Sistema inteligente de gestão solar

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema inteligente de gerenciamento de energia elétrica aplicado a ambientes com geração fotovoltaica, com foco inicial em instalações residenciais e possibilidade de adaptação para aplicações comerciais e industriais. O sistema tem como objetivo otimizar o consumo de energia, reduzir a injeção de excedentes na rede elétrica e aumentar a autonomia energética do usuário. O projeto integra conceitos fundamentais da eletrotécnica, como análise de potência elétrica, medição de corrente por sensores de efeito Hall, controle de cargas, automação de sistemas e armazenamento de energia. A solução foi desenvolvida utilizando microcontroladores, sensores de corrente e dispositivos de acionamento, permitindo o monitoramento em tempo real do fluxo energético e a atuação automática sobre as cargas elétricas. A arquitetura do sistema é composta por módulos funcionais: o Sun Block, responsável pelo redirecionamento do excedente energético para armazenamento em baterias; o Loop On Grid, que realiza a gestão integrada entre geração, consumo e rede elétrica em condições normais de operação; e o Loop Grid, que garante a continuidade do fornecimento em modo isolado (off-grid) em situações de falha da rede. Adicionalmente, foi desenvolvida uma tomada inteligente para o controle automatizado de cargas, baseada em parâmetros de tempo, consumo e custo energético. A metodologia adotada baseou-se na implementação de um protótipo funcional, envolvendo montagem de circuitos elétricos, programação em linguagem C++ e testes experimentais em diferentes condições de geração e consumo. Foram aplicados princípios de instalações elétricas de baixa tensão, dimensionamento básico de componentes e integração entre sistemas de potência e controle. Os resultados demonstram que o sistema é capaz de priorizar o autoconsumo da energia gerada, reduzir o envio de excedentes à rede elétrica e aumentar a autonomia energética por meio do armazenamento em baterias. Além disso, a arquitetura modular permite sua adaptação para diferentes escalas de aplicação, desde residências até pequenas empresas e sistemas industriais de menor porte, contribuindo para a melhoria da eficiência energética e para a redução de custos com energia elétrica. Dessa forma, o trabalho evidencia a aplicação prática dos conhecimentos de eletrotécnica no desenvolvimento de soluções tecnológicas acessíveis, sustentáveis e alinhadas às demandas atuais do setor elétrico.

This work presents the development of an intelligent electrical energy management system applied to environments with photovoltaic generation, with an initial focus on residential installations and the possibility of adaptation for commercial and industrial applications. The system aims to optimize energy consumption, reduce the injection of surplus energy into the power grid, and increase the user's energy autonomy. The project integrates fundamental concepts of electrotechnics, such as electrical power analysis, current measurement using Hall effect sensors, load control, system automation, and energy storage. The solution was developed using microcontrollers, current sensors, and switching devices, enabling real-time monitoring of energy flow and automatic control of electrical loads. The system architecture consists of functional modules: the Sun Block, responsible for redirecting surplus energy to battery storage; the Loop On Grid, which manages the integrated operation between generation, consumption, and the power grid under normal conditions; and the Loop Grid, which ensures continuity of supply in isolated (off-grid) mode during grid failure situations. Additionally, a smart plug was developed for automated load control based on time, consumption, and energy cost parameters. The adopted methodology was based on the implementation of a functional prototype, including electrical circuit assembly, C++ programming, and experimental testing under different generation and consumption conditions. Principles of low-voltage electrical installations, basic component sizing, and integration between power and control systems were applied. The results demonstrate that the system is capable of prioritizing self-consumption of generated energy, reducing the export of surplus energy to the grid, and increasing energy autonomy through battery storage. Furthermore, the modular architecture allows adaptation to different application scales, ranging from residential environments to small commercial and low-power industrial systems, contributing to improved energy efficiency and reduced electricity costs. Thus, this work highlights the practical application of electrotechnical knowledge in the development of accessible, sustainable technological solutions aligned with current demands in the electrical sector.