Central features of the two innovation models

Com relação à forma de controle, este pode ser feito de forma ativa ou passiva.

2.4.3.1 Seguidores passivos

Os seguidores passivos fazem o seguimento do Sol sem qualquer componente eletrônico ou motores. Esse tipo de seguidor, é composto por dois cilindros, nas extremidades leste e oeste do coletor solar, contendo, na maioria das vezes, um líquido denominado de Freon (CORTEZ, 2013), e um tubo de interligação entre estes, de modo a permitir a passagem do líquido de um para o outro, como mostrado na Figura 2.23.

O seu funcionamento se baseia na ação da gravidade. Quando uma lateral está mais exposta ao Sol do que a outra (quando os raios solares não estão incidindo em um ângulo de 90° com a superfície), a pressão de vapor aumenta, forçando o líquido que está recebendo a luz do sol a ir para o local mais frio, na outra extremidade, sombreada, e provocar o movimento do sistema, ao deslocar o centro de gravidade do mesmo, até que ambas as laterais estejam igualmente sombreadas. O aquecimento do líquido é controlado pelas sombras causadas pelos anteparos de alumínio (SHAYANI, 2006).

48 Figura 2.23 – Sistema com seguimento passivo

Fonte: (SHAYANI, 2006)

Um seguidor passivo é mais adequado em altas temperaturas (ABOUZEID, 2001) e só pode ser utilizado em locais onde a variação térmica seja suficiente para provocar o aquecimento do líquido. Possui como desvantagens o fato de apresentar uma baixa precisão e sofrer distúrbios com a influência de ventos e com a falta parcial da irradiação solar, como em dias nublados (CLIFFORD; EASTWOOD, 2004). Apresenta vantagens como a simplicidade e a não necessidade de outros mecanismos, como motores, para o seu funcionamento.

2.4.3.2 Seguidores ativos

Os seguidores ativos possuem componentes eletrônicos e motores elétricos para promover a movimentação da superfície de captação de forma ativa. A maior parte dos seguidores utilizados ao redor do mundo são ativos.

O controle da movimentação de um seguidor ativo pode ser feito em malha fechada, com uso de sensores, ou em malha aberta, sem sensores.

Como principais componentes de um sistema de seguimento solar, pode-se citar:

a) controlador: componente elétrico/eletrônico responsável pelo recebimento dos sinais vindos dos sensores, se o controle for em malha fechada, e fornecimento dos sinais de comando para o elemento atuador, de acordo com a lógica de controle desejada.

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Podem ser utilizados: CLP (controlador lógico programável), microprocessador, computador ou circuito com portas lógicas;

b) atuador: tem como função realizar a movimentação do sistema a partir dos sinais vindos do controlador, podendo ser utilizados motores de passo, motores de corrente contínua, motores de indução e servo-motores;

c) sensores (presentes somente quando o controle é feito em malha fechada): podem ser utilizados com a função de detectar a posição do Sol durante o dia, com fotosensores como LDR’s (Light Dependent Resistor), também denominados de fotoresistores ou resistor dependente de luz, fototransistores, fotodiodos ou até mesmo células FV. Também podem ser utilizados com a função de fornecer informações referentes a posição da superfície de captação solar, podendo ser utilizados potenciômetros, encoders, sensores magnéticos, entre outros.

2.4.3.2.1 Controle em malha aberta

O controle do seguimento solar em malha aberta (Figura 2.24) pode ser feito: a) de forma pré-definida: onde se define intervalos de tempo em que o sistema deve se movimentar de um determinado valor de angulação, também definido. Por exemplo, pode se definir que a superfície deve rotacionar 4° em direção ao oeste a cada 30 minutos, desde o nascer do sol até o pôr do sol.

b) com algoritmos de cálculo da posição do Sol: a partir da data, hora e das coordenadas de latitude longitude onde o sistema está instalado, um algoritmo matemático calcula a posição do Sol a cada instante, fornecendo os ângulos de azimute solar e altura solar, além dos horários do nascer e pôr do sol. Com esses ângulos, pode se fazer o devido posicionamento da superfície de captação solar.

Figura 2.24 – Controle do seguimento solar em malha aberta

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2.4.3.2.2 Controle em malha fechada

Quando o controle do seguimento solar é feito em malha fechada (Figura 2.25), utiliza-se, geralmente, um par de fotosensores para se fazer o seguimento em torno de um determinado eixo, ou dois pares, para se seguir o Sol em dois eixos.

Figura 2.25 – Controle do seguimento solar em malha fechada

Fonte: (Autoria própria)

Os fotosensores utilizados, na maioria das vezes LDRs, fornecem sinais de saída que variam de acordo com a intensidade da irradiação incidente sobre os mesmos. Entre esses sensores, geralmente, é utilizado um obstáculo (Figura 2.26a), de forma que, quando o Sol se encontrar perpendicular à superfície dos sensores, haverá igual incidência de irradiação solar em cada um dos sensores e o sinal de saída de cada sensor do par será igual. Caso contrário, ou seja, quando o Sol não estiver incidindo de forma perpendicular nos sensores, um dos sensores estará recebendo maior irradiação do que o outro e o seu sinal de saída será diferente do sinal de saída do outro sensor do par. Essa diferença nas saídas é utilizada para o controlador acionar o mecanismo atuador de forma a movimentar o sistema até que a incidência do Sol em cada sensor se torne igual.

Em alguns casos, os sensores são usados em superfícies inclinadas, de forma a aumentar a sensibilidade aos raios solares, ou com o auxílio de um colimador (MOUSAZADEH et al., 2009), como mostrados na Figura 2.26.

Vale ressaltar que os fotosensores de cada par têm de ser iguais, de forma a fornecer leituras idênticas um ao outro quando recebendo a mesma irradiação solar, e não se deve permitir o acúmulo de sujeiras na superfície de proteção dos sensores, o que compromete a sensibilidade dos mesmos.

51 Figura 2.26 – a) Sensor com placa de sombreamento; b) Sensor com base inclinada; c) Sensor com o uso

de colimador

Fonte: (MOUSAZADEH et al., 2009) (adaptado)

Podem ainda ser utilizados sensores de posição, como potenciômetros ou

encoders, para se conhecer a posição da superfície de captação a cada instante e poder se

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