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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2014.tde-09042015-153400
Document
Author
Full name
Vanessa de Fátima Gráh
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2014
Supervisor
Committee
Botrel, Tarlei Arriel (President)
Salvador, Conan Ayade
Coelho, Rubens Duarte
Colombo, Alberto
Marques, Patricia Angélica Alves
Title in Portuguese
Avaliação do posicionamento de geradores fotovoltaicos com sistema rastreador manual aplicado ao bombeamento de água para irrigação
Keywords in Portuguese
Energia alternativa
Energia solar
Rastreador de três passos
Sistema simulado de irrigação
Abstract in Portuguese
A matriz energética brasileira atualmente está concentrada na geração de energia hidrelétrica. Mas, devido aos últimos acontecimentos de escassez de recursos hídricos, faz-se necessário diversificar a matriz energética por meio do investimento em energias alternativas. O Brasil ainda possui muitas pessoas na área rural sem abastecimento de energia elétrica, fato que limita a implantação de técnicas agrícolas como a irrigação. Nesse contexto, a energia solar fotovoltaica (FV) é uma alternativa para diversificar a matriz energética brasileira e ampliar o uso de sistemas de irrigação. Foram instalados dois módulos FV, um estático e outro com um sistema de rastreamento solar manual de três passos, na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas - ESALQ/USP (22° 42' 30''S, 47° 38' 00''W, altitude de 546 metros). Para cada módulo FV, estático e móvel, foram acoplados sistemas de bombeamento de água para um sistema simulado de irrigação. O objetivo foi avaliar o incremento de energia FV gerada, tempo de bombeamento, volume bombeado e área irrigada; com o uso do sistema rastreador. A partir dos dados encontrados, verificou-se que o sistema rastreador solar manual de três passos apresentou maior eficiência na captação de energia (8 - 19% dia-1), quando comparado com geradores fixos; o que refletiu no incremento significativo do tempo de bombeamento (40 - 160 min dia-1), no volume bombeado (884 - 3479 litros dia-1) e na área irrigada (196 - 773 m² dia-1 para uma lâmina de irrigação de 4,5 mm). Com isso, o rastreador se mostrou uma alternativa técnica viável para melhorar a captação de energia solar e aumentar a área irrigada com um mesmo tamanho de área de gerador FV. Em relação ao investimento, o sistema rastreador custou apenas 0,2% do custo total da instalação FV, e proporcionou a redução do tempo de retorno do investimento em 2 anos e 5 meses comparado ao módulo FV estático.
Title in English
Evaluation of the position of photovoltaic generators with manual tracking system applied to water pumping for irrigation
Keywords in English
Alternative energy
Simulated irrigation system
Solar Energy
Tracker three steps
Abstract in English
The current Brazilian Energetic Matrix is concentrated in the generation of hydroelectric energy. But, due the latest water resources scarcity, it is necessary to diversify the energetic matrix by investing in alternatives energies. Brazil still have a plenty of people living in rural areas without supply of electric energy, this fact limits the implantation of agriculture techniques like irrigation. In this sense, the photovoltaic solar energy (PV) is an alternative to diversify the Brazilian Energetic Matrix and expand the use of irrigation systems. It were installed two PV modules, one static and another with solar three steps manual tracking system, Biosystems Engineering Department - ESALQ/USP (22° 42' 30''S, 47°38' 00''W, at 546 meters altitude). For each PV module, static and moving, it was coupled water pumping systems for simulated irrigation systems. The goal was evaluate the gain of the PV energy generated; pumping time; pumping volume and irrigated area; using the tracking system. From obtained data, it was observed that the solar three steps manual tracking system shows more efficiency in the energy harvesting (8 - 19% day-1), compared to static generator; which resulted in significant gain of pumping time (40 - 160 min day-1), pumping volume (884 - 3479 liters day-1) and irrigates area (196 - 773 m² day-1 for a irrigation depth equal 4.5 mm). Therewith, the tracking system shows a viable alternative technique to improve solar energy harvesting and increase the irrigated area with same area of PV generator. In relation to investment of the tracking system, it cost only 0.2 % of the total cost of PV installation and provided the reduction in the return on investment time of 2 years and 5 month compared to static PV module.
 
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Publishing Date
2015-04-27
 
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