PROTÓTIPO EDUCACIONAL DE RASTREAMENTO FOTOVOLTAICO COM DOIS EIXOS

Resumo

A energia solar é considerada uma solução promissora para reduzir a dependência de fontes não renováveis e minimizar os impactos ambientais. Contudo, a eficiência dos sistemas fotovoltaicos depende do correto alinhamento dos painéis solares com a trajetória do sol. Esse desafio impulsionou o desenvolvimento de sistemas de rastreamento solar, que ajustam automaticamente os painéis para otimizar a captação de energia. No Lab IF Maker do IFFar campus São Borja, onde há uma constante necessidade de recarregar baterias de kits de robótica, como Lego® e pilhas para protótipos Arduino, surgiu a oportunidade de integrar essa demanda ao processo de ensino. Para isso, foram promovidas oficinas práticas de eletrônica e programação, nas quais os alunos puderam desenvolver soluções criativas para questões reais do laboratório. Durante essas atividades, um grupo de alunos propôs a criação de um protótipo educacional de rastreador solar de dois eixos, como alternativa para aumentar a eficiência energética e aplicar os conhecimentos de maneira prática. O protótipo ajusta um painel fotovoltaico em dois eixos, permitindo uma captação otimizada da radiação solar ao longo do dia. O projeto também se integra à Prática Profissional Integrada (PPI) do curso Técnico em Informática do IFFar-SB, que está em sintonia com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), promovendo aprendizado prático e inovação sustentável. A PPI é uma atividade que visa romper a fragmentação do conhecimento, relacionando as disciplinas básicas com as disciplinas da área técnica, contribuindo para a formação de um profissional capaz de construir um saber contextualizado. O processo de desenvolvimento do protótipo envolveu várias etapas, começando com a introdução de conceitos fundamentais de eletrônica e programação em Arduino, permitindo que os alunos montassem circuitos com sensores LDR (Light Dependent Resistor), motores servo e resistores. A partir desse conhecimento, os estudantes aplicaram a lógica de controle dos motores para ajustar a orientação do painel solar com base nas leituras de luminosidade dos sensores LDR, que captavam a intensidade da luz em diferentes direções (direita, esquerda, cima e baixo). Para a construção física do protótipo, foi utilizada uma estrutura de MDF de 3 mm, modelada no software SketchUp e cortada a laser, garantindo a precisão do design e a mobilidade necessária para o ajuste dos dois eixos. O sistema eletrônico foi composto por uma placa Arduino Uno, dois micro servo motores e quatro sensores LDR, conectados por meio de jumpers e protegidos por resistores para evitar danos ao circuito. A alimentação do sistema foi realizada por uma fonte de 5VDC, suficiente para garantir o funcionamento dos componentes eletrônicos. Por fim, o protótipo foi submetido a testes em condições simuladas e reais para avaliar seu desempenho. Inicialmente, foi utilizado uma lanterna de celular como uma fonte de luz artificial para medir o tempo de resposta dos eixos. Em seguida, o protótipo foi testado com luz natural (sol) para verificar sua eficácia em condições reais. Para esses testes, os painéis foram posicionados voltados para o Norte, com um ângulo de 45 graus, que é a orientação recomendada no Hemisfério Sul para otimizar a captação de energia solar. Essa configuração maximiza a exposição ao sol ao longo do dia, uma vez que o sol percorre o céu mais ao norte, permitindo maior incidência de radiação solar. Os resultados mostraram um aumento de até 10% na captação de energia pelo painel com rastreamento, especialmente nas primeiras horas da manhã e finais da tarde. Durante o meio-dia, a diferença foi menor, já que ambos os painéis estavam alinhados diretamente com o sol. O projeto proporcionou uma experiência de aprendizado prático, permitindo que os alunos aplicassem conceitos teóricos em soluções reais, reforçando a importância de tecnologias inovadoras e sustentáveis no contexto educacional. O protótipo educacional de rastreamento solar demonstrou ser eficaz e acessível, com potencial para melhorar a eficiência energética em sistemas pequenos. Para trabalhos futuros, espera-se realizar a integração de sistemas de armazenamento de energia, como baterias, para aumentar a autonomia do protótipo, além de implementar sensores meteorológicos para adaptar o sistema a diferentes condições climáticas. A criação de um aplicativo para monitoramento remoto via internet está prevista para futuros aprimoramentos, possibilitando o acompanhamento em tempo real do desempenho do protótipo e expandindo suas aplicações para contextos educacionais e institucionais. Além disso, planeja-se desenvolver um produto educacional replicável, capaz de ser implementado em outras instituições de ensino, promovendo o aprendizado de conceitos de automação, eletrônica e sustentabilidade de maneira acessível e interativa.