Anais do XVI Encontro de Iniciação Científica e
I Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da PUC-Campinas
27 e 28 de setembro de 2011
ISSN 1982-0178
MODELAGEM DE CARGAS DE ILUMINAÇÃO COM ALIMENTAÇÃO
FOTOVOLTAICA
Felipe Serazzi Melchert
Alexandre de Assis Mota
Faculdade de Engenharia Elétrica
CEATEC
[email protected]
Eficiência Energética
CEATEC
[email protected]
Resumo: Este projeto de Iniciação Científica objetivou o estudo de meios para o armazenamento de
energia vinda de um painel fotovoltaico e a escolha
da melhor carga de iluminação para o circuito desenvolvido. Dessa maneira, o painel fotovoltaico
carrega um grupo de baterias recarregáveis durante o dia e, à noite, as baterias são usadas para alimentar uma carga para iluminação. Para a iluminação noturna foi utilizado um grupo com três LEDs,
pois outra forma de iluminação (tal como lâmpada
incandescente) possui potência muito alta, fazendo
com que as baterias descarregassem mais cedo do
que o necessário.
Para o carregamento do circuito foi utilizado um painel solar (Figura 1) de potência igual a 5W, tensão
de operação de 16,4 VCC e corrente de operação
de 300mA.
Palavras-chave: Iluminação ecológica, Painel fotovoltaico, Aproveitamento de energia.
Área de Conhecimento: Engenharia Elétrica - Instalações Elétricas Prediais e Industriais.
1. INTRODUÇÃO
O projeto foi desenvolvido para aproveitar a energia
da luz do sol através do painel fotovoltaico, armazenando-a durante o dia e usando-a a noite.
Foi cogitado o uso de lâmpadas incandescentes para o uso no projeto, porém o que se mostrou mais
adequado foram os LEDs, pois a corrente necessária para o seu funcionamento é mais baixa; uma vez
que a corrente necessária é mais baixa, a carga da
bateria dura mais tempo.
Foi projetado um circuito para limitar a corrente de
carga das baterias e outro circuito para ligar os
LEDs quando não há luz solar. Posteriormente os
dois circuitos foram unidos em uma mesma placa
para a montagem do protótipo.
2.
DESENVOLVIMENTO
OBTIDOS
E
RESULTADOS
Figura 1 - Painel Solar
a) Circuito para armazenamento de energia: o
primeiro problema para a execução do projeto era
um circuito que limitasse a corrente fornecida do
painel solar para as baterias. A solução encontrada
foi um regulador de tensão LM317 ligado segundo o
circuito da figura 2, com R1=6Ω.
Figura 2 - Circuito regulador de corrente
Além disso, foi colocado um diodo na saída positiva
do painel solar para que durante a noite ele não consumisse energia das baterias.
Depois de testado o circuito, notou-se que o regulador de tensão LM317 aquecia demasiadamente, o
que tornou necessário o uso de um dissipador. Com
o uso do mesmo o problema foi solucionado.
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27 e 28 de setembro de 2011
ISSN 1982-0178
Para o armazenamento de energia foram usadas
duas baterias de 3,6V e 600mAh (Figura 3) em série.
Figura 5 – Protótipo
Figura 3 - Baterias Recarregáveis
b) Circuito para chaveamento dos LEDs: a seguir, fez-se necessário um circuito que acionasse a
iluminação quando na ausência de incidência solar.
A solução encontrada, simples e de baixo consumo,
foi usar um transistor NPN de uso geral (BC548) polarizado por divisor de tensão, conforme o diagrama
da figura 4.
Figura 4 - Circuito de acionamento dos LEDs
O resistor R1 vale 27kΩ e o valor do LDR é 470Ω
com luz e aproximadamente 8kΩ sem luz; dessa maneira, quando é dia, o valor de da tensão de base
VBE é menor que 0,7V - portanto o transistor não
conduz – e, quando é noite, o valor de VBE é maior
que 0.7V, fazendo com que o transistor passe a conduzir e ativando os LEDs.
c) Circuito final: ao compor os circuitos citados anteriormente obteve-se o protótipo final, com os dois
estágios em cascata, ilustrado na Figura 5, após
implementação em placa de circuito impresso. Com
esse protótipo foi possível certificar que seu funcionamento condiz com o esperado.
d) Medidas: Após a montagem do protótipo efetuaram-se algumas medidas de validação, conforme a
tabela 1.
Tabela 1: Medidas de Validação do Protótipo
Corrente fornecida
pelo painel solar durante o dia.
Tensão do painel solar durante o dia.
Corrente fornecida
pelas baterias a noite
para os 3 LEDs
Tensão fornecida pelas baterias a noite
para os 3 LEDs
Entre 180mA e 120mA,
dependendo da luz.
Entre 11V e 18,5V, dependendo da luz.
20,1mA
1,2V
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O protótipo de iluminação a partir de alimentação
fotovoltaica resultou no que era esperado. Porém a
luminosidade que os LEDs fornecem não é comparável à de uma lâmpada incandescente, contudo a
lâmpada incandescente necessitaria de um painel
maior e um grupo de baterias com maior capacidade
de carga.
Para o grupo de LEDs selecionados o painel usado
funciona bem e faz com que a carga da bateria dure
a noite inteira.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Prof. Dr. Alexandre de Assis Mota pela
sua competência como orientador, aos funcionários
dos Laboratórios do CEATEC e aos colegas do grupo de pesquisa.
Anais do XVI Encontro de Iniciação Científica e
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27 e 28 de setembro de 2011
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18/04/2002
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http://www.eletrobras.gov.br/procel/11.htm.