SISTEMA DE BAIXO CUSTO E COM HARDWARE E SOFTWARE LIVRES PARA CARACTERIZAR CÉLULAS FOTOVOLTAICAS: DESENVOLVIMENTO DA FASE 1 DO PROJETO (DIMENSIONAMENTO, TESTE DE CONCEITO EM ESCALA REDUZIDA E PROPOSTA DA FASE 2)

Luis Felipe Viana Bernardes; Taina de Azevedo Silva; Elian Carla de Almeida; ISABELLA LIMA GORGES; Alvaro Sena Cerutt Augusto; Arthur André Olindo Laeber Gualheumi; Barbara Cristina Domingos Da Silva Cerqueira; Carlos Henrique André da Silva; Clara Yasmin De Souza Mencari; Leonan Domingos piter Da costa; Luis Eduardo Santos Barreto; Meire Ellen Dos Santos Raymundo; Pedro Felipe Ricardo de Moura; Miguel de Andrade Garcia; Derek Dorbação de Araujo; Carlos Maurício Lopes Dos Reis; Marcelo Azevedo Neves

Título do Trabalho

Autores

Luis Felipe Viana Bernardes
Taina de Azevedo Silva
Elian Carla de Almeida
ISABELLA LIMA GORGES
Alvaro Sena Cerutt Augusto
Arthur André Olindo Laeber Gualheumi
Barbara Cristina Domingos Da Silva Cerqueira
Carlos Henrique André da Silva
Clara Yasmin De Souza Mencari
Leonan Domingos piter Da costa
Luis Eduardo Santos Barreto
Meire Ellen Dos Santos Raymundo
Pedro Felipe Ricardo de Moura
Miguel de Andrade Garcia
Derek Dorbação de Araujo
Carlos Maurício Lopes Dos Reis
Marcelo Azevedo Neves

Modalidade

Resumo

Área temática

Ciências Exatas e da Terra - Física

Data de Publicação

27/03/2026

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

pt-BR

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/xii-reuniao-anual-iniciacao-cientifica-da-ufrrj-raic/1324915-sistema-de-baixo-custo-e-com-hardware-e-software-livres-para-caracterizar-celulas-fotovoltaicas--desenvolvimento

ISBN

978-65-272-2302-3

Palavras-Chave

Energia fotovoltaica; Arduino; Caracterização de Painéis Solares.

Resumo

Sustentabilidade e energia fotovoltaica são indissociáveis, pois esta é uma fonte de energia renovável e limpa, obtida pela radiação eletromagnética do Sol, inesgotável em escala humana. A energia fotovoltaica contribui para reduzir a dependência de combustíveis fósseis, mitiga as mudanças climáticas e promove desenvolvimento mais equilibrado. Neste cenário se realiza uma pesquisa pelo Grupo PET-Física da UFRRJ (área CAPES 1.05.01.05-3 Metrologia, Técnicas Gerais de Laboratório, Sistema de Instrumentação) com o objetivo geral de obter um sistema de baixo custo e com hardware e software livres para caracterizar células fotovoltaicas. Especificamente se objetiva criar um circuito de acionamento e aquisição de dados usando a plataforma ARDUINO UNO R3 (doravante apenas “ARDUINO”), e softwares livres. Usa-se a plataforma “Arduino IDE” para programar o ARDUINO. Um software chamado “Testador FV”, escrito pelo Grupo PET-Física-UFRRJ em linguagem Python, tem por função: (i) coletar os dados obtidos pelo ARDUINO; (ii) traçar gráficos em tempo real com as curvas corrente vs. voltagem V(I), e corrente vs. potência P(I); (iii) medir os parâmetros característicos das placas fotovoltaicas, a saber, a corrente de curto circuito (Icc), a tensão em circuito aberto (Vca), a máxima potência transferida (Pmax), a tensão elétrica da máxima transferência de potência (Vpmax), a corrente elétrica na máxima transferência de potência (Ipmax), e o fator de forma (FF); (iv) salvar os gráficos como figuras explicitando os valores dos parâmetros característicos; e (v) ao final gerar um arquivo com os dados coletados para pós-processamento em planilha eletrônica gratuita. Na FASE 1 desta pesquisa os painéis caracterizados são de baixa potência e na FASE 2 apenas os sensores de tensão e corrente elétricas serão alterados para medidas em placas de maior potência, mas os softwares serão os mesmos. Nesta FASE 1, cujos resultados são aqui apresentados, os objetivos específicos foram: estudar o funcionamento de painéis fotovoltaicos e como dois deles são ligados em série (para aumentar a tensão elétrica fornecida) ou em paralelo (para aumentar a corrente elétrica contínua), e projetar, validar por simulação, construir e testar o sistema de medição acima declarado para caracterizar painéis fotovoltaicos. A metodologia desta FASE 1 consistiu em usar duas placas fotovoltaicas que fornecem nominalmente até 3,0 V e um potenciômetro de 10 quilo-ohms como carga variável que drena corrente destas placas. A montagem do circuito foi feita em um protoshield para ARDUINO. Um resistor linear R1 de 1 quilo-ohms é o transdutor de corrente. A leitura da voltagem nos terminais livres das placas fotovoltaicas e a leitura da voltagem no R1 são feitas em portas apropriadas do ARDUINO, conectado a um computador com cabo USB para a coleta de dados em medidas feitas automaticamente a cada 0,5s. O pressionamento de um botão na protoshield encerra a coleta de dados. Os resultados demonstram que: (i) diminuir a resistência no potenciômetro eleva a corrente e os formatos das curvas V(I) e P(I) apresentam a assimetria característica, onde após o ponto de máxima transferência de potência ocorre um rápido decaimento nas curvas; (ii) nas associações de placas cada conjunto se comporta como uma única placa; (iii) na associação em série a tensão gerada é maior, e na associação em paralelo é a corrente que é superior, em relação às placas individualmente. Os parâmetros característicos medidos pelo software “Testador FV” são apresentados a seguir. Para placa fotovoltaica Nº1: Icc=2,256(1)mA, Vca=2,7390V, Pmax=3,65(1)mW, Vpmax=2,018(1)V, Ipmax=1,81(1)mA, FF=0,591(1); Para placa fotovoltaica Nº2: Icc=2,253(1)mA, Vca=2,794(1)V, Pmax=3,83(1)mW, Vpmax=1,911(1)V, Ipmax=2,00(1)mA, FF=0,607(1); Para a ligação em série das duas placas: Icc=4,310(1)mA, Vca=2,803(1)V, Pmax=6,25(1)mW, Vpmax=1,828(1)V, Ipmax=3,42(1)mA, FF=0,074(1); Para a ligação em paralelo das placas: Icc=0,951(1)mA, Vca=5,069(1)V, Pmax=2,98(1)mW, Vpmax=3,592(1)V, Ipmax=0,83(1)mA, FF=0,618(1). Concluímos que a FASE 1 foi bem sucedida.

Título do Evento: XII Reunião Anual de Iniciação Científica da UFRRJ (RAIC 2025) & VI Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (RAIDTec 2025)
Cidade do Evento: Seropédica
Título dos Anais do Evento: Anais da Reunião Anual de Iniciação Científica e Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da UFRRJ - Justiça climática: por um mundo mais sustentável, justo e igualitário
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

BERNARDES, Luis Felipe Viana et al.. SISTEMA DE BAIXO CUSTO E COM HARDWARE E SOFTWARE LIVRES PARA CARACTERIZAR CÉLULAS FOTOVOLTAICAS: DESENVOLVIMENTO DA FASE 1 DO PROJETO (DIMENSIONAMENTO, TESTE DE CONCEITO EM ESCALA REDUZIDA E PROPOSTA DA FASE 2).. In: Anais da Reunião Anual de Iniciação Científica e Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da UFRRJ - Justiça climática: por um mundo mais sustentável, justo e igualitário. Anais...Seropédica(RJ) UFRRJ, 2025. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/xii-reuniao-anual-iniciacao-cientifica-da-ufrrj-raic/1324915-SISTEMA-DE-BAIXO-CUSTO-E-COM-HARDWARE-E-SOFTWARE-LIVRES-PARA-CARACTERIZAR-CELULAS-FOTOVOLTAICAS--DESENVOLVIMENTO. Acesso em: 30/05/2026