Sunny Spots 3.0: Rede de Sistemas Embarcados para Sensoriamento e
Predição de Produção de Energia Solar de Sistemas Fotovoltaicos Distribuídos
Sistemas Embarcados, Internet das Coisas, Energia Solar,
Previsão de Séries Temporais, Edge Computing
Energia solar é uma das fontes de energia renováveis e abundantes do
planeta. Seu uso ocorre desde o século XIX, sendo considerado uma excelente
alternativa tanto em larga escala, nomeada comumente de centralizada,
quanto de forma individualizada para domicílios, empresas e outros
estabelecimentos, conhecida como distribuída. A maioria dos lugares do
mundo possui um potencial gigantesco, variando entre 3,5 até 7 $kWh/m^2.
Porém, embora seja abundante, limpa e disponível virtualmente em todo o
planeta, a energia solar sofre de um grande problema: sazonalidade. A
produção energética em sistemas fotovoltaicos depende principalmente da
irradiância solar incidente no plano do módulo, composta por irradiância
direta (proveniente do disco solar), irradiância difusa (resultado do
espalhamento atmosférico) e albedo (radiação refletida pelo solo ou
superfícies próximas), cuja soma determina a irradiância total no módulo.
Além disso, a temperatura das células influencia diretamente a eficiência
do sistema, sendo estimada a partir de variáveis como temperatura ambiente
e velocidade do vento. Características físicas do módulo, como corrente,
tensão, sombreamento, sujidade e ângulo de inclinação, também impactam o
desempenho energético, tornando a energia solar variável e consequentemente
pouco confiável. Como resposta a essa problemática, esta pesquisa propõe
uma rede de sistemas embarcados para prever a produção de energia em um
período curto de 8 horas. A solução possui uma tríplice estrutura: um
embarcado conectado ao painel fotovoltaico para sensorear índices físicos e
enviar dados; uma central que recebe essas informações, coleta dados
meteorológicos adicionais e ativa um modelo de aprendizagem de máquina
baseado em Deep Learning, com arquitetura LSTM (Long Short-Term Memory).
Essa tríplice permite gerar informações a curto prazo para diversas
decisões: utilizar energia solar, ligar geradores, economizar energia,
entre outras. A grande contribuição deste estudo reside na capacidade de
fazer tudo isso remotamente, sem intervenção da internet, num sistema
barato e com modelo de IA diretamente embarcado na central, oferecendo um
alicerce para novos modelos de previsão e sensoriamento de painéis solares.