A procura crescente de energia em dispositivos sem fios requer novos sistemas de geração de energia, capazes de aproveitar a energia do ambiente e disponibiliza-la quando necessário. Esta geração de energia eléctrica baseia-se essencialmente na termoelectricidade, na energia da vibração e na energia fotovoltaica. Relativamente à energia fotovoltaica, a corrente e potência de saída das células varia muito em função da intensidade e espectro de iluminação, e um sistema eficiente de geração de energia de eléctrica a partir desta fonte é difícil obtenção, devido às variáveis condições de iluminação. Por outro lado, as baterias utilizadas para armazenamento de energia fornecem tensões que diminuem ao longo da descarga da bateria. Durante a carga da bateria, a tensão aplicada deve também ser adaptada à evolução do potencial eléctrico da bateria e da carga armazenada. Um eficiente sistema de geração de energia para dispositivos sem fios é proposto neste projecto para superar estas limitações, proporcionando uma fonte de energia autónoma: um dispositivo de filme fino flexível para geração de energia fotovoltaica, que integra uma célula solar, uma bateria de lítio recarregável e electrónica carregar a bateria. Dado a reduzida potência deste filme, as técnicas convencionais de circuitos MPPT baseados em microcontrolador são ineficientes, e uma nova solução deve ser procurada. O dispositivo é suficientemente flexível para ser aplicado superfícies curvas e fornecer energia eléctrica a dispositivos sensores sem fios. O filme é composto por três partes:
• Uma célula fotovoltaica de filme fino.
• Um circuito electrónico de montagem superficial (SMD) de perfil reduzido, para recarregar a bateria.
Objectivos
Utilizando um painel fotovoltaico (com área inferior a 20 cm2 ) e uma bateria de lítio adquiridas no mercado, ambos flexíveis, pretende-se desenvolver o circuito electrónico para recarregar a bateria de lítio utilizando a energia disponível no painel fotovoltaico. O circuito deverá ser desenvolvido em SMD, com espessura de alguns milímetros apenas, e em substrato (PCB) flexível. No final, os três substratos flexíveis (o painel fotovoltaico, a pilha e a electrónica) serão integradas (em sanduíche) num único filme flexível.
Tarefas
Estudo dos painéis fotovoltaicos e das pilhas de lítio.
Aquisição de baterias e painéis fotovoltaicos flexíveis.
Estudo do estado da arte dos conversores MPPT e carga de baterias.
Projecto, implementação, teste e caracterização do circuito MPPT para carga de bateria.
Optimização do circuito.
Desenho e fabrico do circuito em substrato flexível.
Testes e optimização.
Integração da electrónica com bateria e painel fotovoltaico flexíveis
Teste de robustez mecânica
Escrita de relatório e artigo.