É possível construir um barco de controle remoto movido somente pela energia do Sol, sem utilizar bateria?
Essa foi a pergunta que deu origem a este projeto.
Minha ideia não era simplesmente colocar uma célula solar sobre um barco e utilizá-la para carregar uma bateria. Eu queria algo mais desafiador: eliminar completamente a bateria e fazer as células solares alimentarem diretamente todo o sistema do barco, incluindo motor, receptor, servo e eletrônica de controle.
O resultado acabou se transformando em uma sequência de 12 vídeos, nos quais fui registrando desde a ideia inicial até a construção e os primeiros testes do barco navegando.
O desafio de construir um barco solar sem bateria
Quando utilizamos uma bateria em um modelo rádio controlado, temos uma fonte de energia relativamente previsível.
A bateria consegue armazenar energia e fornecê-la quando o sistema precisa.
Com uma célula solar, a situação é completamente diferente.
A energia disponível depende diretamente da radiação solar recebida naquele momento.
Uma nuvem passa.
Uma sombra atinge parte da célula.
O barco muda de posição em relação ao Sol.
E imediatamente podemos ter uma alteração na potência elétrica disponível.
Portanto, construir um barco alimentado diretamente por células solares não é apenas trocar a bateria por um painel.
Precisamos fazer com que todo o sistema elétrico funcione dentro das limitações da energia disponível.
O primeiro problema: tensão não é suficiente
Quando começamos a trabalhar com células solares, é fácil olhar apenas para a tensão.
Podemos encontrar uma célula especificada para determinada tensão e pensar:
“Se meu equipamento trabalha nessa tensão, então vai funcionar.”
Não necessariamente.
Além da tensão, precisamos considerar a corrente que a célula consegue fornecer.
No meu projeto utilizei duas células de 12 V com capacidade de fornecimento de aproximadamente 250 mA cada uma.
Isso imediatamente colocou uma limitação importante sobre o projeto.
Eu precisava fazer um barco inteiro funcionar com uma quantidade relativamente pequena de corrente disponível.
Por que não utilizar células solares maiores?
Naturalmente, poderíamos procurar painéis capazes de fornecer muito mais corrente.
Mas surge outro problema.
As células capazes de fornecer maior potência normalmente ocupam uma área maior e acrescentam peso ao modelo.
E estamos construindo um barco rádio controlado.
Existe um limite para o tamanho e peso que queremos adicionar.
Portanto, comecei a enfrentar um compromisso muito comum em projetos de engenharia:
precisamos de mais energia, mas obter mais energia também pode aumentar tamanho e peso.
Foi por isso que decidi inicialmente construir um protótipo experimental, deixando a preocupação estética para uma etapa posterior.
Duas células solares ligadas em paralelo
Como eu queria aumentar a capacidade de fornecimento de corrente mantendo a tensão do sistema, utilizei as duas células solares em paralelo.
Esse é um conceito importante de elétrica.
Quando ligamos fontes adequadas em série, trabalhamos com uma lógica diferente daquela utilizada quando fazemos uma associação em paralelo.
No meu caso, o objetivo era aproveitar as duas células mantendo uma tensão compatível com o projeto e aumentando a capacidade disponível para alimentar o sistema.
Mas não fiz simplesmente uma ligação direta entre elas.
Utilizei diodos na ligação das células
As duas células foram conectadas ao circuito por meio de diodos.
O diodo é um componente extremamente interessante porque permite controlar o sentido da corrente em determinadas condições.
Nesse projeto, ele participa da forma como as fontes solares são combinadas no sistema.
Isso também mostra como um projeto aparentemente simples começa rapidamente a envolver vários conceitos de eletrônica.
Temos células solares.
Diodos.
Capacitores.
Motor.
ESC.
BEC.
Servo.
Receptor.
E todos esses elementos precisam trabalhar juntos.
Série e paralelo: qual é a diferença?
Esse projeto também é uma boa oportunidade para compreender duas associações fundamentais em eletricidade.
Quando conectamos elementos em série, as tensões podem se somar, enquanto a corrente disponível continua limitada pelas características do conjunto.
Quando conectamos fontes apropriadas em paralelo, buscamos manter a tensão enquanto aumentamos a capacidade de fornecimento de corrente.
Mas isso precisa ser feito corretamente.
Não devemos simplesmente colocar fontes diferentes em paralelo sem compreender suas características.
No projeto do barco solar, dediquei um dos vídeos especificamente à explicação das ligações das células solares em série e paralelo.
O motor precisava consumir pouca corrente
Depois de definir a fonte de energia apareceu outro problema:
qual motor utilizar?
Não faria sentido instalar um motor que exigisse vários amperes se minhas células conseguiam fornecer apenas uma pequena fração disso.
Por isso, precisei pesquisar um motor com baixo consumo de corrente que fosse capaz de produzir propulsão suficiente para movimentar o barco.
Esse ponto é muito importante.
Quando escolhemos um motor para um projeto, não devemos olhar apenas para sua potência ou velocidade.
Precisamos verificar se a fonte de alimentação consegue realmente fornecer a energia necessária.
O sistema precisa ser pensado como um conjunto
Esse projeto mostra muito bem por que não devemos escolher os componentes de um modelo isoladamente.
Imagine comprar primeiro um motor muito potente.
Depois escolher um ESC adequado para esse motor.
Depois descobrir que as células solares necessárias para alimentar tudo seriam enormes.
O projeto provavelmente não funcionaria.
Eu precisei fazer praticamente o caminho inverso.
A fonte de energia era uma das maiores limitações.
Portanto, motor e eletrônica precisavam ser escolhidos levando essa limitação em consideração.
Temos uma relação:
energia solar disponível → circuito elétrico → controlador → motor → hélice → movimento do barco
Cada elemento influencia o seguinte.
Mas existe outro consumo: o rádio controle
O motor não é o único equipamento que precisa de energia.
O barco continua sendo um modelo rádio controlado.
Isso significa que precisamos alimentar também receptor e servo, além dos circuitos necessários ao funcionamento do sistema.
No oitavo vídeo da série mostro justamente a relação entre:
motor, servo, ESC, BEC, célula solar, capacitor e diodo.
É uma ótima maneira de perceber que um modelo RC não é apenas um motor conectado a uma fonte.
Existe uma pequena rede elétrica e eletrônica dentro dele.
Para que serve o ESC?
O ESC — Electronic Speed Controller é responsável pelo controle do motor.
O receptor recebe o comando enviado pelo transmissor e fornece ao sistema a informação correspondente.
O ESC utiliza esse comando para controlar o funcionamento do motor.
De maneira simplificada:
transmissor → receptor → ESC → motor → hélice
Mas o receptor e o servo também precisam receber alimentação adequada.
É aí que aparece outro componente muito conhecido no modelismo: o BEC.
E o que é BEC?
BEC significa Battery Eliminator Circuit.
Sua função, de maneira simplificada, é fornecer uma tensão apropriada para equipamentos como receptor e servos a partir da alimentação principal do sistema.
O nome surgiu justamente da ideia de eliminar a necessidade de uma bateria separada exclusivamente para alimentar o sistema de rádio.
No barco solar, entretanto, a situação fica ainda mais interessante:
não existe bateria principal.
A energia está vindo das células solares.
Portanto, precisamos fazer com que essa energia disponível consiga manter todo o sistema eletrônico funcionando.
O grande problema das sombras
Imagine que o barco esteja navegando normalmente sob o Sol.
As células estão produzindo energia e tudo funciona.
Agora uma pequena sombra atinge o painel.
A potência disponível pode cair rapidamente.
Isso pode causar problemas não apenas para o motor, mas também para a própria eletrônica de controle.
Foi justamente pensando nessas variações que acrescentei capacitores eletrolíticos de alta capacitância ligados em paralelo ao sistema.
Por que coloquei capacitores?
Um capacitor consegue armazenar energia elétrica temporariamente.
Quando a alimentação está disponível, ele carrega.
Quando ocorre uma pequena variação, parte da energia armazenada pode ajudar a sustentar o circuito durante aquele intervalo.
Não estamos transformando o capacitor em uma bateria convencional.
A capacidade de armazenamento é muito menor.
Mas para variações rápidas provocadas por pequenas sombras ou mudanças momentâneas na iluminação, essa reserva pode ajudar.
Foi exatamente essa a função do banco de capacitores utilizado no barco.
O capacitor não cria energia
Esse é um ponto fundamental.
Adicionar um grande capacitor não resolve um sistema que possui permanentemente pouca potência disponível.
Ele não cria energia.
Apenas armazena temporariamente parte da energia recebida e pode devolvê-la posteriormente.
Se o barco entrar em uma região sombreada e permanecer ali, eventualmente a energia armazenada será consumida.
Por isso, os capacitores ajudam principalmente nas variações de curta duração.
Esse projeto é uma ótima demonstração prática da diferença entre geração e armazenamento de energia.
Construindo um casco experimental
Como meu objetivo inicial era descobrir se o conceito funcionaria, não comecei construindo um casco sofisticado.
Utilizei garrafas de água como parte da estrutura experimental do barco.
Visualmente não era a solução definitiva que eu pretendia.
Mas como protótipo fazia sentido.
Primeiro eu queria responder à pergunta mais importante:
é possível fazer o sistema navegar utilizando somente as células solares?
Depois de comprovar o conceito, poderíamos pensar em transformar a montagem em algo mais elaborado.
Essa abordagem é muito útil em projetos.
Primeiro faça funcionar, depois aperfeiçoe
Existe uma tentação de tentar construir a versão perfeita desde o início.
Casco bonito.
Acabamento perfeito.
Componentes escondidos.
Tudo organizado.
Mas e se descobrirmos no final que o princípio escolhido não funciona?
Um protótipo permite testar rapidamente uma ideia gastando menos tempo e material.
Foi exatamente a função do casco experimental.
As garrafas forneciam flutuação e permitiam instalar os componentes para verificar o comportamento do sistema.
Depois poderíamos utilizar o aprendizado para desenvolver uma versão definitiva.
A instalação do eixo e da hélice
Transformar o movimento do motor em propulsão exige também uma parte mecânica.
Precisamos levar a rotação até a hélice.
Isso envolve eixo, alinhamento e posicionamento adequado do conjunto.
Dediquei o vídeo 11 da série justamente à instalação do eixo do motor de propulsão do barco.
Essa etapa mostra novamente como o nautimodelismo mistura diferentes áreas.
Temos eletrônica na alimentação e controle.
Temos elétrica nas ligações.
E temos mecânica na transmissão da rotação até a hélice.
O barco realmente navegou somente com energia solar?
Sim.
Depois da montagem e dos testes, consegui chegar a um barco navegável alimentado pelas células solares, sem utilizar a bateria que eu deliberadamente queria evitar desde o início do projeto.
Esse talvez seja o ponto mais interessante da experiência.
O casco era experimental.
A aparência ainda poderia ser muito melhorada.
Mas o conceito havia sido demonstrado.
A energia produzida pelas células conseguia alimentar o sistema e movimentar o barco.
O protótipo cumpriu sua função.
Um projeto simples reúne muitos conceitos de eletrônica
Quando comecei, a pergunta era apenas:
“Será que consigo fazer um barco RC funcionar somente com energia solar?”
Mas para responder a ela foi necessário trabalhar com vários conceitos:
- tensão e corrente;
- potência elétrica;
- células solares;
- associação série e paralelo;
- diodos;
- capacitores;
- armazenamento temporário de energia;
- motores;
- ESC;
- BEC;
- servo;
- receptor;
- sistema de propulsão.
É exatamente isso que torna projetos experimentais tão interessantes.
Em vez de aprender cada conceito isoladamente, começamos a perceber por que precisamos daquele conhecimento para resolver um problema real.
A série completa possui 12 vídeos
Eu registrei praticamente todo o desenvolvimento do projeto em vídeo. Assim é possível acompanhar não apenas o resultado final, mas também o raciocínio e a construção.
A sequência existente nesta página é:
Vídeo 1 — O projeto: a ideia de construir um barco solar rádio controlado.
Vídeo 2 — Blocos do projeto: organização dos diferentes sistemas necessários.
Vídeo 3 — Como funciona uma célula solar: princípios utilizados para compreender a fonte de energia.
Vídeo 4 — Células solares em série e paralelo: diferentes possibilidades de associação.
Vídeo 5 — Banco de capacitores: utilização dos capacitores no barco.
Vídeo 6 — Motorização: escolha de um motor capaz de funcionar sem bateria.
Vídeo 7 — Casco experimental: construção da estrutura utilizada no protótipo.
Vídeo 8 — Sistema completo: motor, servo, ESC, BEC, célula solar, capacitor e diodo.
Vídeo 9 — Circuito: ligação da célula solar com diodo e capacitor.
Vídeo 10 — Instalação das células: posicionamento dos painéis sobre o casco.
Vídeo 11 — Eixo de propulsão: instalação do eixo responsável por movimentar a hélice.
Vídeo 12 — Finalização e testes: conclusão da construção e primeiros testes do barco sem pilhas.
Vamos construir um barco solar de controle remoto – O Projeto – Vídeo 1
Montando um barco movido só com célula solar – Blocos do projeto – Vídeo 2
Como funciona uma célula solar – Projeto lancha movida energia solar – Vídeo 3
Ligação das células solares em série e paralelo – Projeto barco RC solar – Vídeo 4
Funcionamento do capacitor – Banco de capacitores do barco solar RC – Vídeo 5
Motorização do barco solar – Sem baterias – Funciona só com luz do sol – Vídeo 6
Montando casco experimental para o barco de controle remoto – Projeto barco RC solar – Vídeo 7
Motor, servo, ESC, BEC, célula solar, capacitor, diodo – Projeto barco RC solar – Vídeo 8
Circuito para ligar célula solar com diodo e capacitor – Projeto barco RC solar – Vídeo 9
Instalando as células solares no casco do barco experimental – Projeto barco RC solar – Vídeo 10
Instalação do eixo do motor de propulsão barco controle remoto – Projeto barco RC solar – Vídeo 11
Finalização da construção e primeiros testes barco – Sem pilhas – Projeto barco RC solar – Vídeo 12
Mais do que construir um barco solar
O resultado mais interessante desse projeto não foi simplesmente provar que um pequeno barco poderia navegar usando energia solar.
Foi perceber como uma ideia aparentemente simples obriga a compreender todo o sistema.
Por que duas células?
Por que paralelo?
Por que diodos?
Por que capacitores?
Quanto o motor consome?
Quanto as células conseguem fornecer?
Como alimentar receptor e servo?
O que acontece quando aparece uma sombra?
Quando conseguimos responder a essas perguntas, deixamos de apenas conectar componentes seguindo um desenho e começamos realmente a entender o projeto.
Quer aprender a entender e desenvolver seus próprios projetos RC?
Esse barco solar é um bom exemplo do que podemos fazer quando entendemos elétrica e eletrônica aplicadas ao modelismo.
Em vez de depender de uma montagem pronta, podemos partir de uma ideia — até uma ideia incomum como construir um barco rádio controlado sem bateria — e descobrir quais componentes e circuitos serão necessários para fazê-la funcionar.
É justamente essa autonomia que procuro desenvolver no Método 7H RC, trabalhando conceitos como tensão, corrente, potência, motores, ESCs, BECs, servos, receptores, baterias e ligações elétricas dentro do contexto do rádio controle.
Se você quer deixar de apenas conectar componentes e começar a entender como desenvolver, modificar e resolver problemas nos seus próprios projetos de aeromodelismo, automodelismo ou nautimodelismo, conheça o Método 7H RC.