Desenvolvimento de ferramenta computacional e hardware conectado à nuvem para avaliação em tempo real do potencial de geração solar fotovoltaica

Abstract

Este estudo apresenta o desenvolvimento de uma solução acessível e eficiente para monitoramento e estimação da geração fotovoltaica em tempo real. Ao integrar um hardware de baixo custo com processamento em nuvem, a ferramenta contribui para a disseminação do uso de energias renováveis, auxiliando no ensino, pesquisa e tomada de decisão em sistemas fotovoltaicos. Inicialmente, foram desenvolvidas simulações de um módulo fotovoltaico nos softwares Matlab® e Simulink®, utilizando o método iterativo. Devido ao alto custo computacional, adotou-se posteriormente o método analítico no Google Colab®, resultando em maior eficiência de processamento. A segunda etapa consistiu no desenvolvimento de um hardware baseado no microcontrolador ESP32, com sensores de temperatura, irradiância, tensão e corrente, capaz de enviar os dados para a nuvem. As estimativas de geração são processadas em tempo real via Google Colab® e os resultados são apresentados de forma estruturada no Power BI®. Por fim, o sistema foi instalado no SG-11 e validado com dados do Laboratório de Termociência e Metrologia Dinâmica da UnB e da planta fotovoltaica da Faculdade de Tecnologia. A simulação da geração apresentou RMSE de 12,35 kW e MAE de 6,81 kW. Já a coleta de irradiância obteve RMSE de 0,05160 W/m², MAE de 23,98 W/m² e MAPE de 7,98%, demonstrando boa precisão na aquisição dos dados climáticos e a viabilidade da ferramenta para o monitoramento remoto.