PERFORMANCE OF SINGLE AXIS SOLAR TRACKING SYSTEM FOR PHOTOVOLTAIC ENERGY GENERATION

Resumo

More and more, alternative energy has gained attention in the national and international energy industry, turning solar photovoltaic (PV) energy in a promising source to generate electricity. In Brazil, 2 million of people live in rural areas without electricity, what limits the social, economic and agriculture development in these locals. The goal of this work was to propose a new design of concept of one axis three-steps sun tracking system (east-west) that operate manually, and to evaluate its productivity increment in PV energy when compared with static PV generators. The three steps tracking angle throughout a day, the PV generator angle that best fits the irrigation season, and the position movement of the PV generators were all calculated before installing the equipment in the field. The PV modules were installed in an experimental field of the Department of Biosystems Engineering-ESALQ, the irrigation season was settled as the period of months with lower precipitation in Piracicaba during 2012. The manual three-steps tracking system was composed by steel cables attached to the PV generators structure, so that in the morning they got tilted 50° to east, between the hours next the noon they got tilted to north ( 0° in relation to east-west axis), and in the afternoon they got tilted 50° to west. The increment of energy varied among 1.5 and 6.1 MJ m-² day-¹ (15 to 19%), according the daily sky condition, demonstrating that the manual three-steps tracking PV generators with optimized tilt angle β for the irrigation season were more efficient than fixed generators.

KEYWORDS: Solar energy, energy efficiency, partial segment.

DESEMPENHO DE UM RASTREADOR SOLAR DE UM EIXO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA

RESUMO: Cada vez mais as energias alternativas vêm ganhando destaque na matriz energética nacional e internacional, dentre elas, destaca-se a energia solar fotovoltaica (FV) a qual é uma fonte promissora de geração de energia elétrica. No Brasil mais de 2 milhões de pessoas vivem na área rural sem energia elétrica o que limita o desenvolvimento social, econômico e agrícola desses locais. O objetivo deste trabalho foi propor um novo conceito de sistema de rastreamento solar de três passos de um eixo (leste-oeste) com operação manual, e avaliar o incremento de energia FV produzida quando comparado com geradores FV estáticos. Antes da instalação dos geradores a campo foram calculados os três ângulos de rastreamento ao longo do dia; o ângulo do gerador fotovoltaico que melhor se adéqua à estação de irrigação e a hora da troca da posição dos geradores. Os módulos FV foram instalados em uma área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas - ESALQ, a estação de irrigação foi definida como sendo os meses de menor precipitação em Piracicaba no ano de 2012. O sistema rastreador manual de três passos consistiu no uso de cabos de aço presos a estrutura dos geradores FV de modo que na parte da manhã ficavam inclinados a 50° para o leste, entre os horários próximos ao meio dia ficavam inclinado para o norte (0° em relação ao eixo leste-oeste) e na parte da tarde ficavam inclinados a 50° para o oeste. O incremento de energia variou conforme a condição diária do céu, entre 1,5 a 6,1 MJ m^-² dia^-1 (15 a 19%), demonstrando que o sistema rastreador de três passos em geradores FV com ângulo β otimizado para a estação de irrigação foi mais eficiente que geradores fixos.

Palavras-Chave: Energia solar, eficiência energética, segmento parcial.