REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/pa10202410202036
Lázaro de Almeida da Silva Neto1; Debora Oliveira Cereijo dos Santos2; Eduardo de Andrade Dallara Sato3; João Lucas Dutra Amorim4; Lucas Alef Guerra Cruz5; Orientador: Adriano Machado dos Santos6
Resumo
A busca por fontes de energia sustentáveis têm levado a um crescimento expressivo na adoção de sistemas solares fotovoltaicos, destacando-se dois modelos principais: trackers solares fotovoltaicos e estruturas solares fixas. Ambos visam converter a luz solar em eletricidade, mas suas abordagens diferem significativamente, apresentando vantagens e desafios distintos. Um dos pontos centrais no debate é a eficiência energética. Os trackers solares, ao incorporarem mecanismos de rastreamento solar, conseguem otimizar a captura de luz ao longo do dia, proporcionando um aumento significativo na produção de energia em comparação com as estruturas fixas. Essa eficiência, no entanto, vem acompanhada de um custo inicial mais elevado, tornando crucial a análise do retorno sobre investimento em projetos de grande escala. Os custos iniciais elevados dos trackers solares contrastam com a abordagem mais simples e acessível das estruturas solares fixas. Essas estruturas, embora menos eficientes em termos de rastreamento solar, apresentam-se como uma opção mais viável em projetos de menor porte, permitindo uma entrada mais fácil no mercado de energia solar. A relação custo-benefício torna-se, portanto, um fator determinante na escolha entre essas tecnologias. Outro aspecto crucial é a manutenção dos sistemas ao longo do tempo. Os trackers solares, devido à presença de componentes móveis, demandam uma manutenção mais frequente, o que pode impactar os custos operacionais. Em contrapartida, as estruturas fixas oferecem uma solução mais robusta e de menor complexidade, resultando em menores despesas de manutenção ao longo da vida útil do sistema. A adaptação ao clima local também desempenha um papel importante na escolha entre trackers e estruturas solares fixas. Enquanto os trackers se destacam em regiões com grande variação na posição solar ao longo do dia, as estruturas fixas são mais adequadas para climas estáveis, onde a previsibilidade é um fator determinante. A durabilidade das instalações é uma preocupação crescente, e aqui as estruturas fixas levam vantagem. Com menos peças móveis suscetíveis ao desgaste, esses sistemas tendem a ter uma vida útil mais longa, proporcionando uma opção mais sustentável a longo prazo. Em última análise, a escolha entre trackers solares fotovoltaicos e estruturas solares fixas depende de uma análise cuidadosa das necessidades específicas de cada projeto. Projetos de grande escala podem se beneficiar significativamente dos trackers, enquanto empreendimentos menores podem encontrar na simplicidade e acessibilidade das estruturas fixas uma solução mais adequada. O setor de energia solar continua a evoluir, e a diversidade de opções disponíveis reflete a busca constante por soluções eficientes, sustentáveis e adaptáveis às demandas do mercado e do meio ambiente.
Palavras-Chave: Painel fotovoltaico; trackers; custo-benefício; fixas.
2 Introdução
A Conferência das Nações Unidas sobre as Mudanças Climáticas (COP26), realizada em novembro de 2021, foi marcada por um destaque significativo para a urgência de uma redução acelerada das emissões de carbono. Um dos principais objetivos estabelecidos é alcançar uma redução de 45% das emissões até 2030, em comparação com os níveis de 2010. Além disso, foi ressaltado o compromisso de atingir a neutralidade de carbono globalmente até 2050. Essas metas refletem a necessidade premente de ação para mitigar os impactos das mudanças climáticas e promover uma transição para uma economia mais sustentável e livre de carbono. A transição para uma matriz energética mais limpa e sustentável tem sido uma prioridade global, impulsionando assim o desenvolvimento da captação solar, como é o caso das placas fotovoltaicas.
A Energia Solar apresenta um enorme potencial no Brasil, devido à sua abundante incidência solar ao longo do ano, sendo uma fonte limpa e renovável. A conversão da energia solar em eletricidade acontece principalmente por meio de painéis fotovoltaicos, que geram eletricidade diretamente a partir da luz solar. Essa eletricidade pode ser utilizada imediatamente ou armazenada em baterias para uso posterior, como durante a noite ou em dias nublados. No entanto, a energia solar ainda representa uma parcela pequena da matriz energética do Brasil, contribuindo com apenas 1,7%, conforme os dados do Ministério de Minas e Energia, o que sugere um grande espaço para expansão e desenvolvimento dessa fonte no país.
O Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE) estabelece diretrizes e previsões para o crescimento da oferta e demanda de energia no Brasil ao longo dos próximos 10 anos. No que se refere à energia solar, o PDE identifica o enorme potencial do país. Como podemos observar na figura 1, o semiárido nordestino é destacado como a área com os melhores índices de irradiação, o que torna essa região especialmente favorável para a expansão da geração de energia solar.
Figura 1: Localização dos projetos previstos no PDE 2024.
Fonte: EPE, 2014; IBGE, 2009.
Já o Relatório de Infraestrutura de Energia Elétrica de Goiás, local onde o trabalho está sendo realizado, revela um forte planejamento para expandir a capacidade energética do estado, com ênfase na energia solar. Estão previstas 129 usinas, com a maioria entrando em operação até 2029, conforme figura 2. A geração total estimada é de 6.295,55 MW, consolidando a energia solar como a principal fonte de nova geração no estado. O relatório aponta um crescimento significativo entre 2025 e 2029, com um salto de 400 MW para 3.573,30 MW, além de uma estimativa de 1.250 MW sem data definida para início de operação.
Figura 2: Previsão para entrar em operação até 2029 (em MW)
Fonte- ANEEL.
Um dos maiores desafios na geração de energia solar é a falta de uniformidade, causada pela variação da incidência solar ao longo do dia e ao longo das estações do ano. Isso ocorre porque os painéis fixos precisam estar orientados de forma específica: voltados para o norte no hemisfério sul e para o sul no hemisfério norte, de modo que a inclinação seja igual à latitude do local para a máxima captação de energia anual, conforme ilustrado na figura 3. No entanto, essa configuração fixa nem sempre garante o melhor aproveitamento da radiação solar durante o dia todo.
Figura 3: Ângulo de inclinação de placas solares fixas.
Fonte- CRESESB, 2014.
Os seguidores solares foram desenvolvidos para resolver essa questão, maximizando a produção de energia fotovoltaica. Esses dispositivos ajustam continuamente o ângulo dos painéis solares ao longo do dia para seguir o movimento do sol no céu. Dessa forma, a superfície dos painéis permanece perpendicular aos raios solares por mais tempo, permitindo maior eficiência na captação da irradiação solar e, consequentemente, na geração de energia.
“O mundo vive uma grande transformação energética, com as taxas de crescimento, sem precedentes, das fontes renováveis de energia, em particular, das fontes solar e eólica” [IRENA, 2019a].
Das diversas formas de produção de energia elétrica, destacam-se como menos prejudicial ao meio ambiente, as fontes renováveis como solar, eólica, hidráulica e geotérmica. Considerando o custo e o impacto como fatores relevantes ao meio ambiente, a energia solar é a fonte que possui mais vantagens [USP, 2011].
Percebe-se, portanto, que a radiação depende fortemente das condições atmosféricas, como umidade relativa do ar e nebulosidade, da latitude do local e da posição no tempo. Dessa forma, os ângulos de inclinação dos painéis solares devem ser ajustados para o aproveitamento ótimo da radiação solar, tendo em vista que apenas uma parte mínima dessa radiação emitida atinge a superfície da Terra, correspondendo a uma quantidade de energia de 1×10¹⁸ kWh/ano [Portal Energia, 2004].
Seguidor solar é um dispositivo utilizado para orientar um painel ou arranjo de painéis fotovoltaicos, concentradores de energia, ou coletor solar, de forma que estejam sempre voltados para o Sol, para que haja uma maior incidência de raios solares perpendiculares à superfície dos mesmos. Deste modo, o rendimento do sistema aumenta com a maior incidência da componente de energia direta. [OLIVEIRA, 2008].
Os modelos de seguidores solares podem ser ativos, impulsionados por motores elétricos e conjunto de polias ou engrenagens, ou passivos, quando o conjunto impulsor é baseado no deslocamento de um fluido (geralmente na forma gasosa) aquecido pela energia solar, que muda o ponto de equilíbrio do sistema. Também podem ter um ou dois eixos de movimentação. Quando têm apenas um eixo, este pode ter orientação polar, norte-sul ou leste oeste. Com dois eixos, um deles é vertical para ajustar o azimute da superfície e o outro é horizontal, para ajustar a inclinação dos painéis. [OLIVEIRA, 2008].
Um sistema de seguidores solares, apesar de incrementar em cerca de 20% o preço total de um sistema de geração fotovoltaica de energia, pode vir a aumentar cerca de 40% a captação de energia em alguns casos. Os seguidores fotovoltaicos geralmente apresentam um baixo custo de manutenção [GIL, 2009].
No estudo realizado por Nagaraja & Prashanth (2018), quando comparado a um painel solar fixo, foi verificado um incremento de 17,72% de energia quando utilizado um sistema contendo um seguidor solar (NAGARAJA & PRASHANTH, 2018). Outros estudos indicam que ajustes em tempos determinados (mensais, quadrimestrais, semestrais etc) nos ângulos de inclinação podem aumentar o ganho energético [TAN & CHUA, 2018].
De acordo com Khorasanizadeh (2014), foi observado um aumento de eficiência de até 23,15% quando utilizado o ângulo de incidência ajustado e otimizado no estudo quando comparado à placa mantida na horizontal [KHORASANIZADEH, 2014].
Segundo Blaszczak (2017), em sua análise, em alguns períodos do dia, o painel tracker teve um ganho de eficiência que resultou em até 30% mais energia gerada que o painel fixo. Esse máximo foi observado logo após às 07h e também um pouco antes das 19h. Durante o período das 11h30min até aproximadamente 14h30min, o ganho de eficiência foi em torno 3% [VINÍCIUS BLASZCZAK, 2017].
De acordo com a análise de viabilidade econômica de Marinho (2017), foi feita a comparação com a simulação off-grid de um sistema de quatro painéis solares fixos, que custaram R$3726,00 e quatro sistemas com seguidores solares, com custo de R$7591,76, gerando um acréscimo de 103,7%. A produção média mensal dos quatro painéis solares com suporte fixo em 75,2 kWh (baseado nos dados do fabricante e dados do INPE para Brasília – DF) o acréscimo de 26,91% para o suporte móvel, tem-se uma produção estimada de 95,43 kWh. Na data presente da pesquisa o valor médio cobrado pelo kWh em Brasília custa R$0,6162. Dessa forma, a economia em energia elétrica seria de R$556,00 e R$705,67 para o suporte fixo e o móvel respectivamente. Chegou-se à conclusão de que o seguidor solar construído é financeiramente inviável, visto que seu tempo de retorno financeiro é quase o dobro do tempo do suporte fixo [MARINHO, 2021].
Em suma, este trabalho acadêmico aborda a implementação de sistemas de painéis fotovoltaicos, comparando uma configuração fixa e uma móvel (seguidor solar). O estudo é dividido em duas partes principais: a montagem do experimento e a análise de viabilidade econômica. Na primeira parte, serão detalhados os procedimentos e materiais necessários para a instalação dos painéis fotovoltaicos, tanto na configuração fixa quanto na móvel. Na segunda parte, realizaremos uma análise de viabilidade econômica para determinar a relação custo-benefício de cada sistema, considerando fatores como eficiência energética, custos iniciais, manutenção e retorno do investimento.
3 Metodologia
Para o desenvolvimento deste trabalho, foi realizada a análise de estudos disponíveis no meio acadêmico, a fim de obter uma visão geral dos dados técnicos de seguidores solares já implementados e analisar quais fatores contribuíram positivamente ou negativamente para a implementação de um seguidor solar. Nesse contexto, observou-se que os aumentos na geração atingiram picos de até 38%, em horários fora da incidência solar central em ambas as placas ( de 11h às 13:00), e obteve-se um aumento no rendimento médio do na faixa de 19% a 24% do conjunto fixo em relação ao móvel. Todavia, conforme aponta a literatura existente, a implementação de um seguidor solar com recursos automatizados e em grandes dimensões faz com que a sua aplicação prática seja inviável, devido ao alto custo das estruturas e dos equipamentos eletrônicos, os quais também requerem maiores níveis de manutenção. Assim, foi iniciada a parte prática do estudo, a qual consistiu no desenvolvimento e na construção de uma estrutura física capaz de suportar placas de até 10 kg, garantindo sua resistência às condições climáticas adversas, de modo que se obtivesse um projeto de baixo custo possível para fins residenciais.
Após o esboço inicial do sistema, foi desenvolvido o mecanismo de seguimento solar e a programação necessários para tornar um dos sistemas móvel, permitindo assim a comparação entre o desempenho do sistema fixo e do sistema com seguimento solar. Para a realização deste estudo, a arquitetura do sistema de geração foi cuidadosamente elaborada para que dois sistemas independentes fossem submetidos às mesmas condições de incidência solar. Um dos sistemas é composto por uma única placa fotovoltaica fixa, enquanto o outro é composto por uma placa fotovoltaica acoplada a um sistema de seguimento, programado para ajustar-se em horários pré-definidos, através de uma programação de baixa complexidade utilizando-se de programadores horários LETM4004. Diante disso, a Figura 4 indica de maneira breve as etapas do trabalho executado:
Figura 4: Esquematização do trabalho
Fonte: Autores, 2024.
Os sistemas foram desenvolvidos para que a estrutura móvel otimizasse o aproveitamento das condições de irradiação solar da região onde as placas estão instaladas. Dessa forma, o sistema móvel possibilita um maior período de geração de energia em comparação ao sistema fixo, devido ao seguimento da incidência solar. A irradiação solar da área de estudo é um fator crucial não apenas para o dimensionamento adequado dos sistemas fotovoltaicos, mas também para a análise da viabilidade econômica do projeto, uma vez que a energia gerada é diretamente proporcional ao retorno sobre o investimento. Conforme apresentado na Tabela 1, estima-se que os valores de irradiação solar na região de Anápolis, Goiás, alcancem 5,52 kWh/m² em junho e 5,79 kWh/m² em julho, sendo esses os períodos utilizados para a coleta dos dados que servem de base para este estudo.
Tabela 1: Irradiação média diária para a região de Anápolis
Fonte : CRESESB, adaptado.
O HSP é um parâmetro essencial no cálculo da geração de energia solar, pois reflete a quantidade de energia solar recebida em determinado local e orienta o dimensionamento correto da quantidade de placas solares necessárias. Os valores de irradiação servem como base para o cálculo do HSP, que pode ser obtido por meio da Equação 1, a qual é derivada das equações propostas por Pinho e Galdino (2014). Essas equações fornecem uma metodologia robusta para converter a irradiação solar diária acumulada em HSP, permitindo uma estimativa mais precisa da quantidade de energia que pode ser gerada em condições reais de operação.
3.1 Etapas do Projeto
As figuras a seguir demonstram as etapas executadas para o correto funcionamento do projeto:
Figura 5: Soldagem da estrutura
Fonte: Autores, 2024.
Figura 6: Pintura da estrutura
Fonte: Autores, 2024.
Figura 7: Montagem da estrutura móvel
Fonte: Autores, 2024.
Figura 8: Sistema elétrico
Fonte: Autores, 2024.
Figura 9: Sistema em operação
Fonte: Autores, 2024.
3.2 Materiais Utilizados
A tabela a seguir apresenta os componentes essenciais e os respectivos custos envolvidos na montagem de um sistema de geração fotovoltaico, projetado com foco em minimizar os gastos. Este planejamento visou proporcionar uma alternativa acessível para a geração de energia solar com seguidores solar. A lista de materiais, apresentada na Tabela 2 e 3, foi dividida em duas tabelas, pois considerou-se os custos do sistema móvel e do sistema fixo, a fim de que fosse estimado o gasto total por sistema e comparados os respectivos tempos de retorno (payback). Vale ressaltar que foi levado em consideração apenas 25% do valor do Micro Inversor utilizado, pois seu uso foi subdimensionado, podendo ser empregado com até 4 placas, o que representa uma diluição dos custos de implementação.
Tabela 2 – Lista de materiais para o sistema fixo.
| LISTA DE MATERIAIS | QUANTIDADES | UNIDADE | VALOR UNIT (R$) | TOTAL (R$) |
| Painel Solar Fotovoltaico 335W – BYD 335PHK | 1 | UNID | 414,00 | 414,00 |
| Micro Inversor Solar Hoymiles 4mppt 2kW | 0,25 | UNID | 1797,00 | 449,25 |
| Estruturas Metálicas | 1 | UNID | 250,00 | 250,00 |
| Parafusos fixação das placas intermediário | 2 | UNID | 7,10 | 14,20 |
| Parafusos fixação das placas terminal | 2 | UNID | 7,10 | 14,20 |
| Disjuntor monofásico 16A | 1 | UNID | 24,90 | 24,90 |
| DPS CC categoria 2 de 40 kA. | 1 | UNID | 35,90 | 35,90 |
| Pares de mc4. | 2 | UNID | 12,00 | 24,00 |
| Hastes de aterramento de 2,40m com conector para duas vias de cabo. | 1 | UNID | 38,90 | 38,90 |
| Cabo solar de 6mm² preto | 10 | METROS | 6,00 | 60,00 |
| Cabo solar de 6mm² vermelho | 10 | METROS | 6,00 | 60,00 |
| TOTAL GERAL | 1.385,85 |
Fonte: Autores, 2024.
Tabela 3: Lista de materiais para o sistema móvel.
| LISTA DE MATERIAL | QUANTIDADE | UNIDADE | VALOR UNIT (R$) | TOTAL (R$) |
| Painel Solar Fotovoltaico 335W – BYD 335PHK | 1 | UNID | 414,00 | 414,00 |
| Micro Inversor Solar Hoymiles 4mppt 2kW | 0,25 | UNID | 1797,00 | 449,25 |
| Estruturas Metálicas | 1 | UNID | 250,00 | 250,00 |
| Parafusos fixação das placas intermediário | 2 | UNID | 7,10 | 14,20 |
| Parafusos fixação das placas terminal | 2 | UNID | 7,10 | 14,20 |
| Disjuntor monofásico 16A | 1 | UNID | 24,90 | 24,90 |
| DPS CC categoria 2 de 40 kA. | 1 | UNID | 35,90 | 35,90 |
| Pares de mc4. | 2 | UNID | 12,00 | 24,00 |
| Hastes de aterramento de 2,40m com conector para duas vias de cabo. | 1 | UNID | 38,90 | 38,90 |
| Cabo solar de 6mm² preto | 10 | METROS | 6,00 | 60,00 |
| Cabo solar de 6mm² vermelho | 10 | METROS | 6,00 | 60,00 |
| Temporizador Timer Exatron LETM4004 | 2 | UNID | 78,00 | 156,00 |
| Chave Contatora Tripolar 12a Lc1 – D1210m7 3p + 1 N/a 220v | 2 | UNID | 39,90 | 79,80 |
| Cabo 2,5 mm² 750 V CobreCom | 10 | METROS | 2,80 | 28,00 |
| Fonte Chaveada 12v 5A 60w Bivolt 110/220V | 1 | UNID | 18,05 | 18,05 |
| Motor CC Bosch 12V para vidros elétricos | 1 | UNID | 50,00 | 50,00 |
| TOTAL GERAL | 1.717,20 |
Fonte: Autores, 2024
3.3. Circuito elétrico do Tracker
Primeiramente, com a finalidade de realizar o seguimento da irradiação solar no sistema de geração móvel, pensou-se em um protótipo cuja movimentação da placa seria realizada em espaços de tempo definidos, sem que houvesse a utilização de rastreadores solares (sensores), levando em consideração apenas o nascer e o pôr do sol. Para isso, foram utilizados dois temporizadores programáveis, conforme Figura 10. A esquematização do acionamento elétrico está representada na Figura 4.
Figura 10: Diagrama de comando do sistema móvel.
Fonte: Autores, 2024.
4. Resultados e Discussões
Os sistemas de geração solar foram monitorados por um período de aproximadamente seis meses, com dados coletados ao longo de 33 dias, para comparar a eficiência entre o sistema fixo e o sistema móvel (tracker). As informações obtidas estão detalhadas nas tabelas abaixo:
Tabela 4 – Dados de geração do sistema fixo
| PLACA FIXA | |||||||||||
| DATA | GERAÇÃO (kWp) | ||||||||||
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:30 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 1:00 | 17:00 | MÉDIA | |
| 09/06/2024 | 160,7 | 103,3 | 28,4 | 97,47 | |||||||
| 10/06/2024 | 161,2 | 104,4 | 36,4 | 100,67 | |||||||
| 11/06/2024 | 225,1 | 159,3 | 86,8 | 13,5 | 121,18 | ||||||
| 12/06/2024 | 201,6 | 160,8 | 104,6 | 34,3 | 125,33 | ||||||
| 13/06/2024 | 55,3 | 132 | 182,7 | 213,7 | 272,9 | 228,2 | 229 | 164,9 | 111,1 | 10,5 | 160,03 |
| 14/06/2024 | 54,5 | 131,5 | 181,4 | 214,1 | 264,6 | 266,6 | 197,2 | 170,1 | 45,8 | 37,1 | 156,29 |
| 15/06/2024 | 52,9 | 131,6 | 183,4 | 212,5 | 234,3 | 225 | 208,8 | 166,1 | 101,8 | 31,1 | 154,75 |
| 16/06/2024 | 57 | 132,6 | 185,2 | 218 | 230,5 | 226,4 | 201,8 | 162,2 | 105,5 | 33,3 | 155,25 |
| 17/06/2024 | 57,5 | 133,1 | 184,2 | 215,5 | 229,5 | 223,3 | 204,6 | 162 | 106,1 | 33,3 | 154,91 |
| 18/06/2024 | 41,5 | 131,8 | 182,9 | 217,5 | 225,7 | 221,6 | 194,4 | 159,8 | 105,5 | 32,1 | 151,28 |
| 19/06/2024 | 217,3 | 198,4 | 159,5 | 107,5 | 14,1 | 139,36 | |||||
| 20/06/2024 | 22,7 | 59,6 | 186 | 210,4 | 224,7 | 253,4 | 201 | 159,6 | 74,4 | 32,3 | 142,41 |
| 21/06/2024 | 49,2 | 126,6 | 177,6 | 208,1 | 222,9 | 235,3 | 219,9 | 181,6 | 106,5 | 14,4 | 154,21 |
| 22/06/2024 | 38 | 151,6 | 176 | 209 | 111,1 | 264,3 | 229,1 | 53,9 | 111,7 | 34,8 | 137,95 |
| 23/06/2024 | 52 | 126 | 174 | 211,7 | 226,6 | 221,4 | 143,7 | 175,7 | 76,9 | 16 | 142,40 |
| 24/06/2024 | 71,7 | 181,3 | 208,7 | 224,8 | 218 | 192 | 151,2 | 93,6 | 21,3 | 151,40 | |
| 25/06/2024 | 49,9 | 122,1 | 170,9 | 203,1 | 216 | 215,3 | 208,1 | 163,9 | 95,1 | 160,49 | |
| 26/06/2024 | 224,4 | 220,3 | 196,5 | 157,9 | 101,9 | 34,7 | 155,95 | ||||
| 27/06/2024 | 47,8 | 119,5 | 166,3 | 201,5 | 219,9 | 212,9 | 191,1 | 148,7 | 96,9 | 33 | 143,76 |
| 28/06/2024 | 48,4 | 122,9 | 184,1 | 215,9 | 225,5 | 220 | 191,1 | 158,8 | 101,4 | 34,6 | 150,27 |
| 29/06/2024 | 48,8 | 136 | 183,9 | 214,2 | 219,8 | 208,1 | 195,2 | 153,4 | 99,5 | 33,9 | 149,28 |
| 30/06/2024 | 37 | 120,2 | 168,8 | 207,9 | 221,7 | 209,3 | 193,5 | 152,8 | 99,5 | 35,3 | 144,60 |
| 01/07/2024 | 155,5 | 98,6 | 25,5 | 93,20 | |||||||
| 02/07/2024 | 44,7 | 120,3 | 172,2 | 205,3 | 220,2 | 215,7 | 194,4 | 155,9 | 99,6 | 36 | 146,43 |
| 03/07/2024 | 43,8 | 122 | 171,9 | 206,4 | 217,6 | 219,4 | 210,5 | 152,2 | 29 | 25,3 | 139,81 |
| 04/07/2024 | 31,5 | 58,9 | 177,7 | 203 | 219,7 | 215 | 195,2 | 156,3 | 101 | 23,3 | 138,16 |
| 05/07/2024 | 50,1 | 134,6 | 180 | 209,1 | 218 | 209,6 | 185,1 | 141,7 | 84,5 | 19,5 | 143,22 |
| 06/07/2024 | 49,1 | 133,5 | 169,1 | 178,8 | 205,7 | 206 | 187 | 155,2 | 86,4 | 21,4 | 139,22 |
| 07/07/2024 | 43,4 | 119,1 | 170 | 203,6 | 216,6 | 210,8 | 195,9 | 159,1 | 104,6 | 38,6 | 146,17 |
| 08/07/2024 | 52,1 | 120,2 | 168,8 | 201,9 | 214,9 | 211,2 | 195,6 | 154,8 | 96,3 | 32,8 | 144,86 |
| 09/07/2024 | 48,1 | 129,3 | 175,9 | 207,9 | 215,9 | 209 | 184,3 | 143,5 | 87,4 | 20,6 | 142,19 |
| 10/07/2024 | 46,4 | 127 | 173,2 | 217,9 | 214,9 | 217,1 | 194,8 | 153,6 | 101,8 | 38,6 | 148,53 |
| 11/07/2024 | 210,4 | 193,3 | 151,3 | 102,9 | 36,2 | 138,82 | |||||
| 12/07/2024 | 202,2 | 177,1 | 142,7 | 86,3 | 24,7 | 126,60 | |||||
| MÉDIA PLACA FIXA | 141,07 | ||||||||||
Fonte: Autores, 2024.
Tabela 5 – Dados de geração do sistema móvel
| PLACA MÓVEL | |||||||||||
| DATA | GERAÇÃO (kWp) | ||||||||||
| 8:00 | 9:00 | 10:00 | 11:00 | 12:30 | 13:00 | 14:00 | 15:00 | 16:00 | 17:00 | MÉDIA | |
| 09/06/2024 | 175,7 | 175,1 | 90,8 | 147,20 | |||||||
| 10/06/2024 | 175,4 | 174,2 | 126,4 | 158,67 | |||||||
| 11/06/2024 | 180,5 | 196,2 | 147,4 | 50,9 | 143,75 | ||||||
| 12/06/2024 | 220,6 | 202,6 | 172,8 | 103,7 | 174,93 | ||||||
| 13/06/2024 | 100,9 | 196 | 213,5 | 221,1 | 273 | 241,3 | 250,4 | 208,4 | 188,6 | 16 | 190,92 |
| 14/06/2024 | 82,4 | 166,3 | 188,7 | 220,2 | 253,5 | 266,9 | 221 | 218 | 73,4 | 126,1 | 181,65 |
| 15/06/2024 | 86,5 | 148,5 | 191,3 | 209,6 | 217,6 | 226,8 | 226 | 209,2 | 177,5 | 119,8 | 181,28 |
| 16/06/2024 | 79,5 | 160,5 | 190 | 220,6 | 244,6 | 239 | 211,3 | 201,6 | 183,8 | 130,6 | 186,15 |
| 17/06/2024 | 69,4 | 115,5 | 140,6 | 159 | 199,2 | 202,7 | 206,6 | 200,3 | 181,1 | 128,9 | 160,33 |
| 18/06/2024 | 50,7 | 89,4 | 117,9 | 140,2 | 154,1 | 190,1 | 200,8 | 192,1 | 177,7 | 123,4 | 143,64 |
| 19/06/2024 | 195,7 | 214 | 190,8 | 160 | 21,4 | 156,38 | |||||
| 20/06/2024 | 20,6 | 59,6 | 258,9 | 250,8 | 244,2 | 244 | 220,4 | 193 | 105,7 | 104,6 | 170,18 |
| 21/06/2024 | 99,3 | 234,2 | 246,1 | 243,3 | 239,7 | 247,6 | 244 | 219,2 | 168,5 | 21,7 | 196,36 |
| 22/06/2024 | 46,1 | 264,7 | 235,2 | 240 | 116,5 | 273,9 | 257,9 | 61,8 | 170,4 | 94,3 | 176,08 |
| 23/06/2024 | 88,6 | 219 | 228,3 | 235,4 | 234,5 | 229,6 | 150,4 | 224,9 | 162,4 | 36,6 | 180,97 |
| 24/06/2024 | 96,3 | 222,9 | 223,7 | 228,3 | 223,3 | 215,6 | 198,1 | 168,3 | 90,6 | 185,23 | |
| 25/06/2024 | 79,7 | 185,4 | 203 | 208,8 | 211,1 | 211,6 | 229,8 | 207,6 | 154,9 | 187,99 | |
| 26/06/2024 | 213,6 | 211,8 | 215,4 | 201,1 | 174,4 | 119,6 | 189,32 | ||||
| 27/06/2024 | 66,9 | 153,5 | 172,9 | 187,8 | 198,4 | 200,3 | 206,4 | 188 | 166 | 99,9 | 164,01 |
| 28/06/2024 | 57,6 | 144 | 178,4 | 193,1 | 197,9 | 206,3 | 213,1 | 202,1 | 176,7 | 119,1 | 168,83 |
| 29/06/2024 | 46 | 142,4 | 161,5 | 223,9 | 244 | 197,22 | 202,8 | 190,8 | 171 | 108,1 | 168,77 |
| 30/06/2024 | 48,8 | 109,4 | 132,2 | 161,5 | 167,1 | 181,2 | 195 | 187,5 | 169,1 | 118,8 | 147,06 |
| 01/07/2024 | 167,1 | 148,5 | 59,3 | 124,97 | |||||||
| 02/07/2024 | 109 | 232,2 | 245,8 | 244,9 | 240 | 229,8 | 215,3 | 191,7 | 156,7 | 95,6 | 196,10 |
| 03/07/2024 | 94 | 227,3 | 235,7 | 238,4 | 231,6 | 230,4 | 233,7 | 192,6 | 36,9 | 53,5 | 177,41 |
| 04/07/2024 | 42,7 | 63,8 | 234,9 | 227,5 | 227,6 | 221,9 | 216,8 | 197,4 | 166,9 | 89,2 | 168,87 |
| 05/07/2024 | 97,5 | 200,5 | 216,4 | 221,5 | 221,3 | 218,3 | 214,5 | 197,3 | 170,1 | 109,8 | 186,72 |
| 06/07/2024 | 84,6 | 187,4 | 191,2 | 201,2 | 207,6 | 214,8 | 215,4 | 207,2 | 175,5 | 113 | 179,79 |
| 07/07/2024 | 77,7 | 174,6 | 190,8 | 199,6 | 207,8 | 209,8 | 212,8 | 203 | 179 | 118,7 | 177,38 |
| 08/07/2024 | 74,1 | 155 | 171,6 | 183 | 195,6 | 201,5 | 209,9 | 194,6 | 163,5 | 95,1 | 164,39 |
| 09/07/2024 | 52 | 129,6 | 153,5 | 181,2 | 187,6 | 185,9 | 200,3 | 196 | 175,4 | 109,6 | 157,11 |
| 10/07/2024 | 45,4 | 128,5 | 150,3 | 174 | 191,5 | 183,9 | 200,1 | 194,4 | 175,5 | 124,2 | 156,78 |
| 11/07/2024 | 168,1 | 193,9 | 184,3 | 171,3 | 112,7 | 166,06 | |||||
| 12/07/2024 | 227,4 | 205,5 | 174,1 | 119,9 | 52,7 | 155,92 | |||||
| MÉDIA PLACA MÓVEL | 169,74 | ||||||||||
A partir das tabelas apresentadas, é possível observar que o tracker solar demonstrou maior eficiência, especialmente nos intervalos de 8:00 às 10:00 horas e de 15:00 às 17:00 horas, devido à sua capacidade de ajustar a angulação dos painéis em relação à posição do sol.
Entre 11:00 e 14:00 horas, a diferença de eficiência entre os dois sistemas é quase imperceptível, já que o sol está em sua posição mais alta no céu, fazendo com que ambos os sistemas apresentem praticamente a mesma orientação em relação à luz solar. Vale ressaltar que nos horários em que não há informações sobre a energia gerada, não houve incidência solar durante esse período.
O custo dos materiais utilizados para a implementação dos sistemas foi de R$1.385,85 para o sistema fixo e R$1.717,20 para o sistema móvel (tracker), resultando em uma diferença de R$331,35. A geração de energia do sistema móvel foi 20% maior em comparação ao sistema fixo durante os 33 dias de monitoramento. Esse resultado pode ser constado na Figura 11.
Figura 10: Comparação entre a geração do sistemas.
Fonte: Autores, 2024.
A diferença de custo adicional entre o sistema fixo e o sistema móvel (tracker) é de R$331,35. Com um aumento de 20% na geração de energia, o sistema móvel gera uma média adicional de 2,86 kWh/dia. Com o valor de R$0,93 por kWh, isso representa um ganho diário de R$2,65. Portanto, o investimento extra no sistema móvel seria compensado em aproximadamente 126 dias para a estrutura utilizada.
5. Conclusão
Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o uso de trackers solares pode proporcionar um aumento significativo na geração de energia, especialmente em horários de baixa incidência solar, como os períodos da manhã e tarde, onde o sistema móvel demonstrou maior eficiência em comparação ao sistema fixo. Durante os 33 dias de monitoramento, o sistema móvel gerou, em média, 20% mais energia do que o sistema fixo, o que confirma a capacidade dos trackers de otimizar a captação de luz solar ao longo do dia. No entanto, essa vantagem de eficiência deve ser ponderada em relação ao aumento nos custos iniciais e operacionais. O custo adicional de R$331,35 para a implementação do sistema móvel, em comparação ao sistema fixo, pode ser recuperado em aproximadamente 126 dias, considerando o valor da energia gerada. Esse rápido retorno sobre o investimento, especialmente em contextos residenciais ou de pequeno porte, demonstra que a adoção de trackers solares pode ser uma solução viável e financeiramente vantajosa. Além disso, é importante considerar que, embora os trackers solares demandem maior manutenção devido à presença de partes móveis, o aumento na geração de energia e a consequente redução no tempo de retorno do investimento podem compensar esses custos ao longo da vida útil do sistema. Projetos em regiões com alta irradiação solar, como a área estudada em Anápolis, Goiás, podem tirar proveito dessa tecnologia para maximizar o aproveitamento da luz solar. Por fim, a escolha entre sistemas móveis (trackers) e sistemas fixos deve levar em conta as particularidades de cada projeto, como a escala, o custo inicial, a manutenção, e o perfil de irradiação solar local. Embora os trackers se mostrem mais eficientes em termos de geração de energia, seu custo-benefício deve ser avaliado cuidadosamente para garantir a viabilidade econômica a longo prazo. Este estudo contribui para a análise comparativa entre essas duas tecnologias, fornecendo dados relevantes para a tomada de decisões em futuros projetos de energia solar.
Referências
1 R.G. Vieira, F.K.O.M.V. Guerra, M.R.B.G. Vale, M.M. Araújo. Comparative performance analysis between static solar panels and single-axis tracking system on a hot climate region near to the equator, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016, Pages 672-681.
2 Suneetha Racharla & K. Rajan (2017) Solar tracking system a review. 2014, Pages 72-81.
3 OLIVEIRA, Maurício Madeira. Análise do desempenho de um gerador fotovoltaico com seguidor solar azimutal. 2008.
4 MONTEIRO, Mônica da Costa. Células fotovoltaicas de silício cristalino. 2016.
5 BLASZCZAK, Vinícius. Análise de eficiência de painel fotovoltaico com sistema tracker seguidor solar. 2017.
6 MARINHO, Vítor Umpierre. Análise de viabilidade econômica de um seguidor solar automatizado. 2021.
7 PINHO, João Tavares; GALDINO, Marco Antonio. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro: CEPEL – CRESESB, 2014.
8 5 CRESESB. – SunData versão 3.0. Disponível em: < http://www.cresesb.cepel.br >
1Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. lazaronetori@gmail.com
2Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. deboracereijo@gmail.com
3Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. eduardosato88mph@gmail.com
4Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. flamiom@gmail.com
5Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. lucasvsalef@gmail.com
6Universidade Evangélica de Goiás – UniEVANGÉLICA. adriano.santos@docente.unievangelica.edu.br