baterias sejam carregadas completamente e evita
que sejam descarregadas abaixo de um valor seguro. É instalado eletricamente
entre o painel fotovoltaico e as baterias (OLUVEIRA, et al., 2012).
Um controlador típico possui (OLUVEIRA, et al., 2012).
• Entrada para os painéis fotovoltaicos;
• Saída para baterias; Saída para carga (corrente contínua - cc).
Os Controladores modernos utilizam uma tecnologia chamada PWM – (Pulse
Wirth Modulation) ou modulação por pulsos ou ainda a tecnologia MPPT –
(Maximum Power point Tracking) para assegurar que a bateria possa ser carregada
até atingir sua capacidade máxima. A reposição dos primeiros 70% a 80% da
capacidade da bateria são facilmente obtidos, porém os 20% ou 30 % finais
requerem circuitos mais complexos (PINHO E GALDINO, 2014).
29
2.5.2. Como funciona um controlador de carga
Os circuitos de um controlador de carga fazem uma leitura na tensão das
baterias para determinar seu estado de carga. Os circuitos internos dos
controladores variam, mas as maiorias dos controladores leem a tensão para
controlar a intensidade de corrente que flui para as baterias, na medida em que
estas se aproximam da sua carga máxima (EBFSOLAR, 2015).
As principais características de um controlador são (EBFSOLAR, 2015).
• Proteção contra corrente reversa: Desconecta os painéis fotovoltaicos
para prevenir perda de carga das baterias nos módulos solares durante a
noite;
• Controle de descarga: desligamento da saída para evitar descarga das
baterias abaixo de valores seguros;
• Monitoramentos do Sistema: Medidores digitais ou analógicos, led
indicadores ou alarmes de advertência;
• Proteção contra sobre corrente: Através de fusíveis ou disjuntores.
• Opções de Montagem: Montagens embutidas, montagens em paredes, e
sistema de proteção para uso interno ou externo;
• Controle de carga secundárias: Controle automático de cargas
secundárias, ou controle de lâmpada, bombas d água ou outras cargas
como temporizadores ou chaveamentos;
• Compensação de temperatura: Necessários quando as baterias são
instaladas em uma área não climatizada. A tensão de carga é ajustada em
função da temperatura ambiente;
• PWM – (Pulse With Modulation): Método de carga muito eficiente, que
mantem uma bateria em sua carga máxima e minimiza a sulfatação da
bateria, por meio de pulsos de tensão de alta frequência;
• MPPT –(Maximun Power Point Tracker): Um moderno sistema de carga,
projetado para extrair a máxima energia possível de um módulo solar,
através da alteração de sua tensão de operação para maximizar a potencia
de saída.
30
2.5.3. Dimensionamento para o sistema
Os controladores são dimensionados em função da corrente dos módulos e da
tensão de operação do sistema. As tensões de operação mais comuns são 12, 24
ou 48V, e a corrente de operação entre 1 e 60ª (EBFSOLAR, 2015).
Como exemplo, suponhamos um sistema com dois módulos fotovoltaicos que
produzem cada um 7,45A. Os dois módulos produzirão juntos 14,9A. Em situações
especiais de insolação poderá haver um aumento da corrente total produzida. Como
prática devemos aumentar a capacidade de corrente em 25%, o que elevará para
18,6A. Devemos então utilizar um controlador de 20A neste caso, que é o valor mais
próximo comercialm1ente disponível. No exemplo não há problema em se utilizar um
controlador de 30A ou maior, a menos da questão custo (EBFSOLAR, 2015).
Dimensionar a Corrente do Controlador:
(Eq. 4)
2.6. MOTOR ELÉTRICO
Motores elétricos são dispositivos que convertem energia elétrica em energia
mecânica, na maioria das vezes operando de maneira eletromagnética, os quais são
divididos em duas classes: Motores de Corrente Contínua (CC) e Motores de
corrente alternada (CA) (LOBOSCO e DIAS, 1988).
31
Figura 6: Motor CC e Motor CA
Fonte: SENAI. 2008.
Os Motores de Corrente Contínua: São motores de custo mais elevado e, além
disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que
converta em C a CA que comumente se encontra disponível. Já os motores de são
os mais utilizados, pelo simples fato de que a distribuição de energia elétrica é feita
normalmente em corrente alternada. Na indústria o emprego dos motores CA
trifásicos é muito mais expressivo do que o emprego dos motores CA monofásicos
(SENAI, 2008).
A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas existem também os tipos
lineares. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada
de rotor, e a parte estacionária é chamada de estator. O motor é constituído de
eletroímãs que são posicionados em ranhuras do material ferromagnético que
constitui o corpo do rotor e enroladas e adequadamente dispostas em volta do
material ferromagnético que constitui o estator (ALEXANDER e SADIKU, 2013).
O motor de indução consiste de duas partes principais (WEG, 2012).
1. O estator, a parte fixa, que consiste de enrolamentos alojados nas ranhuras
existentes na periferia interna de um núcleo de ferro laminado (carcaça). Os
enrolamentos do estator são alimentados com tensão trifásica, que produz um
campo magnético que gira com velocidade síncrona;
2. O rotor, que é construído em dois tipos: (a) rotor bobinado; e (b) rotor em
curto-circuito, ou gaiola de esquilo (ou simplesmente gaiola).
32
Os núcleos magnéticos de ambos os tipos são de ferro laminado. A tarefa
reversa de um motor elétrico é aquela de converter o movimento mecânico na
energia elétrica, a mesma é realizada por um gerador ou por um dínamo. Em muitos
casos os dois dispositivos diferem somente em sua aplicação e detalhes menores de
construção. Os motores de tração usados em locomotivas executam frequentemente
ambas as tarefas se a locomotiva for equipada com os freios dinâmicos.
Normalmente também esta aplicação se dá a caminhões fora de estrada, chamados
eletrodiesel (ALEXANDER e SADIKU, 2013).
O motor de indução funciona da seguinte forma: O rotor imerso no campo
girante produzido pelas corrente no estator. Nos condutores do rotor, cortados pelo
fluxo do campo girante, são induzidos, que dão origem as correntes de valor igual ao
quociente da f.e.m. pela respectiva impedância. Onde estas correntes reagem sobre
o campo girante produzindo um conjugado motor que faz o rotor girar no mesmo
sentido do campo (WEG, 2012).
Ressaltando, que a velocidade do rotor nunca pode atingir a velocidade do
campo girante, isto é, a velocidade síncrona. Pois, se esta velocidade fosse atingida,
os condutores do rotor não seriam cortados pelas linhas de força do campo girante,
não se produzindo, portanto, correntes induzidas, sendo então nulo o conjugado
motor. Por isso, estes motores são também chamados assíncronos (FALCONE,
1996).
Em continuidade, quando o motor funciona sem carga, o rotor gira com
velocidade quase igual à síncrona; com carga o rotor se atrasa mais em relação ao
campo girante, e correntes maiores são induzidas para desenvolver o conjugado
necessário (WEG, 2012).
O escorregamento é geralmente expresso em porcentagem, variando em plena
carga, conforme o tamanho e o tipo do motor, de 1 a 5% (ALEXANDER e SADIKU,
2013).
A frequência da corrente no rotor é o produto do escorregamento pela
frequência da corrente no estator (ALEXANDER e SADIKU, 2013).
As características elétricas de potência de saída ou potência no eixo
geralmente são expressas em CV ou HP e eventualmente em kW. E a potência de
entrada (PE) expressa em kW, é a potência no eixo dividida pelo rendimento (η)
(ELETROBRÁS, 2005).
33
No instante de acionamento (partida) do motor de indução, este se comporta
como um transformador cujo enrolamento secundário corresponde ao do rotor
parado e curto circuitado. Dado que o circuito do rotor apresenta uma baixa
impedância, teremos um alto valor da corrente induzida no enrolamento secundário
que se reflete para o circuito do estator que está conectado na rede elétrica em
tensão nominal (ELETROBRÁS, 2005).
O motor elétrico tem como vantagens: Baixo custo de aquisição; baixo custo de
manutenção; torque de partida não nulo; robustez; disponível em potências ¼ HP de
30.000 HP. E como desvantagens: Controle de velocidade difícil; corrente de partida
elevada; fator de potência baixo e sempre indutivo (ABREU, 2014).
O outro tipo analisado foi o de motores de corrente alternada (CA), estes
motores foram subdivididos em quatro categorias, indução ou assíncrono, síncrono,
brushless CA e de relutância variável (ABREU, 2014).
No motor CA de indução trifásico ou assíncrono o estator é alimentado por
tensões igualmente defasadas entre si produzindo um campo magnético girante.
Conforme o campo do estator gira em torno do rotor o fluxo magnético gerado corta
as bobinas do mesmo e que por sua vez induz uma tensão nos bobinas do rotor. A
tensão induzida no rotor gera um fluxo magnético oposto ao criado pelo estator,
criando um conjugado de forças e fazendo com que o rotor gire no mesmo sentido
do campo girante. Este tipo de motor possui um baixo custo, baixa taxa de
manutenção, alto rendimento e um complexo sistema de partida. Além disto, é
facilmente encontrado no mercado nacional, abrangendo uma grande gama de
tensões (DIAS, et al., 2005).
O motor síncrono apresenta um funcionamento bastante similar ao motor de
indução, porém a configuração do rotor difere consideravelmente. As bobinas do
rotor de um motor síncrono são alimentadas por uma fonte CC através de um
sistema de escovas e anéis coletores a fim de criar polos alternantes e gerar assim
um conjugado de forças entre os campos do estator e do rotor, fazendo com que o
rotor gire. Tem como características velocidade fixa (dependente da frequência da
alimentação CA), baixo custo e alto rendimento em baixas rotações. Contudo, há a
dificuldade no controle, pois há a necessidade de uma fonte CC externa para excitar
o campo, e a de manutenção contínua e dificuldade na partida (WEG, 2012).
34
2.7 EMBARCAÇÃO
O conceito de embarcação é definido através da Lei N9.537 de 11 de
dezembro de 1997, a qual a define como qualquer construção, inclusive as
plataformas flutuantes e, quando rebocadas, as fixas, sujeita à inscrição na
Autoridade Marítima e suscetível de se locomover na água por meios próprios ou
não, transportando pessoas ou cargas (AMARAL, 2011).
Embarcação, também pode ser definida como sendo uma construção feita de
madeira, concreto, ferro, aço ou da combinação desses e outros materiais, que
flutua e é destinada a transportar pela água, pessoas ou coisas. Tal conceito pode
ser estendido para Barco, o qual tem o mesmo significado, mas usa-se pouco.
Navio, nau, nave, designam, em geral, as embarcações de grande porte (AMARAL,
2011).
2.7.1 Tipos de embarcações
Dentre os vários tipos de embarcações de esporte e/ou recreio, de pequeno,
médio e grande porte, podem-se citar, como exemplos típicos, as escunas, os
saveiros, as lanchas, os veleiros e os iates. Já dentro do conceito de navio ou de
embarcações bélicas de grande porte, mencionam-se, como exemplos típicos, as
corvetas, as fragatas, os navios aeródromos, os submarinos, etc. (FONSECA, 2002).
Pequenas embarcações são embarcações de pequeno porte e embarcações
miúdas existente em grande número na região. Normalmente, possuem casco de
alumínio ou madeira, muitas vezes construída de forma artesanal pela população
ribeirinha e é utilizado como meio de transporte de pessoas e carga, usada em
pescaria. Muitas delas possuem propulsão com um tipo de motor de popa bastante
popular e de baixo custo, muito utilizado na região, composto por uma haste com
uma pequena hélice na ponta, conhecido como “rabeta”. Estes tipos de
embarcações são popularmente conhecidos como “voadeiras”, “rabetinhas” ou
“catraias”, na região. São utilizadas para transporte de pequeno número de
passageiros e/ou pequena quantidade de carga (AMARAL, 2011).
35
2.7.2 Tipo de cascos
Segundo (Latorre et al., 1981 apud, Werf, 1999) a alteração em formas de
popas e proas otimizam de linha de popas de embarcação podendo levar a ganhos
significativos em eficiência Werf (1999), mostrou que alinhando formas mais
adequadas à otimização de peso estrutural dos cascos e um arranjo de popa mais
modernas e redução em combustível.
De acordo com Bello (2012), na configuração mono casco a embarcação
apresenta um desempenho melhor quando utilizada em ambientes mais estreitos,
maior resistência a impactos e ainda apresenta um menor peso total e um transporte
facilitado. Como pontos negativos esta configuração apresenta uma menor área de
trabalho se comparada ao multicasco, sendo a área disponível apenas a da própria
embarcação e necessita de motores mais potentes. A necessidade de motores mais
potentes ocorre devido a concentração de peso, apresentando um maior calado
(profundidade em que se encontra a quilha da embarcação) e proporcionando um
maior arrasto hidrodinâmico, o que é devido a uma maior superfície de contato entre
o casco e a água. Já o multicasco ou catamarã, dispõe se comparado ao mono
casco, de maior estabilidade, maior área de trabalho, distribuição de peso mais
eficiente e menor calado, proporcionando um menor arrasto e motores menos
potentes (BLUJOI, 2012).
Em contra partida, o catamarã apresenta menor capacidade de carga, projeto
de maiores dimensões, maior peso, preço e dificuldade de transporte e construção.
Analisando os pontos acima descritos foi decidido que o desenho que melhor se
enquadra nas necessidades do projeto é o mono casco. Dentre os principais pontos
que levaram a escolha deste modelo foram o menor preço, maior manobrabilidade e
a facilidade no transporte e construção (BLUJOI, 2012).
36
Figura 7: Fundo chato
Fonte: Horta e Galvão. 2008.
Fundo chato- são utilizados para navegar em águas calmas, como pantanal,
pequenos lagos e rios lentos, não tendo um bom comportamento em condições
contrarias tendo que ser utilizada com cautela (HORTA e GALVÃO, 2008).
Figura 8: Fundo Redondo
Fonte: Horta e Galvão. 2008
São eficientes no deslocamento em baixa velocidade, a maior parte das
embarcações são desta forma possuindo uma quilha ou estabilizadores dando mais
navegabilidade (HORTA e GALVÃO, 2008).
37
Figura 9: Fundo em V
Fonte: Horta e Galvão. 2008
Fundo em V- são projetados para operar em alta velocidade, seu desempenho
permite que a embarcação corte águas agitadas que permite uma navegação
tranquila, no entanto, são menos eficiente que as demais precisando de um motor
mais potente (HORTA e GALVÃO, 2008).
Figura 10: Casco em Tunel
Fonte: Horta e Galvão. 2008.
Casco em túnel – geralmente são dois cascos em V unidos por uma
plataforma, suas vantagens em relação as outras formas de cascos grande
estabilidade, velocidade, espaço interno, consumo e eficiência, com poucas contra
indicação podendo operar em qualquer tipo de rio sendo superior a os de casco
único (HORTA e GALVÃO, 2008).
38
2.7.3. Escolha do tipo de casco
O tipo de casco de fundo redondo, são eficientes no deslocamento pois usam
velocidade reduzida, a maior parte das embarcações são desta forma possuindo
uma quilha ou estabilizadores dando mais navegabilidade (HORTA e GALVÃO,
2008).
2.8. TIPOS DE SISTEMAS DE PROPULSÃO
Os tipos básicos de sistemas de propulsão marítima, à exceção das velas e
remos, podem ser classificados em (FONSECA, 2005):
• Vapor Convencional;
• Diesel;
• Diesel-Elétrico;
• Turbinas a Gás.
2.8.1. Sistemas a vapor
Os sistemas a vapor, de uma forma geral, se baseiam na geração de vapor por
uma caldeira, a qual irá movimentar através de uma engrenagem redutora, o eixo do
navio (FONSECA, 2005). O grande número de equipamentos e aparelhos, exigidos
nesse tipo de propulsão, tornam, contudo, desvantajoso o seu emprego para
pequenas potências (MARINHA DO BRASIL, 2001).
Existem sistemas de vapor que trabalham no modo turbo-elétrico, conforme.
Nesses sistemas, a turbina, que é acionada pelo vapor da caldeira, movimenta um
gerador elétrico, o qual alimentará um Motor Elétrico Principal (MEP), fazendo a
hélice da embarcação girar (FONSECA, 2005) (MARINHA DO BRASIL, 2001).
2.8.2. Sistemas a diesel
O primeiro motor a Diesel usado em navio data de 1912. Nesta ocasião, seu
emprego foi bem sucedido, levando-o a dominar a propulsão marítima. Em 1940,
cerca de 30 % de toda a tonelagem mundial, transportada por meios marítimos,
39
ocorria com sistema de propulsão a motor Diesel. Hoje, a maioria dos navios
mercantes da frota 10 mundial usa motores a Diesel em suas instalações
propulsoras e sistemas auxiliares (PREZI, 2013).
Nesses navios, a instalação propulsora Diesel-mecânica é a predominante,
estando a instalação propulsora Diesel-elétrica em expansão (VALLE FILHO, 2011).
Quanto ao princípio de funcionamento, o motor é uma máquina de combustão.
Interna que transforma a energia química do combustível em energia mecânica
do eixo (VALLE FILHO, 2011).
No caso do motor Diesel, a combustão é causada pela elevada temperatura
oriunda da compressão do ar (por isso também é conhecido como motor de ignição
por compressão) (PREZI, 2013).
Quanto à forma de acoplamento à hélice, os motores Diesel podem ser
conectados diretamente, ou indiretamente por meio de uma engrenagem redutora.
Nos sistemas de propulsão Diesel - elétrico, o qual será visto especificamente o
motor Diesel encontra-se interligado a um Gerador Elétrico Principal (GEP), o qual
alimentará o Motor Elétrico Principal da embarcação (MEP). Há também as
configurações de montagem de um motor Diesel junto a um sistema de Hélice de
Passo Controlado (HPC), como ocorre nas Fragatas Classe Niterói. Nesse sistema o
motor Diesel é conectado, através de acoplamentos fluidos individuais, a uma
engrenagem elevadora, e daí, através de uma embreagem síncrona, conecta-se à
engrenagem redutora principal (MARINHA DO BRASIL, 2001) (FONSECA, 2005).
2.8.3. Sistema diesel elétrico
Conceitua-se como sistema a propulsão diesel elétrico aquele cuja instalação é
realizada através de motores Diesel, acoplados a geradores elétricos que, por sua
vez, alimentam motores elétricos, os quais transmitem o movimento rotacional à
hélice. Tais motores podem estar conectados diretamente à hélice, conforme
retratado pela indiretamente, através de engrenagens redutoras (MARINHA DO
BRASIL, 2001) (FONSECA, 2005).
40
2.8.4. Turbinas a gás
As turbinas a gás são muito empregadas na aviação e ao longo do tempo vê m
sendo aplicadas em navios de guerra de alta velocidade, como as Fragatas. O ciclo
básico de conversão de potência útil de uma turbina pode ser resumido em fases:
fase da compressão da massa de ar, fase da combustão, onde a massa de ar se
mistura com o combustível pulverizado num queimador e a fase da expansão,
realizada por um ou mais turbinas, onde parte da energia se converte em potência
útil (FONSECA, 2005).
41
3. ANÁLISE DO DISPOSITIVO
Este trabalho apresenta um estudo de caso sobre produção de energia limpa.
3.1. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA
O estudo de caso desenvolvido tem a finalidade de analisar um sistema de
captação de energia proveniente do sol onde será armazenado em acumuladores e
serão usados como sistema de propulsão em um motor elétrico de uma embarcação
de pequeno porte em comunidades isoladas através de literaturas e trabalhos
realizados.
O sistema é composto dos seguintes componentes para análise, módulo
fotovoltaico, controlador de carga e descarga, acumuladores (baterias), motor
elétrico e uma voadeira.
Para melhor entendimento do sistema a ser dimensionado:
Selecionar as cargas envolvidas no motor e bateria;
Dimensionamento de sistema fotovoltaico;
Dimensionar o controlador de carga.
Figura 11: Fluxograma do sistema
Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
42
3.2. MOTOR SELECIONADO
Na escolha do motor a ser empregado na voadeira foram vistos alguns fatores
que abrangem sua utilização no casco da embarcação, como um adaptador que
vem no próprio motor, fácil manuseio de instalação e transporte, ser compatível com
voltagem da bateria (12vdc) ser utilizada e por não precisar de nenhum recurso
eletrônico diretamente no processo de adaptação, foi adotado um motor já utilizado
em pescas esportivas, manobras de embarcações em fim, e baixo nível de
manutenção foi escolhido o motor Sports Phantom 54lbs.
Tabela 3: As características básicas deste motor são apresentadas a seguir:
Características Motor Sports Phantom 54lbs
Potência (hp) 2,3
Peso (kg) 15
Posição de velocidade Frente 5
Posição de velocidade Ré 2
Comprimento da haste 91,5
Rotação (rpm) 1070
Fonte: Pesc Brasil. 2015.
Figura 12: Motor Sports Phantom 54lbs
Fonte: Pesc Brasil. 2015.
43
Figura 13: Chave seletora de velocidades do motor
Fonte: Schultze. 2012.
Para melhor entendimento do acionamento do motor, ele possui uma chave
seletora de oito posições onde, duas posições são destinadas para níveis de
velocidade ré e cinco posições são destinadas para níveis de velocidade para frente
e uma a desliga o motor.
Os fios que estão ligados na chave seletora passam por dentro do tubo de inox
e são ligados na bobina do motor onde são feito as comutação de velocidade.
Tabela 4: Consumo aproximado de carga/hora em velocidade continua
Consumo aproximado de carga/horas em velocidade continua
Na velocidade 1 ele consome 16A/hora
na velocidade 2 ele consome 26A/hora
na velocidade 3 ele consome 36A/hora
na velocidade 4 ele consome 46A/hora
na velocidade 5 ele consome 60A/hora
Fonte: Pesc Brasil. 2015.
Através da lei de ohm temos:
P= VxI
(Eq. 5)
Onde:
P=potencia(w)
44
V=tensão(v)
I= corrente(I)
Através da tabela de consumo aproximado carga/hora foi confeccionado uma
tabela de consumo total do motor com autonomia de cinco horas no maior consumo.
Tabela 5: Consumo Total
ITEM QUANT. DESCRIMINAÇÃO TENSÃO POTÊNCIA (W)
USO
(h/DIA)
CORRENTE
(A)
CONSUMO
(Ah/DIA)
1 1 MOTOR 12 720 5 60 300
Fonte: Elaborada pelo autor. 2015.
3.3. BATERIA SELECIONADA
A bateria (acumulador) tem função de armazenar energia elétrica e a
transformar em energia química, isto é, as baterias são classificadas em amperes-
hora (Ah).
No entanto, a bateria adotada para estudo de caso, foi a bateria estacionaria
moura clean 240 Ah, essa bateria em sua composição química constitui-se de
chumbo-ácido, igualmente as automotivas, só que modificada para regime
estacionário com o poder de descarga profundas.
As de chumbo-ácido são amplamente aplicada a um sistema de geração
fotovoltaico,elas são as mais usada por terem uma imensa variedade de tamanho e
custo e facilidade de encontra no comercio.
O paramentro fundamental na escolha de uma bateria é a aplicabilidade da
mesma e a profundidade de descarga profundas, sendo assim, a profundidade de
descarga define o percentual da capacidade nominal que ela pode fornecer sem
comprometer sua vida útil.
Com algumas especificacoes, sistema anti explosivo,alto ciclo de carga e
descargas profundos e temperaturas,maior a vibração, grande tolerância a periodos
sem cargas, peso (kg) 42,5 com dimensão 517 x 272 x 246.
P=12 x 60
P= 720 w
45
Figura 14: Tabela de Corrente de descarga (A) a 25 C
Fonte: Catálogo Baterias Mouras. 2012.
Figura 15: Gráfico de profundidade de descarga
Fonte: Catálogo Baterias Mouras. 2012.
Portanto, esse tipo de bateria poder ser consumida ate 70%, e não altera a sua
vida útil, hoje se classificam por ciclo de descarga.
Cálculo pela autonomia/bateria:
Equação: bat=contol x N / AmpDesc.
(Eq. 6)
46
Onde:
Bat= reserva de bateria.
Constol= consumo total.
N= números de dias
AmpDes= amplitude de descarga.
Bat=300 x 1/0,7
Bat= 428 Ah
Com o resultado obtido na equação foi considerado duas baterias moura clean
modelo F12 F220 de 220 Ah para o sistema embarcado para atender o consumo
das horas solicitadas no estudo.
3.4. DIMENSIONAMENTO DO MÓDULO FOTOVOLTAICO
De acordo com as informações obtidas da bateria foi feito o dimensionamento
em relação a carga da mesma, podemos dimensionar um módulo fotovoltaico para
alimenta as baterias que serão ligadas em paralelo, seguido de alguns critérios de
equalização para sistema que é administrado pelo controlador de carga.
No entanto, mediante as curvas características de (I x V), eficiência de um
módulo e fator de forma (quantidade) tento como base o nível 250c foi escolhido para
estudo o painel fotovoltaico modelo na tabela abaixo.
Tabela 6: Ficha Técnica Módulo fotovoltaico Yingli
Fonte: Neosolar. 2006.
Tensão nominal (Vn) 12 V
Potência máxima (Pmax) 100 Wp ± 10%
Corrente de curto circuito (Isc) 5.49 A
Tensão de Circuito aberto (Voc) 22.5 V
Corrente de máxima potência (Imax) 5 A
Tensão de máxima potência (Vmax) 17.2 V
Coeficiente de temperatura de Isc 0.06 A/ºK
47
Figura 16: Potência anual médio no Brasil
Fonte: Pereira. et al. 2006.
Analisando o recurso médio solar no Brasil foi adotado como menor dia de
irradiação 4,5.
Energia fornecida pelo arranjo:
EP=EC+EPERDAS
(Eq. 6)
Onde: EP= energia do painel
EC=energia carga
EPERDAS
48
Ep= 600(wp) / 24(v) x 4,5= 112,5 (Ah/dia)
Fator de perdas:
N(%)= Ndegradação painel x Nbateria x Nconexões
(Eq. 7)
N(%)= 0,9 x0,9 x0,9= 0,729
Ec= 112,5 (Ah/dia) x 0,729= 82,0125 (Ah/dia)
Ec= 1968,3 wh quanto o painel de fornecer
Para dimensionamento do painel/carga:
EP= EC / N
(Eq. 8)
EP= 1968.3/0.729= 2700 wh
Energia fornecida pelo arranjo
Ep/ hsol
(Eq. 9)
2700/4.5=600 wp
De acordo com a demanda do consumo das baterias, foi implementado no
sistema seis painéis fotovoltaicos de 100w com dimensão 812x40x1280 mm
ocupando um área de 6236 mm, que serão feito duas fileiras ligado em paralelo com
três módulo ligado em série onde teremos 24vdc 45ah e onde se poderá controlar a
tensão de carga da bateria para ter um carregamento mais rápido, e após ser
instalado em uma estação de carregamento onde serão interligados no controlador.
49
3.5. CONTROLADOR DE CARGA SELECIONADO
O controlador tem função primordial em sistema fotovoltaico, pois é ele que
facilita ao máximo a transferência de energia do arranjo para as baterias e tem como
finalidade proteger as baterias contra cargas e descargas excessivas, dando ênfase
na vida útil das mesmas como gerenciador de controle de tensão.
Figura 17: controlador modelo VIEWSTAR 50 Ah
Fonte: Neosolar. 2006.
Características do controlador modelo VIEWSTAR 50 Ah.
Proteção contra reverso;
Controle de carga e descarga;
Monitoramento do sistema;
Proteção contra sobrecarga;
Controle de carga secundaria;
Compensação de temperatura;
Pwm (pulse with modulation);
Mppt (maximum power tracker).
Equação para dimensionar o controlador:
(Eq. 10)
50
Corrente do controlador= 600 (w) / 24 (v)
Corrente (A)= 25
O controlador em estudo foi escolhido devido vários critérios que abrange sua
utilização para o sistema proposto, o qual foi modelo viewstar 50 Ah, que tem todas
as funções de um controlador normal, com proteção contra reversa, monitoramento
do sistema contra sobre cargas, compensação de temperatura e uns itens a mais
que é pwm, mppt uma tecnologia mais moderna onde absolvem a máxima energia
do módulo fotovoltaico, aumentando a eficiência das baterias. O mesmo será ligado
entre o módulo e a bateria.
Outra diferença peculiar do controlador é a forma com que ele se desconecta
do módulo em plena carga por um moderno sistema chamado shunt, onde ele é
desligado ou reduz o fluxo de corrente para a bateria, assim sendo, o excedente da
corrente passa por um dispositivo de estado sólido e somente uma pequena parte
retorna para bateria de forma flutuante como a função de um carregador.
3.6. EMBARCAÇÃO SELECIONADA
A embarcação escolhida para o teste deste estudo foi a voadeira, que é de
alumínio, com espessura das chapas de 1,5 mm e um formato de casco meio
arredondado, de uso comum na nossa região. As mesmas são usadas pra
transporte de pessoas ou de cargas com capacidade de 400kg. Tal embarcação tem
um desempenho bom com baixa velocidade. Por se tratar de uma voadeira a mesma
é ideal para se adequar o motor na poupa e por ser mais segura no trajeto feito
pelos rios da Amazônia.
Figura 18: Voadeira
Fonte: Fluvimar. 2015.
51
Característica da voadeira Fluvimar:
Material de construção alumínio;
Espessura da chapa 1,5 mm;
Capacidade de carga 400kg;
Dimensões 900 x 600 x 3000 mm;
Peso 80Kg.
52
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES.
Diante dos estudos apresentados anteriormente, construiu-se a tabela a seguir
para demonstrar os custos do projeto proposto.
Tabela 7: Componentes Selecionados para o Sistema
COMPONENTES QUANT. PESO (KG)
DIMENSÕES (mm)
CUSTO (UNIT.)
CUSTO TOTAL
PLACA SOLAR MOD.YL100P-
17B YNGLI
6 7,65 812x40x1280 489,00 2934
CONTROLADOR MOD.
VIEWSTAR 50 Ah
1 1,5 210x66x140 1260 1260
BATERIA MOURA CLEAN MOD. F12F220
4 42,5 517x272x246 960 3840
MOTOR ELÉTRICO PHANTOM
54LBS
1 15 915 1240 1240
VOADEIRA MOD.
FLUVIMAR
1 80 90x600x3000 2640 2640
TOTAL 11914,00
Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
Tabela 8: Resultados da Analise do Motor Elétrico Phantom 54 lbs.
POSIÇÃO velocidade
velocidade (km/hora)
TENSÃO (V)
POTENCIA (W)
CONSUMO (Ah/hora)
1 1,5 12 192 16
2 2.9 12 312 26
3 4,2 12 432 36
4 5 12 552 46
5 6 12 720 60
Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
Os dados apresentados na tabela 8 são as principais características do motor
como, tensão (V), potência (w) e consumo (ah/hora), utilizado no estudo e tem
imensa importância para o dimensionamento do sistema de baterias a ser utilizado
no sistema propulsão do motor elétrico.
53
Tabela 9: Resultado do Consumo Total Em Cinco Horas.
ITEM COMPONENTE TENSÃO
(vdc) POTÊNCIA
(W) USO
(h/DIA) CORRENTE
(A) CONSUMO
(Ah/DIA)
Consumo (w/dia)
1 MOTOR 12 720 5 60 300 3600 Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
Com base nos dados coletados da tabela 8, foi estimada uma autonomia de
consumo de cinco horas, onde sistema de baterias deverá atender a demanda do
motor em potência máxima, como mostra na tabela 9 consumo (Ah) e consumo (w).
Tabela 10: Resultado da Analise da Bateria Moura Clean Modelo F12F220.
TENSÃO (vdc)
POTÊNCIA total (W)
CORRENTE total (A)
Dimensões cada (mm)
12 5280 440 517x272x246
Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
Os dados apresentados na tabela 10 é o resultado obtido do dimensionamento
de duas baterias moura clean modelo F12F220 em pararelo permitindo uma melhor
conservação da vida útil da bateria e autonomia para o motor.
Tabela 11: Resultado da analise do painel fotovoltaico Modelo Yingli
TENSÃO (V)
QUANTIDADE EFICIÊNCIA (
%) ÁREA OCUPADA
(mm)
POTÊNCIA máx.(wp) DOS PAINÉIS
24 6 14,5 6246 600 Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
A tabela 11 tem caráter identificar as principais características do painel Yingli
usado no estudo para melhor obtenção da irradiação solar, onde serão utilizados 6
painéis com potência de cada um 100wp para o menor mês de irradiação de 4,5
horas.
Tabela 12: Analise dos resultados do controlador Modelo VIEWSTAR 50 Ah
POTÊNCIA MÁX.(WP) DOS PAINÉIS
TENSÃO (V) CORRENTE DO
CONTROLADOR (Ah)
600 24 25
Fonte: Elaborado pelo autor. 2015.
54
Através da potência máxima dos painéis (wp), foi visto que o controlador
atende a solicitação requerida pelo sistema e visto na tabela 12 os dados do
dimensionamento, corrente do controlador (ah) e a tensão (V) de entrada do
controlador onde poderá ser controlada pelo manualmente para melhor
carregamento das baterias.
Tabela 13: Vantagens e Desvantagens
VANTAGENS DESVANTAGENS
Gera energia mesmo em dias nublados
As células precisam de tecnologia sofisticada para sua fabricação.
Gera energia 12volts cc Possuem custo de investimento elevado.
Sistema modular leve, Grande vida útil
O rendimento real de conversão de um módulo e reduzido eficiência de 28%.
Simples instalação, compatível com bateria.
Necessita de um sistema de armazenamento de energia.
Não possui parte móvel que se desgastem
Seu rendimento é dependente do índice de radiação, temperatura e quantidades de nuvens.
Baixo nível de manutenção - Fonte: O próprio autor, 2015
Apesar de ter muitas desvantagens, já existem estudos sobre a melhoria do
sistema fotovoltaico. Onde são apresentados menores placas, com capacidade de
absorção de energia solar.
55
CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao termino deste estudo, pode-se concluir que mesmo vivendo-se
rotineiramente em contato com a fonte mais expressiva de energia do planeta,
quase nunca sua importância é considerada como solução para os problemas de
suprimento energético, sem poluir e nem ameaçar o meio ambiente. De acordo com
muito especialistas da área, a energia solar é a fonte alternativa ideal, especialmente
por algumas características básicas: É abundante, permanente renovável a cada
dia, não polui nem prejudicam ecossistema e é gratuita. Deste modo, a utilização de
energias renováveis se faz necessária, devido à utilização de combustíveis fósseis
aplicada no transporte e indústria, e sua consequente poluição do meio ambiente.
A respeito do estudo de caso, percebeu-se que os resultados parciais
obtidos através desta pesquisa foram satisfatórios dentro dos parâmetros propostos,
os quais atenderam gradativamente todos os critérios exigidos.
Contudo, é valido ressaltar que tendo em vista o alto custo dos materiais
para construção do protótipo, não foi possível testar todos os componentes na
prática. Sendo possíveis, somente testes em um motor similar.
Ainda embasado nos dados pesquisados, é relevante advertir que a energia
solar possui variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climática,
além de que durante a noite não é possível produzi-la, o que exigiria meios de
armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis
fotovoltaicos não estejam ligados à rede de transmissão de energia. Diante de tal
realidade, recomendam-se novos estudos para encontrar meios de solucionar tal
problemática.
Por fim, apesar das dificuldades para a finalização do presente estudo, é
importante frisar que esta pesquisa foi de grande valia para o pesquisador, pois
possibilitou enriquecimento curricular, bem como permitiu alinhar teoria e prática
adquiridas no decorrer do curso de Engenharia Mecânica. Para a sociedade,
possibilita melhoria na qualidade de vida dos mesmos, através de um projeto de
baixo custo e de grande acessibilidade.
56
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