Energia Fotovoltaica Aplicada à Comunicação LoRa
em Ambientes Agrícolas
A crescente demanda por soluções sustentáveis e inteligentes na agricultura tem impulsionado o uso de tecnologias de comunicação sem fio e fontes de energia renovável. Este artigo apresenta a aplicação de painéis fotovoltaicos para alimentar uma rede LoRa e LoRaWan, utilizada no monitoramento de uma estufa de tomates italianos localizada na Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI). O projeto foi desenvolvido pelo laboratório WissTek-IoT, vinculado à Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC), e representa uma integração eficiente entre energia solar e Internet das Coisas (IoT).
Contexto do Problema
O produtor rural envolvido no projeto desejava monitorar três parâmetros essenciais para o cultivo de tomates italianos:
-
Temperatura
-
Umidade
-
Luminosidade
Esses dados foram coletados por sensores instalados na estufa e transmitidos via rádio frequência (LoRa) para o laboratório WissTek-IoT, onde são analisados e tratados.
Estufa de tomates italianos com sensores instalados e antena de transmissão
Desafio Energético
Um dos nós sensores (Nó 2 Torre), localizado em uma torre na FEEC, não possuía acesso à rede elétrica convencional, exigindo uma solução alternativa de alimentação energética.
Solução Proposta: Energia Fotovoltaica
Para suprir a necessidade energética do Nó 2, foi implementado um sistema de geração de energia fotovoltaica. O painel solar utilizado possui as seguintes especificações:
Arquitetura do Nó Sensor LoRa
O nó sensor foi montado com os seguintes componentes:
-
Node MCU (ESP-12F)
-
Módulo LoRa RF95
-
LDR (sensor de luminosidade)
-
LEDs indicadores (vermelho e verde)
Esse sistema opera em 5 V e consome aproximadamente 180 mAh por dia, o que torna viável sua alimentação por energia solar, desde que haja regulação adequada da tensão.
Conversão e Regulação de Tensão
Como o painel solar fornece uma tensão média superior a 12 V, foi necessário implementar um conversor de tensão para adaptar a saída para 5 V, compatível com o Node MCU. Além disso, foi utilizado um controlador de carga solar (“Solar Charge Controller”) para estabilizar a tensão de saída e permitir o uso de uma bateria auxiliar.
Gerenciamento de Energia com Bateria
Durante o período noturno, quando o painel não gera energia, a alimentação do nó sensor é garantida por uma bateria de 5 Ah e 12 V. O controlador de carga também permite que, em momentos de pico de geração solar (até
17 V), a bateria seja carregada, assegurando autonomia energética contínua.
Considerações Finais
A integração entre energia fotovoltaica e redes LoRa/LoRaWan representa uma solução eficiente e sustentável para aplicações agrícolas em locais remotos ou sem infraestrutura elétrica. O projeto desenvolvido pelo WissTek-IoT demonstra como tecnologias emergentes podem ser aplicadas de forma prática e econômica, promovendo avanços na agricultura de precisão e na conectividade rural.