Desenvolvimento e teste experimental de um sistema automatizado de rastreamento solar para concentrador parabólico composto (CPC)

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e validação experimental de um sistema automatizado de rastreamento solar aplicado a um concentrador parabólico composto acoplado a células fotovoltaicas. O objetivo foi desenvolver uma plataforma experimental capaz de acompanhar o movimento aparente do Sol e avaliar a influência de diferentes estratégias de controle sobre o erro de rastreamento e o desempenho elétrico do arranjo fotovoltaico. A plataforma foi desenvolvida integrando uma estrutura mecânica de um grau de liberdade, sistema de acionamento eletromecânico, instrumentação e controle eletrônico baseado em microcontrolador Arduino. A avaliação experimental foi realizada comparando três condições de operação: sistema fixo, rastreamento em malha aberta e em malha fechada. O erro de rastreamento foi determinado por meio de um dispositivo baseado no princípio de funcionamento de um gnomon, enquanto o desempenho elétrico foi avaliado a partir das medições da potência gerada pelo sistema fotovoltaico. Os resultados demonstraram que o rastreamento em malha fechada apresentou melhor desempenho, resultando em um erro absoluto médio de rastreamento de 3,91°, enquanto o sistema fixo e em malha aberta apresentaram valores de 9,72° e 4,82°, respectivamente. Os resultados demonstraram que o rastreamento solar é relevante para a operação de concentradores parabólicos compostos, uma vez que os maiores erros absolutos médios de rastreamento ao longo do dia resultaram em menor estabilidade na geração elétrica. Esse comportamento evidencia que a estratégia em malha fechada se mostrou mais confiável, pois, mesmo apresentando pequenos erros residuais após as correções, o desempenho elétrico do sistema não foi afetado de forma significativa.