Desenvolvimento de um Sistema Embarcado Autocalibrado para Gestão Energética pelo Lado da Demanda
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Data
2021
Autores
Silva, Eder Andrade da
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Resumo
Em virtude da crescente preocupação e busca pela sustentabilidade energética, tem-se o aumento da demanda recente na área de gestão e eficiência energética relacionado com Internet of Things (IoT), Smart Home, Smart Building e Smart Grid. Áreas que estão interligadas com o desenvolvimento de Smart Energy Meters. Observa-se que a disponibilidade do padrão de consumo
em tempo real, faz parte da necessidade apresentada pela pesquisa e que é essencial para perceber e compreender oportunidades de economia. Neste contexto, esta dissertação documenta o desenvolvimento de um sistema embarcado para realizar a medição, o monitoramento de consumo e o controle de cargas elétricas, possibilitando a melhoria da eficiência energética nos sistemas de energia pela gestão realizada pelo lado da demanda. O medidor inteligente desenvolvido mede
eletronicamente o consumo e, outros parâmetros em um determinado intervalo de tempo e transmite por meio do protocolo Message Queue Telemetry Transport (MQTT), as medições por uma rede de comunicação sem fio para um servidor hospedado em nuvem acessível ao usuário de forma remota. As informações podem ser visualizadas em aparelhos eletrônicos portáteis com acesso à internet, informando o usuário sobre seu consumo de energia, possibilitando o controle e a gestão completa
sobre a carga. Para o desenvolvimento do protótipo, foi utilizado o circuito integrado (CI) ADE9153A, sendo este um CI de medição de energia com autocalibração, em conjunto com um ESP32, um microcontrolador equipado com comunicação sem fio, sendo que o custo final do dispositivo ficou abaixo de trezentos e cinquenta reais para produção de um lote de dez unidades. A
validação do dispositivo produzido foi realizada comparando as leituras do dispositivo com as leituras obtidas através do sistema de avaliação do fabricante do circuito integrado ADE9153A, que garante Classe 1 de exatidão nas medições de energia ativa conforme os padrões IEC 62053-21; IEC 62053-22; EN50470-3; OIML R46; e ANSI C12.20. O resultado das medições do dispositivo desenvolvido comparados as medições do sistema de avaliação do fabricante apresentou erros menores que ±0,1%
e, erros menores que ±1% com relação ao fundo de escala do dispositivo, mostrando-se como uma solução viável para a aplicação proposta e para outras aplicações com pequenas adequações do software e da plataforma de monitoramento.
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Energia e Sustentabilidade.
Palavras-chave
Medidor de Energia. Eficiência Energética. Economia de Energia. IoT.