Desenvolvimento de módulo de gestão de energias renováveis

Abstract

Com os avanços tecnológicos dos últimos anos e com o objetivo de melhorar a qualidade de vida foram criadas “Smart Cities” pelo mundo inteiro. Estas “cidades do amanhã”, como também são conhecidas, utilizam variados tipos de sensores para recolher dados sobre o meio ambiente e outras funções de auxílio aos cidadãos. Estes sensores normalmente são alimentados através da rede elétrica. Uma das formas de os tornar autónomos será alimentá-los através de fontes de energia renováveis. Para tal podem ser aproveitadas energias renováveis tais como: a solar, a eólica ou a hídrica. Com o objetivo de criar um circuito que permita a gestão de energias renováveis para a alimentação de torres de aquisição de dados para as “Smart Cities” e carregamento de baterias de backup foram testados vários componentes elétricos e montagens de modo a criar uma “UPS” – Uninterruptable Power Supply, ou fonte de energia ininterrupta. Assim, foi desenvolvida uma placa de circuito impresso (PCB), para a gestão da seleção das energias renováveis, que poderá ser facilmente incorporada nas torres de aquisição de dados. Numa versão inicial foi utilizada uma bateria de chumbo-ácido que posteriormente foi substituída por uma energia mais limpa, recorrendo a baterias de LiPo. A placa de gestão de energias renováveis desenvolvida permite fazer a seleção da energia renovável com maior produção de energia, através de um algoritmo, sendo possível carregar as baterias auxiliares ao mesmo tempo que alimenta a torre de monitorização. Em caso de falha das energias renováveis, devido a condições atmosféricas ou outros motivos, as baterias apresentam uma autonomia, calculada e testada experimentalmente, com cerca de 14 horas. Palavras-Chave: “Smart Cities”, Energias Renováveis, Baterias, Gestão de Energia, Fluxo de Energia

With the technology advancements of the past years and the aim of improving quality of life, “Smart Cities” have been created all over the world. This “cities of tomorrow”, as they are also known, use different types of sensors, tocollect data about the environment and other functions that help the citizens. These sensors are usually connected to the city’s electric power grid, and one way of turning them autonomous will be to connect them to renewable energy sources, thus reducing their environmental footprint. To accomplish this goal, renewable energies, such as solar, wind or water, can be used. With the purpose of creating a circuit that allows the management of the renewable energies for powering the data acquisition towers for the Smart Cities and charging backup batteries, several electrical components and assemblies were tested in order to create a UPS – Uninterruptable Power Supply. Therefore, a Printed Circuit Board (PCB) was developed, to manage the selection of the renewable energy, that can be easily incorporated into the data acquisition towers. In an initial version, a lead-acid battery was to be used, but was later replaced by a greener energy option using LiPo batteries. The board that was developed to manage the renewable energies, can selectthe highest producing energy, making it possible to charge the auxiliary batteries at the same time as powering the monitoring tower. In case of renewable energy failure, due to atmospheric conditions or other reasons, the batteries have an autonomy, calculated and tested experimentally, of about 14 hours to keep the tower running. Key words: Smart Cities, Renewable Energies, Batteries, Energy Management, Energy Flow