Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas da Universidade de Andhra, na Índia, desenvolveu dois novos algoritmos de rastreamento híbridos integrados para sistemas de rastreamento solar de eixo duplo (DASTS). A equipe simulou e construiu uma configuração experimental na qual ambos foram testados. Um algoritmo depende de um sensor de luz, enquanto o outro adquire seus dados de módulos de GPS e relógio em tempo real (RTC).
“O DASTS convencional demonstra maior potência de saída fotovoltaica do que as configurações fixas e de eixo único; no entanto, desafios como complexidade do sistema, erros de rastreamento, desalinhamento e consumo elevado de energia exigem mais otimização”, relatou o grupo. “Para resolver essas limitações, este artigo propõe novos algoritmos de rastreamento híbridos integrados e avalia seu impacto no desempenho do sistema fotovoltaico, potência de saída e retenção do estado de carga (SOC) da bateria.”
Para otimizar o sistema e antes de criar uma configuração experimental, a equipe usou o AutoCAD para design e o Proteus para simulação. No caso do algoritmo denominado DASTS-Hybrid STA Combination, sensores de luz foram usados para detectar a luz solar e, em seguida, equações matemáticas calcularam onde o sol deveria estar e posicionaram o painel fotovoltaico de acordo, usando um microcontrolador. Ele usava contrapeso e motores DC operando em modo contínuo ou semi-contínuo.
Quanto ao Algoritmo Integrado DASTS-GPS, neste caso, foram simulados componentes GPS e RTC em vez de sensores de luz. Usando os dados do GPS e do RTC, o microcontrolador usou fórmulas para calcular o ângulo do sol, alterando a inclinação e o azimute dos painéis de acordo. Após a investigação desses, um protótipo foi construído. Eles usaram painéis fotovoltaicos de 15 W, uma caixa de engrenagens, uma bateria de 12 V, 14 Ah e contrapesos mecânicos. Além disso, um sensor de luz recém-projetado também foi usado para minimizar erros de rastreamento da geometria do sensor.
“Os resultados indicam que, em comparação com um painel fotovoltaico fixo posicionado em ângulos anuais ideais de azimute e inclinação, o DASTS convencional aumenta a geração de energia em 54,36% com uma redução de 18,12% no SOC da bateria”, disse o cientista. Em comparação com o DASTS convencional, outras melhorias foram observadas com metodologias de rastreamento híbrido utilizando o novo design inovador de sensores de luz.
De acordo com os resultados, a combinação DASTS-Hybrid STA com modo de rastreamento contínuo melhora a potência em 38,69% e diminui o SOC da bateria em 19,29%. A combinação DASTS-Hybrid STA com modo de rastreamento semicontínuo melhora a saída de energia em 21,54% com uma redução de 16,39% no SOC da bateria. O algoritmo integrado DASTS-GPS demonstra um aumento de 27% na geração de energia, correspondendo a uma diminuição de 15,21% no SOC da bateria.
“Erros de perda de rastreamento são introduzidos às 10h para examinar a estabilidade do sistema, revelando que flutuações significativas de energia ocorrem quando um painel fotovoltaico fixo é usado como um sistema bloqueado por referência, enquanto a abordagem do Algoritmo Integrado DASTS-GPS mantém um perfil de energia mais estável”, acrescentaram. “O impacto dos pesos mecânicos na retenção do SOC da bateria também é investigado, mostrando uma redução de 15% no consumo de energia em todas as estratégias de rastreamento quando os pesos mecânicos são empregados.”
Os resultados foram apresentados em “Performance enhancement of photovoltaic panels via hybrid-integrated tracking algorithms“, publicado na Renewable Energy. Pesquisadores da Universidade de Andhra, na Índia, e da Universidade da Federação da Austrália, na Austrália, participaram do estudo.
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