Medição da irradiância solar difusa utilizando o anel de sombreamento de Melo-Escobedo automatizado

Abstract

Neste trabalho foi aperfeiçoado o sistema de medição da irradiância solar chamado anel de sombreamento de Melo-Escobedo. Esse sistema consiste em um anel de sombreamento utilizado para medir as irradiâncias solares, global e difusa. A global através de um piranômetro exposto totalmente ao sol e a difusa através do sombreamento de outro piranômetro por um anel de alumínio. Um inconveniente do referido equipamento é que seu funcionamento é manual. Desta forma, há a necessidade diária de um operador para posicionar o dispositivo na posição correta, isto é, manter o piranômetro abaixo da sombra do anel, visto que esta se desloca, na direção norte-sul ou sul-norte, com o passar dos dias. Para solucionar tal problema, foi feita a automatização deste dispositivo dispensando assim a presença constante de um operador. O rastreamento da sombra é feito através de um sistema mecatrônico. O sistema é constituído de: dois piranômetros, uma plataforma com base horizontal móvel, dois fotosensores, duas chaves de fim-de-curso, um motor DC (motor de corrente contínua), painel fotovoltaico, um controlador de carga, uma bateria, um controlador lógico programável (CLP-PIC), um sistema de controle com transdutor (sensor), caixa plástica para proteger o sistema eletrônico das intempéries, um Gnomon (para determinação do norte verdadeiro ou norte geográfico), anel de sombreamento de alumínio e um sistema de aquisição de dados (datalogger). Para efeito de comparações, de modo a verificar o desempenho do protótipo, foram utilizados dois sistemas de referência: um baseado na associação de um piranômetro e um pireliômetro que foi chamado de referência 1 e outro baseado em um disco de sombreamento que foi chamado de referência 2. A comparação com o Anel de Sombreamento de Melo-Escobedo Automatizado (MEA) registrou desvios máximos na ordem de -17,69% e 22,98% (referência 1) e -14,07% e 17,96% (referência 2), respectivamente para MBE e RMSE. A comparação com um Anel de Sombreamento de Drummond da Kipp Zonen registrou desvios máximos na ordem de -10,8% e 18,02% (referência 1) e 18,15% e 25,29% (referência 2), respectivamente para MBE e RMSE. Os valores de MBE e RMSE da comparação entre o Anel de Sombreamento de Drummond versus a irradiância difusa de referência citados na literatura possuem valores máximos na ordem de -12% e 18%, respectivamente, mostrando que os resultados obtidos pelo MEA foram equiparáveis. Também pode ser observado que o MEA mostrou-se superior ao Anel de Sombreamento de Drummond da Kipp Zonen. O custo de fabricação estimado do MEA foi de aproximadamente R$1600,00, muito abaixo das configurações mais baratas existentes no mercado internacional.