Rastreador Solar: Explorando a Eficiência da Energia Sustentável

Com a crescente demanda por energia elétrica no mundo, a busca por fontes mais sustentáveis tornou-se uma prioridade. Nesse cenário, a energia solar tem se destacado como uma alternativa viável. No entanto, para maximizar a eficiência da captura de energia solar, foi desenvolvido o sistema de rastreamento solar. Este trabalho busca não apenas desvendar o funcionamento desse sistema, mas também explorar suas origens, evolução e vantagens.

O que é um Rastreador Solar?

Um rastreador solar é um dispositivo inteligente projetado para monitorar continuamente a posição e o ângulo dos painéis solares, ajustando-os automaticamente para capturar a máxima incidência de radiação solar ao longo do dia. Essa movimentação dinâmica permite uma otimização constante da captura de energia, aumentando a eficiência da geração solar ao maximizar a exposição aos raios solares.

Como funciona o sistema de rastreamento solar? 

Um rastreador solar é um dispositivo que permite que os painéis solares sigam o movimento aparente do sol ao longo do dia, otimizando assim a captura de energia solar. Existem dois tipos principais de rastreadores solares:

• Rastreadores Passivos: Estes dispensam motores, movendo-se através da expansão ou contração de um gás. Desenvolvidos por Clifford & Eastwood em 2004, são de fácil manutenção e adequados para locais com baixa incidência de ventos. No entanto, sua construção requer eixos de baixo atrito, são sensíveis a ventos e não funcionam bem em dias de pouca radiação solar.

• Rastreadores Ativos: Baseados em sistemas microcontrolados, esses rastreadores são influenciados pelos valores instantâneos lidos de sensores, como os LDRs (resistores dependentes de luz). Eles serão explorados em detalhes, pois são amplamente utilizados e oferecem uma maior eficiência.

Além disso, os rastreadores solares ativos ainda se dividem em dois tipos de sistemas: de eixo único e de dois eixos.

• Sistemas de sentido único: leste-oeste ou norte-sul 

• Sistemas de sentido duplo:  permite que o painel acompanhe o movimento do sol nas quatro direções.

Para melhor entendimento, será feita uma explicação do funcionamento do rastreador solar através de um projeto pequeno. Porém para projetos maiores é utilizado a mesma metodologia, mas com outros modelos de dispositivos.

Para o funcionamento da movimentação deste equipamento é necessário os seguintes dispositivos, como: 

• LDR(Resistor Dependente de Luz):  São sensores solares que detectam a posição atual do maior índice de radiação solar. É composto por células de sulfeto de cádmio dispostas em ziguezague para maximizar a superfície sensível, o LDR é um sensor bidirecional sem polaridade definida. Apesar de sua excelente resposta espectral, é importante destacar que o LDR é um dispositivo de resposta mais lenta.

• Microcontrolador: É necessário também o uso de um micro controlador central que gerencia as operações do rastreador solar com base nas leituras dos LDRs. Ele toma decisões em tempo real para garantir que os painéis estejam sempre orientados da maneira mais eficiente possível para capturar a luz solar. Para projetos menores, pode ser utilizado: Arduino Uno, Arduino Mega, ESP32, entre outros.  

• Motores: Os motores em um rastreador solar movem os painéis para acompanhar o sol. Existem motores de passo, motores DC, motores lineares e servo motor. Controladores eletrônicos recebem dados dos sensores solares, permitindo ajustes contínuos para otimizar a captura de luz solar. A escolha do tipo de motor depende de fatores como precisão, ambiente e custo. Para um projeto menor e barato, o motor mais adequado seria o servo motor.

Montagem do circuito

Como a junção desses dispositivos, podemos montar o seguinte circuito:

Vantagens e desvantagens do Rastreamento Solar:

• Aumento da Produtividade do Sistema: Ao seguir a trajetória solar, os rastreadores maximizam a captura de energia ao longo do dia;
• Evitar Sombreamento: O rastreamento contínuo reduz os efeitos prejudiciais do sombreamento, otimizando a eficiência da geração solar;
• Potencializa a Economia na Conta de Luz: A eficiência aprimorada resulta em maior produção de energia, contribuindo para uma redução significativa nos custos de eletricidade;

As desvantagens são: 

• Possui um alto custo;

Os sistemas solares com o uso do rastreador solar podem alcançar um ganho na geração na ordem de 10% a 45% em relação aos sistemas fixos. Estes valores mudam dependendo da região e latitude, fatores climáticos e modelo de seguidor.

 Na imagem acima, podemos notar que com o sistema de rastreamento – curvas laranja (eixo duplo) e verde (eixo único) se atinge a potência máxima logo no começo da manhã. 

Além disso, rastreadores solares são frequentemente projetados para usinas de maior porte e para regiões com climas de baixa ou nenhuma neve, tornando-os uma opção mais vantajosa em ambientes mais quentes. Sistemas fixos conseguem lidar de maneira mais eficaz com condições ambientais adversas do que os sistemas de rastreamento.

Mesmo em aplicações de grande escala, os sistemas de rastreamento solar requerem uma extensa área para instalação, pois o movimento dos módulos pode criar sombras sobre outros, especialmente se estiverem posicionados muito próximos uns dos outros.

Por fim, ao compreender o funcionamento intrincado dos rastreadores solares e suas vantagens, torna-se evidente como essa tecnologia desempenha um papel crucial na transição para fontes de energia mais sustentáveis. A capacidade de otimizar a captura de energia solar não apenas aumenta a eficiência, mas também solidifica o papel fundamental desses sistemas no futuro da geração de energia limpa e renovável.

Autor: Cintia Fortunato