Emulador de Sistema Fotovoltaico em Pequena Escala para Validação Experimental de Controle

Abstract

Este trabalho apresenta a instrumentação e o controle de um sistema fotovoltaico em pequena escala, desenvolvido entre setembro de 2024 e setembro de 2025 no laboratório INCT-CAPE da UFSC, com apoio da bolsa PIBIC. A proposta surgiu da necessidade de estudar energia solar em condições controladas, já que o sol muda constantemente: as vezes está forte, as vezes encoberto por nuvens, podendo até desaparecer em dias chuvosos. Essa variabilidade dificulta a realização de testes e experimentos reprodutíveis em laboratório.

Para resolver esse problema, foi criado um “sol de mentira”: uma lâmpada LED de alta potência que faz o papel do sol dentro do laboratório. A grande vantagem é que sua intensidade luminosa pode ser programada, permitindo simular diferentes perfis solares ao longo de um dia, do amanhecer até o pôr do sol.

Com a LED instalada, iniciou-se a fase de experimentos. Um microcontrolador Arduino foi utilizado para acionar a fonte de luz, coletar dados e registrar a tensão de saída do painel solar. Sensores conectados ao sistema permitiram observar como o painel reagia a diferentes níveis de iluminação. Assim, foi possível identificar aspectos como a rapidez da resposta e a variação da energia gerada em função da intensidade da luz.

Após entender o comportamento do painel, partiu-se para a etapa de controle. O objetivo foi fazer com que a tensão do painel seguisse curvas de referência previamente definidas, como se estivesse reproduzindo um dia real de sol. Para isso, a variável manipulada foi a intensidade da LED, ajustada via PWM, enquanto a variável controlada foi a tensão do painel. O Arduino atuou como maestro, comparando continuamente a saída do painel com a referência e ajustando o brilho da LED para que o painel obedecesse ao perfil desejado.

Os resultados mostraram que o sistema foi capaz de reproduzir diferentes cenários em laboratório, permitindo simular dias ensolarados, nublados ou noturnos de forma prática e repetível. Dessa forma, o projeto se mostrou útil tanto para pesquisas em energia solar quanto para aplicações didáticas, oferecendo uma ferramenta acessível e inovadora para o estudo de fontes renováveis.

Conclui-se que o trabalho contribui para os eixos estratégicos da UFSC, especialmente em sustentabilidade e tecnologia e inovação, ao propor uma solução criativa para o ensino e a pesquisa em energias renováveis.