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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Julio Julinho Marcondes de Moura”
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
RENNAN HACHISUKA DE BARROS
WILLIAN MASSAYUKI NAKAZAWA
MOCHILA RECARREGADORA ELETRÔNICA UNIVERSAL
Garça 2017
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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Julio Julinho Marcondes de Moura”
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
RENNAN HACHISUKA DE BARROS
WILLIAN MASSAYUKI NAKAZAWA
MOCHILA RECARREGADORA ELETRÔNICA UNIVERSAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade de Tecnologia de Garça – FATEC, como requisito para conclusão do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial. Orientador: Prof. Dr. Edson Detregiachi Filho
Garça
2017
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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Julio Julinho Marcondes de Moura”
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
RENNAN HACHISUKA DE BARROS
WILLIAN MASSAYUKI NAKAZAWA
MOCHILA RECARREGADORA ELETRÔNICA UNIVERSAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade de Tecnologia de Garça – FATEC, como requisito para conclusão do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial, examinado pela seguinte comissao de professores:
Data da Aprovação: ___/___/___
___________________________________
Prof. Dr. Edson Detregiachi Filho
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Prof. Convidado 1
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Prof. Convidado 2
Garça
2017
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¹Alunos do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial – FATEC-Garça ² Docente da FATEC-Garça
MOCHILA RECARREGADORA ELETRÔNICA UNIVERSAL
Rennan Hachisuka de Barros¹ [email protected]
Willian Massayuki Nakazawa¹ [email protected]
Prof. Dr. Edson Detregiachi Filho² [email protected]
Resumo - Atualmente a tecnologia é uma importante aliada das pessoas no
desenvolvimento das tarefas do cotidiano. Nas atividades profissionais e pessoais, os aplicativos de smartphones ou os programas de computadores são de grande valia. Contudo, o gerenciamento da energia necessária para o funcionamento desses aparelhos depende de vários fatores. Nem sempre-se pode recarregar o equipamento por falta de tomadas de energia, nas vias e locais públicos e em locais ermos como zona rural. O objetivo desse projeto é desenvolver um sistema de recarga automática de equipamentos por meio de utilização de energia renovável. A metodologia utilizada é o desenvolvimento de um protótipo de uma mochila acoplada com célula fotovoltaica e armazenamento de energia em bateria para suprir a não disponibilidade de energia em determinados locais. Esse projeto é relevante por permitir ao usuário a utilização da tecnologia, mesmo em situação de ausência de disponibilidade de energia elétrica.
Palavra Chave: Armazenamento de energia, Célula fotovoltaica, Bateria, Energia
renovável, Mochila, Recarga automática.
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¹Alunos do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial – FATEC-Garça ² Docente da FATEC-Garça
MOCHILA RECARREGADORA ELETRÔNICA UNIVERSAL
Rennan Hachisuka de Barros¹ [email protected]
Willian Massayuki Nakazawa¹ [email protected]
Prof. Dr. Edson Detregiachi Filho² [email protected]
Abstract - Today technology is an important ally of people in the development of
everyday tasks. In professional and personal activities, smartphone applications or
computer programs are of great value. However, managing the power required to
operate these devices depends on several factors. The equipment can not always be
recharged for lack of power outlets, in public roads and places and in rural areas. The
objective of this project is to develop a system of automatic recharge of equipment
through the use of renewable energy. The methodology used is the development of a
prototype of a backpack coupled with photovoltaic cell and storage of energy in
battery to supply the non-availability of energy in certain places. This project is
relevant because it allows the user to use the technology, even in a situation where
there is no availability of electricity.
Keyword: Energy Storage, Photovoltaic Cell, Battery, Renewable Energy, Rucksack,
Automatic Recharge.
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1. INTRODUÇÃO
Atualmente a tecnologia tem sido uma ferramenta constantemente utilizada
por vários tipos de pessoas, estudantes, empresários e organizações. Ela tem sido
considerada uma das fontes de evolução na vida e no trabalho causando facilidade
de aprendizagem e execução de tarefas.
A placa fotovoltaica é uma das formas de se obter energia limpa, usando
diretamente a irradiação solar, o que contribui diretamente para a sustentabilidade
ambiental no planeta. De forma positiva, tem-se a facilidade de sua aplicação em
qualquer tipo de terreno e local, onde, até então, era impossível se garantir a
chegada de energia, já que se dependia diretamente de pontos de distribuição e
linhas de transmissão.
A bateria de lítio é a mais usada por sua durabilidade e maior capacidade de
armazenar energia e trazer consigo um maior custo beneficio. Muitos aparelhos
eletrônicos já passaram para esse novo recurso, por exemplo os laptop, celulares e
tablet.
A probabilidade é que todos os veículos estarão aderindo esse recurso, pois
uma bateria de litio é menor, mais leve, menos poluente e a sua durabilidade é maior
do que uma bateria de carros ou de caminhões. Como um exemplo uma bateria de
litio de 60 Ah é um pouco maior e pesada de que um smartphone, enquanto uma
bateria de carro é muito grande e muito pesada, e ter uma grande quantidade de
ácido, se não for descartada corretamente pode trazer uma grande contaminação no
solo.
Mais como tudo ela não tem uma duração constante, como as baterias de
máquinas, computadores portáteis, celulares e entre outros que precisam de recarga
constante, por isso o objetivo do trabalho é desenvolver um protótipo de mochila
recarregadora de aparelhos eletrônicos para garantir a usabilidade constante desses
aparelhos. A justificativa é que muitos precisam desses aparelhos para trabalhar ou
fazer uma apresentação, mas acabam se transtornando com a falta de bateria de um
laptop por exemplo que precisa ser recarregada a cada utilização por não obter uma
durabilidade de pelo menos mais de duas horas. Por isso será utilizada para fazer
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essa mochila duas placas solares 7 v (cada), cabos de input de 15 v, bateria lítio
68,8 Ah, um cabo de saída para notebook output.
Sendo assim essa mochila recarregável será de total utilidade para aquelas
pessoas que utilizam tecnologia que precisam de bateria constantemente no
trabalho, escola, faculdade ou entre outros.
O peço da mochila sem a bateria e a placa solar e de 0,895kg, com os dois
componentes ele peça 1,665kg.
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2. DESENVOLVIMENTO
2.1 Referencial Teórico
2.2 Energia Solar
Atualmente as empresas e toda a população mundial tem buscado fontes
alternativas de energia, as famosas energias sustentáveis. Uma delas é a Energia
Solar, uma fonte proveniente do Sol (a fonte de energia mais intensa possível e
próxima da Terra que a radiação solar).
Essa energia captada tem a potencialidade de ser transformada em energia
elétrica, isso acontece quando, de acordo com Villalva e Gazoli (p.21 - 22, 2012) ele
é “transportado pelo fluido até uma central geradora, onde é empregado para
produzir vapor e acionar uma turbina acoplada a um gerador elétrico”.
2.3 História da Energia Solar
No século 19 foi desenvolvida uma pesquisa onde o físico Alexandre Edmond
Becquerel observou com a experiência com eletrodo o efeito do fotovoltaico assim
criando a energia solar em 1839 (MEYER, 2011).
Demonstrando que a utilização da energia solar se tornou importante a partir
daquele momento por sua eficiência de sustentabilidade e economia.
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Figura 1: A Primeira Placa Sola
Fonte: Rodolfo Meyer; Siqueira de Moraes Neto. 24 fev. 2011
Quando a captação de energia solar foi desenvolvida, ela foi vista como uma
tecnologia futurística por possuir um custo elevado e utilizada somente por
cientistas. Mesmo com o pensamento de que não seria utilizada de maneira geral,
atualmente a placas solares são encontradas nas casas, postes e no EUA e no
Brasil são utilizadas em ruas de uma construção específicas.
2.4 Energia Solar Fotovoltaica
A energia Solar pode ser utilizada de várias maneiras, sendo que pela
captação da energia solar pelo sistema fotovoltaica ela pode produzir uma corrente
elétrica.
A energia fotovoltaica pode ser armazenada em baterias ou diretamente aos
dispositivos que são conectados à rede elétrica (VILLALVA; GAZOLI, 2012, p. 21).
Para a captação da energia fotovoltaica são colocadas placas solares em
telhados ou em usinas geradoras de energia e em alguns dispositivos móveis e entre
outros.
Sendo assim, a energia fotovoltaica é uma energia sustentável utilizada
atualmente por muitas empresas ou cidades.
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2.5 A energia fotovoltaica no Brasil
A energia solar fotovoltaica é atualmente, no Brasil, utilizada em lugares
isolados ou autônomos, de acordo com Villalva e Gazoli (pg. 33 – 34)
as residências brasileiras passaram a ser atendidas por eletricidade fotovoltaica autônomas através do programa Luz para todos criado pelo
governo Federal em 2003 e previsto para existir até 2014.
Com a visão que todas as populações devem ter energia, esse novo projeto
fez com muitas pessoas adquirissem energia natural em suas casas.
A energia fotovoltaica cresceu no Brasil inclusive pela aprovação da Agência
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) da micro geração e da mineração interligados
em baixa tensão e alimentados por fontes renováveis (VILLALVA; GAZOLI, 2012).
Villalva e Gazoli (pg. 33 - 34, 2012) comentam que a
Importante implementação da energia fotovoltaica no País foi pelo projeto Arranjos Técnicos e Comerciais para inserção da Geração Solar
Fotovoltaica na Matriz Energética Brasileira lançado pela ANEEL com o objetivo de promover a criação de usinas experimentais desse tipo de energia ao sistema elétrico.
Então é importante perceber que essa energia é uma alternativa para
substituição da energia elétrica, tendo em vista a economia de água utilizada para
geração de energia elétrica e para fazer com a comunidade brasileira tenha energia
em suas residências.
2.6 Bateria
A primeira bateria a ser desenvolvida há mais de 2000 anos atrás foi
denominada como "Baterias de Bagdad", mas a primeira bateria a ser produzida em
massa foi em 1802 pelo Dr. William Cruickshank que foi feita de chapa de zinco e
cobre dentro de uma caixa de madeira revestida com cimento.
2.7 Baterias de lítio-íon
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A pesquisa das baterias de lítio começou a ser realizada em 1912 por Gilbert
Newton Lewis. Mas só foram produzidas em massa e comercializadas em 1970,
e são muito utilizadas por ter um melhor custo benefício uma durabilidade maior
do que as comuns que são utilizadas em relógio, computadores, notebook e
entre outros.
Por exemplo, a bateria de lítio tem a capacidade de armazenar em um quilo
150 watts hora e uma bateria de NiMH do mesmo tamanho e o mesmo peso
consegue armazena apenas 75 watts hora e uma bateria de níquel cádmio só
armazena 50 watts hora (NISENBAUM).
Figura 2: Bateria de Lítio de 68,8 Ah
Fonte: Fernando Garcia. 2015
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Figura 3: Bateria de automóveis de 75 Ah
Fonte: enzzasistemas. 2016
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Figura 4: Bateria de Íon de Lítio
Fonte: Especialista Bringit. 16 jul. 2012
Figura 5: Alguns modelos de Bateria de Lítio
Fonte: Splash Developments. 4 nov. 2013
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3. METODOLOGIA DO PROTÓTIPO
Para a concepção e desenvolvimento da mochila recarregadora de
dispositivos eletrônicos, tivemos que fazer alterações na mochila. A mochila tem 7
compartimentos 1 deles próprio para notebook. Na superfície da mochila há duas
placas solares de 7v e 800 mAh, cada uma delas que são ligadas em série para
gerar 14v e poderão ser removidas a qualquer hora e com facilidade. As placas
solares são ligadas diretamente em uma bateria de 15v e com a capacidade de
24000 mAh, ela se encontra dentro da mochila em um compartimento. A bateria,
capaz de carregar vários aparelhos eletrônicos ao mesmo tempo, possui duas portas
de saída USB, dois cabos universal de celular e uma saída de 12v, 16 , e 19v para
carregar aparelhos maiores como Tablet, lanternas, notebook entre outros.
O compartimento para recarregar os celulares ficará junto com a bateria da
mochila. O Tablet, lanternas e notebook ficarão em outro compartimento com mais
espaço, vai passa um cabo universal próprio para eles por dentro da mochila até o
local do compartimento. Para carregar o tablet, lanternas notebook e entre outros vai
precisar alterna entre 12v, 16v, e 19v, não poderá carregar dois aparelhos com a
tensão diferente, pois a bateria apenas uma saída output.
Figura 6: Saída de 12 V
Fonte: Desenvolvida pelo autor
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Duas placas solar cada uma com 7v e 800 mAh que foram ligadas em série
para gerar 14v e 800 mAh. Ilustrado na figura abaixo.
Figura 9: Placas Solares Ligadas em série
Fonte: Desenvolvida pelo autor
Mochila com 7 compartimento 1 compartimento ficará a bateria interna de fácil
aceso e 1 compartimento para o laptop e os outros compartimentos para usa
conforme a necessidade do usuário. Ilustração da figura abaixo.
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Figura 7: Mochila que será utilizada no Projeto
Fonte: Desenvolvida pelo autor
Uma bateria lítio de 68,8 Ah com duas saída USB e uma saída output de 12v,
16v e 19v. Ilustrada na figura abaixo.
Figura 11: Bateria de lítio
Fonte: Desenvolvida pelo autor
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4. ANÁLISE DOS DADOS
4.1 Tempos de recarga nos celulares
O teste foi feito no celular Lumia 535 com a capacidade da bateria de 1,9 Ah e
o tempo de carga ate atingir 100% foi de 2h 46m.
*Obs.: Os testes que foram analisados foram feitos com o celular Liga, mas
todo o recurso foi desativado inclusive o sinal SIM, o tempo de carga varia de celular
para celular dependendo da capacidade da bateria.
4.2 Tempos de recarga dos laptops
Os testes foram realizado no laptop Toshiba NB205 com a capacidade da
bateria 63Ah e o tempo de carga até atingir 100% foi de 3h 40m.
*Obs.: Os testes que foram realizados foram feitos com o laptop Liga, mas
todo o recurso foi desativado, o tempo de carga varia de acordo com a capacidade
da bateria do laptop.
4.3 Tempos de recarga dos Tablet
Os testes foram realizado no Tablet phaser com a capacidade da bateria 2 Ah
e o tempo de carga até atingir 100% foi de 2h 58m.
*Obs.: Os testes que foram realizados foram com o Tablet desligado.
4.4 Protótipo finalizado
A figura abaixo demonstra o protótipo finalizado no seu exterior e na
figura 13 demonstra na parte interna onde ficará a bateria do modelo.
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Figura 12: Protótipo finalizado
Fonte: Desenvolvida pelo autor
Figura 13: Protótipo finalizado
Fonte: Desenvolvida pelo autor
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Esse protótipo foi desenvolvido com objetivo de que em quaisquer situações e
circunstâncias tanto no ambiente de trabalho como também em outras localidades
do usuário possa ter a despreocupação com a falta de carga nos aparelhos
eletrônicos.
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Com intuito de avantajar das desnecessidades do cabo do carregador
comum estiver visivelmente nas tomadas elétricas em momentos para
apresentações de negócios, e evitando os acontecimentos de acidentes como
situações de curto circuito, que podem causar dano aos aparelhos eletrônicos e
tropeços no cabo. Resultando segurança, facilidade e melhor acessibilidade em
obter fonte renovável.
Reconhecemos que necessitamos alterações na quantidade da placa
fotovoltaica por motivo de tensão da bateria a ser exigida para manter
armazenamento da carga.
O protótipo executou de maneira esperada a função de recarga conseguindo
armazenar e conservar a carga. E a partir dos resultados que adquirimos, atingimos
a recarga de quaisquer baterias de lítio.
O teste da bateria foi realizado com uma lâmpada 67 de 12v e 5w que ficou
ligada por 2 dias. No primeiro dia foi das 8h10m até as 10h53m e das 13h34m até as
18h total de horar no primeiro dia 8h23m no segundo dia foi das 8h05m até as
11h15m e das 13h15m até as 17h50m total de horar no segundo dia 7h25m,
totalizando 15h48m com a lâmpada ligada.
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6. REFERÊNCIAS
BATERIAS, Abc. Bateria Tudor – 75 AH. Disponível em
<http://abcbaterias.com.br/produto/bateria-tudor-75-ah-amperes-selada-tfr75pddtfr75pde/>. Acesso em 08 nov. 2017. BRASIL, Fronius. Historia da Bateria. Disponível em: <http://www.fronius.com/cps/rde/xchg/SID-63237DB8-809849F5/fronius_brasil/hs.xsl/45_439.htm#.WR_tRFTyvMw>. Acesso 10 maio 2017 BRINGLT, Especialista. O que é uma bateria de Íon - Lítio. Disponível em
<http://bbaterias.com.br/bateria-notebook/artigos-bateria/o-que-e-uma-bateria-de-ion-de-litio>. Acesso 08 nov. 2017. DEVELOPMENTS, Splash. Baterias Cilindricas de Ion de Litio. Disponível
em<https://www.masterinstruments.com.au/category/Lithium_Ion_Cylindrical_Batteries/1549>. Acesso em 08 nov. 2017. DIENSTMANN, Gustavo. Energia Solar: Uma comparação de tecnologias.
2009.disponivel<http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/24308/000736300.pdf?...1>. Acesso em 21 ago 2017. GARCIA, Fernando. Auxiliar de partida de emergência: Super Bateria Auxiliar de
Partida e carregador de Dispositivos USB. Disponível em <http://ezcharger.com.br/>. Acesso em 08 nov. 2017. MEYER, Rodolfo; NETO, Siqueira de Moraes. Historia da energia solar: Como tudo
começou. Disponível em<http://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-solar/historia-da-energia-solar-como-tudo-comecou.html>. São Paulo/SP: Acesso 18 maio 2017. NISENBAUM, Moises André. Pilhas e Baterias: pdf. Disponível em
<http://web.ccead.puc-io.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_pilhas_e_baterias.pdf>. Acesso em 22 ago 2017. SALES, Marcos Vinicius. A questão energética na atualidade: 2015.
Disponível<http://educacao.globo.com/artigo/questao-energetica-na-atualidade.html>. Acesso em 29 ago 2017. VILLALVA, Marcelo Gradella; GAZOLI, Jonas Rafael. Energia Solar Fotovoltaica: conceitos e aplicações sistemas isolados e conectados à rede. São Paulo/SP: Érica, 2012.
