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http://hdl.handle.net/1843/76789
Registro completo de metadatos
Campo DC | Valor | Idioma |
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dc.contributor.advisor1 | Victor Flores Mendes | pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3391963984567917 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Allan Fagner Cupertino | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Rodrigo Cassio de Barros | pt_BR |
dc.contributor.referee2 | Luís Guilherme Monteiro Oliveira | pt_BR |
dc.creator | Eduardo Santos de Almeida | pt_BR |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3673329245455392 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2024-09-23T16:33:12Z | - |
dc.date.available | 2024-09-23T16:33:12Z | - |
dc.date.issued | 2024-08-01 | - |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/1843/76789 | - |
dc.description.abstract | This work presents the development and evaluation of a cost-effective horizontal single-axis solar tracking system based on the ESP32 microcontroller. The research was conducted in collaboration with Flex, a company located in Divinópolis, MG, with the primary goal of reducing the costs of the solar tracking system originally marketed by Flex by replacing the original controller, a PLC (Programmable Logic Controller), with a more affordable microcontroller. Throughout the development, Python algorithms were implemented to estimate daily irradiation curves, taking into account different conditions of photovoltaic plants (fixed structures and structures using single or dual-axis tracking) and geographic coordinates. Besides assessing the feasibility of solar trackers, the algorithms helped determine the most advantageous tracking methodology for solar alignment. The results from computer simulations indicated that using solar trackers can increase energy production by up to 30%, depending on climatic conditions and the type of tracker used. Regarding the module movement method for a single-axis tracker, higher generation was observed with movement based on the solar incidence angle, which represents the sun's position in the sky. Before testing the proposed controller in a real solar plant, a prototype was developed and tested under controlled conditions, with a peak power of 1.05 kWp. The analysis of the prototype tracker’s positioning curve showed that the ESP32-based system maintains adequate alignment of the solar panels throughout the day, validating the effectiveness of the tracking algorithms. Real experimental results, utilizing a photovoltaic mini-plant with an installed capacity of 109 kWp, indicated that the ESP32-based solar tracker generated between 17.51% and 30.42% more energy than a fixed plant, depending on weather conditions. The cost analysis demonstrated that the ESP32-based system has a significantly lower total cost compared to the PLC-based system, approximately 86% lower, making it an economically viable alternative for various applications, especially in plants with relatively low peak powers, between 1 kWp and 100 kWp. | pt_BR |
dc.description.resumo | Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a avaliação de um sistema de rastreamento solar horizontal de um eixo de baixo custo baseado no microcontrolador ESP32. A pesquisa foi conduzida em parceria com a empresa Flex de Divinópolis, MG, tendo como principal objetivo reduzir os custos do sistema de rastreamento solar originalmente comercializado pela Flex, substituindo o controlador original, um CLP (Controlador Lógico Programável), por um microcontrolador mais acessível. Durante o desenvolvimento do trabalho, foram implementados algoritmos em Python para a estimativa das curvas de irradiação diária, considerando diferentes condições de usinas fotovoltaicas (com estrutura fixa, e estruturas utilizando rastreamento de um ou dois eixos) e coordenadas geográficas. Além de avaliar a viabilidade dos seguidores solares, os algoritmos ajudaram a determinar a metodologia de movimentação mais vantajosa para o seguimento solar. Os resultados das simulações computacionais indicaram que o uso de rastreadores solares pode aumentar a produção de energia em até 30%, dependendo das condições climáticas e do tipo de rastreador utilizado. Quanto ao método de movimentação dos módulos para um seguidor de eixo único, foi observada maior geração no deslocamento baseado no ângulo da incidência solar, o ângulo que representa a posição do sol no céu. Antes dos testes do controlador proposto em uma usina solar real, um protótipo foi desenvolvido e testado em condições controladas, com 1,05 kWp de potência de pico. A análise da curva de posicionamento do seguidor protótipo mostrou que o sistema baseado no ESP32 mantém o alinhamento adequado dos painéis solares ao longo do dia, validando a eficácia dos algoritmos de rastreamento. Os resultados experimentais reais utilizaram uma usina com mini geração fotovoltaica com capacidade instalada de 109 kWp e indicaram que o seguidor solar baseado no ESP32 gerou entre 17,51% e 30,42% mais energia do que uma usina fixa, dependendo das condições meteorológicas. A análise de custos demonstrou que o sistema baseado em ESP32 possui um custo total significativamente menor em comparação com o sistema baseado no CLP, cerca de 86% menor, tornando-o uma alternativa economicamente viável para diversas aplicações, especialmente em usinas com potências de pico relativamente baixas, entre 1 kWp e 100 kWp. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.department | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFMG | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/ | * |
dc.subject | Sistemas fotovoltaicos | pt_BR |
dc.subject | ESP32 | pt_BR |
dc.subject | Solução de baixo custo | pt_BR |
dc.subject | Rastreador solar horizontal de eixo único | pt_BR |
dc.subject.other | Engenharia elétrica | pt_BR |
dc.subject.other | Energia solar | pt_BR |
dc.subject.other | Geração de energia fotovoltaica | pt_BR |
dc.subject.other | Algoritmos - Simulação por computador | pt_BR |
dc.subject.other | Microcontroladores | pt_BR |
dc.subject.other | Sistema de Posicionamento Global | pt_BR |
dc.title | Desenvolvimento de um sistema de rastreamento solar horizontal de um eixo de baixo custo baseado em microcontrolador | pt_BR |
dc.type | Dissertação | pt_BR |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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Desenvolvimento de um Sistema de Rastreamento Solar Horizontal de Um Eixo de Baixo Custo Baseado em Microcontrolador.pdf | 20.4 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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