Seguidor solar

Ivan (eletronic) · 4 de janeiro de 2013

Salve salve pessoal,

Estou querendo montar um painel solar, e para aumentar a eficiencia queria montar um sehguidor solar.

Estou tendo dificuldade para montar o sensor desse seguidor, pois preciso que saia deste sensor 4 sinais para entrar no PIC, sendo um sinal de cada sentido.

Projeto bem proximo ao deste video:

Ja vi sensores com LDR e foto transistor, porém não estou conseguindo fazer com nenhum deles.

agradeço desde ja a ajuda de todos.

albert_emule · 4 de janeiro de 2013

Cara, acredito que nem precise de sensor já que a terra faz movimentos exatamente iguais a milhões de anos e certamente irá continuar a fazer estes movimentos.

Veja o exemplo:

Aterra faz uma volta completa ao sol durante um ano e uma volta a cada 24 horas em torno de seu próprio eixo.

Basta prever o movimento de um ano e o movimento de 24 horas e você terá um espelho que obedece o sol.

Ivan (eletronic) · 4 de janeiro de 2013

Sim mas gostaria de algo que fosse daquela forma, ou seja, que seguisse a "luz". Pois esse é apenas o primeiro passo para realizar um dos projetos que pretendo fazer com energia solar.

Assim que conseguir fazer esse projeto dito no post 1 pretendo instalar o mesmo sistema em veiculos moveis.

mister nintendo · 4 de janeiro de 2013

use os canais A/D do pic para ler valores de um divisor resistivo feito com ldr o complicado só acho que vai ser uma posição para eles

albert_emule · 5 de janeiro de 2013

Cá pra nós, este negócio de energia solar é uma furada.

Painéis de baixa qualidade que se degradam em pouco tempo, caros, energia 4 vezes mais cara que a convencional.

Só servem para áreas remotas.

Os melhores painéis são aqueles escuros monocristalinos pois são feito com silício da mais alta pureza, contudo ainda são muito caros. Não compensa. Só servem para a Nasa e para pessoas ricas que gostam de brinquedos caros.

Geralmente num projeto que preste, que dê para alimentar algum eletrodoméstico, você tem que investir uns 30 mil reais e só recupera isso depois de muitos anos, lá no final da vida dos painéis. (Isso se eles durarem o que prometem), é justamente aí que não compensa.

Por enquanto acredito que a melhor tecnologia seja a energia térmica solar como foi apresentada no vídeo.

Em instalações micro não daria para usar turbinas, pois estas só apresentam bom rendimentos de potência útil a partir de 300 CV.

Motores a vapor de cilindros só dão rendimento de 10% de toda a energia que eles consomem.

No entanto poderia se usar motores Stirling que são motores que funcionam com base em diferenças de temperatura num gás. Este motor possui rendimento de até 40%, muito mais do que os motores de gasolina que mesmo os mais modernos só dão rendimento de até 30%.

Tanto é que até a Nasa vai usar este motor em suas missões em substituição as pastilhas termoelétricas:

Ele não tem nada de muito tecnológico.

Veja o rendimento de um motor destes feito em casa, sem nenhum calculo avançado:

Então um painel com espelhos comuns (baratos) com um sistema de seguidor solar concentrado o calor do solar num Motor Stirling muito bem elaborado, renderia muito mais energia que estes painéis.

Ivan (eletronic) · 6 de janeiro de 2013

Então mas eu ja tenho as celulas e estou para montar o ja. Estou fazendo tudo no DIY, e o sistema que estou montando com 76 celulas sera o suficiente para alimentar todos os equipamentos existem no meu quarto/oficina.

Por isso gostaria da ajuda dos colegas do forum para começar a montar um seguidor solar.

Andei pensando e vou começar com um de apenas 1 eixo.

Ivan (eletronic) · 27 de março de 2014

Ressuscitando o topico pessoal

o que que era um mero projeto se tornou meu tcc e ainda estu precisando de ajuda.

aphawk · 27 de março de 2014

@Ivan (eletronic),

Se voce colocar um LDR e dois motores para controlar um eixo cada um, funciona. Mas voce vai ter de criar uma rotina de localização, mas já deixar alguns tipos de movimentos solares pré-dfinidos, para facilitar o ajuste.

Por exemplo, ( pelo menos em teoria... ) , voce mandar o painel ir à sua posição vertical 0, e ir aumentando o angulo e medindo a luz no LDR, voce deveria pelo menos conseguir determinar a elevação bem próxima da correta. Aí, voce leva o painel para a posição 0, e vai aumentando os graus e medindo de novo, vai encontrar um ponto onde a luz é máxima, e esse seria o azimute bem próximo.

Aí, eu faria o seguinte : faria as mediçoes novamente, mudando 10 graus para menos, para ver se a luz aumenta ou diminui. Se aumentar, forço mais 10 dez graus, e vejo de novo. Se parou de aumentar, volto os 10 graus e assumo que esta é a posição correta. Aí, faria o mesmo no outro eixo.

Desta maneira vou estar captando o máximo de energia. A partir do momento que eu achei a posição do sol pela primeira vez, a cada uma hora eu faço um novo ajuste, mas variando apenas 10 graus em cada eixo, pois não poderia se movimentar tanto assim em uma hora.... e o movimento no painel seria mínimo.

Para justificar este procedimento, voce pode pegar a curva de potência de um painel solar em função do ângulo de incidencia, e vai perceber que 10 graus fora do ótimo é bem pouco significante.

Use dois servos para rotacionar o painel, e crie um sensor LDR, ou talvez mais que um, sendo que um deve ser protegido com um tubo para evitar receber luz se estiver fora de um certo angulo, por exemplo, 45 grais. O outro, seria mais seletivo ainda, ajuste o tubo para por exemplo 15 graus máximos.

Assim voce implementa um "ajuste grosso" com um sensor e "ajuste fino" com outro.

Não me parece difícil isso, acho que voce vai se divertir bastante ! Pelo menos eu acho....

Paulo

mroberto98 · 28 de março de 2014

fazer isso com analogico é mais simples!

Dois ldr posicionados, e um circuito analogico comparando os dois niveis ja da pra fazer uma realimentaçao da media para o circuito que controla o motor!

É muito mais simples sem duvida e alem disso tem mais eficiência pois é muito mais preciso, e não de 10 em 10°...

aphawk · 28 de março de 2014

@mroberto98,

Boa ideia... Mas não sei como fazer o tracking em dois eixos com apenas dois ldrs, posta algum circuito prá gente ver !

Paulo

mroberto98 · 28 de março de 2014

Dois ldr se fosse 1 eixo.. Se for 2 ai sao 4 ldr...

Posso fazer em blocos só pra entender o que eu estou falando... Eu projetar o circuito ai é pedir de mais kkkkkkkkk o cara vai ter que fazer isso, afinal a nota é dele...

mroberto98 · 28 de março de 2014

Acho que nem precisa de dois eixos... Ja que o sol sempre nasce em um lado e morre no outro heheh

MOR_AL · 28 de março de 2014

Fiz um projeto que gera pulsos para acionarem um motor. Ele segue o sol.

Pelo visto o autor do tópico não se interessou.

Lamento.

Retirei minha solução.

Espero que ele consiga realizar seu projeto.

MOR_AL

Ivan (eletronic) · 28 de março de 2014

Então eu preciso usar PIC porque ele tera sensores como anemometro e funções digamos q especiais

mas eu gostaria de fazer a parte do controle do ldr, porque o que consigo pensar é algo muito simples e acho que ineficiente

mroberto98 · 28 de março de 2014

Bom você que sabe... Na parte do sensor é analogico... Essa parte você deve estudar, que é bem simples... O resto é logica digital!

aphawk · 29 de março de 2014

@MOR,

Eu achei muito boa a solução, mas não consegui entender o sistema de geração dos pulsos, pois olhei rápidamente pois não estava em casa. voce poderia disponibilizar novamente ? Gostaria de ver se consigo controlar um servo desses de radiocontrole com ele, seria uma solução muito elegante!

Paulo

MOR_AL · 30 de março de 2014

@MOR,

Eu achei muito boa a solução, mas não consegui entender o sistema de geração dos pulsos, pois olhei rápidamente pois não estava em casa. voce poderia disponibilizar novamente ? Gostaria de ver se consigo controlar um servo desses de radiocontrole com ele, seria uma solução muito elegante!

Paulo

Sem problemas, Paulo.

Antes deixa eu colocar que só é necessário controlar apenas um eixo. O que faz mover o painel de este para o oeste.

O outro eixo, o vertical é fixo.

Explico.

O ângulo que o Sol faz com a terra no eixo vertical (elevação) tem o período de um ano. Tem a ver com o ângulo que o eixo de rotação diário da terra faz com o plano de translação.

No verão no Brasil, a posição relativa do Sol com a Terra faz com que o raio solar atinja o Brasil com um ângulo tendendo ao perpendicular.

No inverno no Brasil, a posição relativa do Sol com a Terra faz com que o raio solar atinja o Brasil com um ângulo tendendo ao inclinado.

Essa variação é tal, que se você colocar o painel em um determinado ângulo vertical, a captação de energia pode não ser a máxima, porém, além de ficar próxima do máximo, elimina a possibilidade de um controle do ângulo vertical.

Outro fato é que a solução não é tão simples.

Há locais que a necessidade da captação de energia solar é mais importante no inverno. Então o ângulo vertical do painel é fixado para receber os raios solares na perpendicular nesta estação.

Há casos em que a necessidade é baseada no clima. Tem locais que pensamos, vamos colocar no ângulo para receber os raios na perpendicular (mais energia) no verão. Ocorre porém, que em muitos locais onde pensaríamos que a incidência solar seja alta, na verdade não o é. No amazonas, apesar de ficar localizado próximo ao equador, onde há maior incidência solar, há tanta chuva que em uma boa parte do tempo, a condição é de tempo nublado e com chuvas.

Essas condições devem ser levadas em conta para se determinar quanto de energia solar pode-se obter em um determinado local, inclusive em função da estação do ano.

Se você colocar a inclinação vertical do painel com o ângulo da latitude do local, ou no verão, ou no valor médio da variação anual, a quantidade de incidência solar será aproximadamente constante, caso o tempo estivesse sempre claro. Sem nuvens.

Segue os dois circuitos que eu projetei para um colega de outro fórum. Lembro que não o testei e nem simulei.

Observe o gráfico. Tem 3 sinais. V1, v2 e v3. V2 e v3 são fixos, V1 é o sinal obtido dos dois sensores.

Há duas saídas A e B, que combinadas formam:

A = 0, B = Vcc O motor tem que girar o painel em um sentido.

A = Vcc, B = 0 O motor tem que girar o painel em outro sentido.

Ambas as situações fazem com que o painel siga o sol.

Há necessidade de se considerar as condições:

Nublado, noite, chuva e o mais importante para economizar energia elétrica. Uma pequena histerese.

MOR_AL

mroberto98 · 30 de março de 2014

Depois faço um exemplo também!

ilkyest · 30 de março de 2014

só para citar... entre verão e inverno, a posição do sol é X... a forma de X....

então mais um item a ponderar... se pensares bem, o sol da manhã, e o da tarde, na tua casa, não é igual no inverno e no verão;

pensem também nisso

aphawk · 30 de março de 2014

@ilkyest , @MOR, e @mroberto98,

Ainda me parece mais correto utilizar dois conjuntos de LDRs, sendo um ligado a um servo que movimenta a plataforma horizontalmente, e outro ligado a outro servo que faz o movimento vertical.

Fazer um projeto com um microprocessador que tenha um relógio RTC, apenas para fornecer um horário inicial e final para a procura do Sol.

Cada conjunto de LDR's seria ajustado dentro de um pequeno tubo, e usaria um canal do microprocessador para medir o brilho relativo e poder comparar entre as mudanças de posiçao, que seriam feitas alterando o servo 10 graus de cada vez. A posição-alvo é aquela em que foi detectado o maior brilho.

Assim, ao chegar o horário inicial, faria as movimentações de um eixo de cada vez, variando 180 graus no servo, para localizar o máximo de brilho. Fazendo isso para cada eixo, deve localizar o Sol com uma boa precisão, pois 10 graus de erro não são significativos para o painel solar. E a cada meia hora faria um ajuste, localizando a melhor posicão, mas variando pouco em relação à posicão atual. E assim iria mantendo, até o horário final definido no programa.

Que que vocês acham disto ?

Paulo

mroberto98 · 30 de março de 2014

Eu acho que assim vai ficar mais custoso! Um microprocessador é caro.. Eu faria o controle em 2 eixos se eu n precisasse economizar nas peças... Depois eu faria um projeto analogico mesmo barato com realimentaçao negativa.. Se der eu posto um projeto assim..

aphawk · 30 de março de 2014

Eu acho que assim vai ficar mais custoso! Um microprocessador é caro.. Eu faria o controle em 2 eixos se eu n precisasse economizar nas peças... Depois eu faria um projeto analogico mesmo barato com realimentaçao negativa.. Se der eu posto um projeto assim..

.... R$ 4,00 é caro demais para um Attiny85 ? Se voce quiser fazer o controle, mesmo de um eixo, vai precisar fazer algum tipo de realimentaçao ao motor utilizado, vai ter de usar um potenciometro ou algo semelhante, mais peças mecânicas, e mais circuitos de realimentação. voce vai gastar bem mais do que usar um microcontrolador e um servo, que tem tudo isso prontinho dentro dele.

Fora a vantagem enorme de poder fazer muito mais coisas, como monitorar a corrente entregue às baterias pelo carregador solar, e ainda poder controlar o consumo da bateria, cortando a energia quando a bateria correr risco de degradação por excesso de consumo.

E ainda pode acrescentar a inteligência para poder contornar algum efeito causado por nuvens, ou dias chuvosos, para evitar seu motor ficar ligado todo o tempo tentando decidir onde está o sol....

Deixa de ser pão-duro, Roberto kkkkkkk !

Paulo

Ivan (eletronic) · 30 de março de 2014

Então, o projeto usara motores dc com redução (motor de limpador de parabrisas), tera um ascerelometro como sensor de inclinação, e tera um quinto sensor de luminosidade que ainda to pesquisando se sera uma pequena placa fotovoltaica ou ldr que dira ao microcontolador quando estiver iluminado e então o solar track sair do rebouso.

isso sem mencionar o anemometro para informar ao microcontrolador a carga maxima de vento que a estrutura pode suportar, inicialmente vamos tentar trabalhar com ventos de no maximo 70km/h.

Por isso preciso que seja microcontrolado o sistema. Quanto a dois eixos é por ser algo que facilitaria a vida de um possivel instalador (a banca examinadora gostara desde motivo rsrsrsrs) e tambem acrescenta um pequeno percentual de eficiencia.

MOR_AL · 30 de março de 2014

Ué??? Minha última postagem sumiu...

Segue outra opção:

O comum de se usar é apenas o eixo horizontal. O eixo vertical é fixado com o ângulo da latitude do local.

Inclusive isso economiza energia e custos, pois não há necessidade de se acrescentar mais um sistema de controle e de ter que ajustar, gastando energia.

Já vi, no local que trabalhei, um sistema que não usa motor nenhum.

O eixo vertical tem a inclinação igual à latitude do local.

O eixo horizontal é movido por um sistema mecânico à base de gás comprimido no estado líquido.

A geringonça não era pequena. Tinha cerca de 4m ou 5m por 2m de área de painéis solares.

O aparelho ficava equilibrado com seu centro de gravidade próximo ao ponto de apoio mecânico.

Com o movimento de rotação da Terra, o Sol incidia em um dos lados do aparelho, aquecendo aquele lado do recipiente com o gás líquido. Isso fazia o gás tender a se expandir sem sucesso porque o sistema era fechado. A pressão aumentava deste lado e parte líquida do gás era direcionada para o outro lado. Com isso o centro de gravidade se alterava e gerava um torque no eixo, movendo o aparelho em direção ao Sol.

Era bem interessante observar aquele monstro com cerca de 300kg acompanhar o Sol.

Um lembrete.

Não pense que a parte de pesquisa do seu trabalho não conta ponto.

Se você estudar mais sobre o assunto concluirá que terá que informar o mapa mundial, ou pelo menos o brasileiro, das regiões onde é interessante se instalar o equipamento. Este mapa já foi feito e é importante constar em seu trabalho.

Estude também se realmente haverá ganho de energia se incluir um segundo controle. O vertical. Estudos já mostraram que não há necessidade e que pode ser mais um ponto gerador de problema, ou de aumento do "Índice de Falhas".

MOR_AL

aphawk · 30 de março de 2014

@Ivan (eletronic),

Opa tá ficando interessante isso ...

A ideia do anemômetro é medir a velocidade E direção do vento, certo ?

A partir da inclinação vertical e horizontal, voce consegue calcular qual a área da sua placa que está sofrendo a força causada pelo vento, e a partir disso ter uma ideia da carga sobre a estrutura, utilizando a velocidade e direção medida. Vai precisar bolar um modelo tridimensional de seu painel dentro de seu programa, para fazer o cálculo da área exposta em função do ângulo... é muito legal fazer isso!

Se a pressão do vento ficar muito forte, voce tem de rotacionar os motores para expôr o mínimo de área na direção do vento. Mas não vejo o porque de incluir um acelerômetro nisso, pois essa mesma informação voce já tem, do angulo que mandou girar os motores. O que voce precisaria mesmo seria de sensores de pressão colocados no eixo da estrutura, mas complica demais a mecânica disso. Com eles, voce poderia determinar o momento agindo na estrutura.

Quanto aos motores, sugiro algo mais preciso, tipo Step Motor mais parrudo, desses de impressoras matriciais, que se encontra aos quilos na Santa Ifigênia, nas casas de desmanche. O bom é que eles são fortes e permitem uma movimentação muito precisa, e o que voce pode fazer para garantir o perfeito posicionamento é colocar um sensor de início de curso e um de fim de curso, usado para um perfeito alinhamento, contando os pulsos e fazendo o cálculo tipo x pulsos movem 5 graus, entendeu ?

Assim voce sempre saberá a posição do motor, e portanto, o ângulo do painel. Para controlar esses motores, dois L298 farão um excelente trabalho.

A ideia do Mor, de colocar as tabelas de vários locais do Brasil, para saber posição e horários de nascer e pôr do sol, aliada um módulozinho de RTC, é muito interessante, pois ajudaria bastante no posicionamento inicial a cada dia, para ajudar a resolver possíveis problemas com sombras. Afinal, se voce conseguir saber para onde apontar, com uma razoável precisão, a cada hora do dia, isso resolveria o teu problema de "procurar" o Sol, pois voce conseguiria calcular o trajeto! Nem precisaria fazer os sensores de tracking com os Ldrs, voce faria o seguinte : na instalação, alinharia algo físico do seu aparelho com o NORTE. Assim voce sempre sabe para onde apontar exatamente. Este mesmo procedimento é feito nos telescópios modernos controlados pelo computador, o alinhamento é automático a partir disto.

Aí voce poderia utilizar um sensor de luz solar mais adequado, não um LDR, mas um desses CI's especiais para cálculo de Luminosidade, esses módulos custam pouco e já fazem todo o cálculo para voce. Se voce conseguir diminuir a luminosidade incidente com algum tipo de filtro, poderia até calcular a energia produzida ( teórica, claro ) pelo seu painel, e ao medir a real, pode ter uma ideia se é necessário fazer uma limpeza do mesmo. Motivo do filtro é que a luz solar incidindo direto ultrapassa qualquer escala desses medidores, então teria de usar algo tipo um vidro fumê, calcular experimentalmente o bloqueio dele em laboratório, e utilizar isto como fator de escala da luminosidade real. Poderia até fazer melhor... os painéis solares são mais sensíveis a determinadas frequências, e voce poderia fazer um ( ou mais ) filtro solar que deixasse passar apenas essas, assim o cálculo seria bem mais preciso. Existem filtros desse tipo para uso em cameras, mas são muito caros.... tem de pensar em fazer algo mais amador.

Enfim, dá para fazer muita coisa ! Se pudesse usar um Arduíno Mega2560 voce teria espaço de sobra para tudo o que precisar ...

Paulo