Eficiência Energética no setor Agroalimentar | Webinar
Bombagem fotovoltaica de alta potência
-investigação, impactos e soluções
Bombagem fotovoltaica de alta potência – investigação, impactos e soluções
Bombagem fotovoltaica de alta potência – investigação, impactos e soluções
Fonte: NASA/GISS Carbon Dioxide 415 ppm Jan2021 +1.02°C 202055 Gt de CO
2
e/ano
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55 000 000 000 tBombagem fotovoltaica de alta potência – investigação, impactos e soluções
Bombagem fotovoltaica de alta potência – investigação, impactos e soluções
Custos de operação elevados. Estima-se em 5 mil milhões de euros o custo anual europeu com
energia para irrigação.
Em muitos casos o custo de energia para sistemas de irrigação excede 40% dos custos totais de
produção. Para bombagem esta percentagem é ainda superior
[1].
Escassez de água. A utilização de água para irrigação na Europa estima-se em 60 mil milhões de
m
3/ano. Os sistemas tradicionais podem utilizar 2 a 3 vezes mais água que um sistema moderno
adequado à paisagem/aplicação
[2].
Emissões de CO
2. A irrigação é responsável pela emissão de mais de 16 milhões de toneladas de
CO
2/ano.
Evolução da tecnologia fotovoltaica. Houve uma redução acentuada de ≈90% nos preços da
tecnologia solar fotovoltaica (2009-2019), tornando-a muito interessante economicamente
[3].
Bombagem fotovoltaica de alta potência – investigação, impactos e soluções
Everett Rogers, Modelo de Difusão da Inovação
www.sol-aqua.eu
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This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement Nº 952879" This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020
research and innovation programme under grant agreement Nº640771
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Mercado incipiente Mercado consolidado
Situação atual
Mercado imperfeito:
• Baixa difusão de SI
• Risco elevado para os consumidores • Custo elevado de energia
• Oferta oligopolista do mercado
• Baixa competitividade internacional
Mercado em bom funcionamento:
• Alta difusão de SI (Solar Irrigation)
• Níveis altos de proteção do consumidor e de inovação • Baixo custo de energia
• Aberto às PMEs
• Grande capacidade de exportação
Ponto crítico
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O que não é:
• MPPT no variador
• Uma solução preparada desde fábrica
• Ter de adaptar a rede de irrigação ao PV (fotovoltaico)
• Pressão constante = Aumentar o tamanho do sistema PV para um depósito
Pobre estado de arte:
• Ofertas feitas para mesma situação com:
• Preços e dimensionamentos totalmente diferentes • Garantias e standards variáveis
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O que é:
• Resolver os problemas associados à variabilidade do PV • Ajustar a produção PV às necessidades de rega/bombagem • Integrar o sistema PV no sistema de rega existente/bombagem • Assegurar a fiabilidade durante 25 anos
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Destabilização e paragem brusca do variador:
• Golpe de aríete: reduz o tempo de vida da parte hidráulica • Sobretensões: reduz o tempo de vida do variador e da bomba
253m
O problema da variabilidade do PV
Po
t
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Seguidor eixo N-S:
Ajuste da produção PV às necessidades de irrigação
0 20 40 60 80 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1000 m 3 Mes 1 Eixo, P* 2 Eixos, P*
Estático (20º,S), P* Estático (60º,E-O), P*
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0:00 6:00 12:00 18:00 Hora
1 Eixo, P* Estático (20º,S), 1,45P* Estático (60º,E-O), 2P*
Perfil diário Perfil anual
Para o mesmo volume de água bombeada em Julho: Seguidor em eixo horizontal P*
Estático (Sul, 20°) 1,45 P*
Seguidor em 2 eixos 0,9 P*
Para o mesmo volume de água bombeada em Julho, com pot. superior a 0,8 p.u.:
Seguidor em eixo horizontal, P* 11h
Estático (Sul, 20°), 1,42 P* 7h
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Reduzir o grau de novidade:
• O utilizador continua a fazer o mesmo • Incentivo para reduzir a utilização de água
Integração do sistema PV no sistema existente
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Sistemas de qualidade = fiabilidade:
• Especificações técnicas • Controlo de qualidade
• Incluídas no contrato (por ex. chave na mão)
Seguidor:
• Fiável e comprovado
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Híbrido rede-PV, gota a gota, pressão constante
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Só PV, pivot com aspersores baixa pressão, pressão constante
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Só PV, a um depósito e aspersores a pressão constante
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Só PV, Reservatório 650.000 m3/ano 288 m 63 L/sVillena (360 kWp)
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Híbrido PV-diesel, gota a gota, pressão constante
3000 𝑚2
200 ℎ𝑎 = 0,15%
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Análises de ciclo de vida “cradle-to-grave” mostram um potencial de redução de emissões (CO2e/kWh)[4] em:
• 95-97%, comparando com eletricidade da rede (mix médio global) • 97-98%, comparando com a utilização de geradores diesel.
Impacto económico
Impactos
Payback time VAL CAPEX (2015)
Alter do Chão 9 anos 355 k€ 1,2 €/Wp
Villena 7 anos 433 k€ 1,2 €/Wp
Valladolid 9 anos 200 k€ 1,2 €/Wp
Uri 8 anos 58 k€ 1,4 €/Wp
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Évora, Portugal
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[1] RESFARM. Technical, financial and legal alternatives for on-farm clean energy technologies. 2016. [2] Smart Irrigation Market 2018 Trends, Growth, Key Strategies by Historical Analysis, Key Findings, Opportunities & Current Industry Status till 2022. Digital Journal, 2018.
[3] IRENA, Power Generation Costs 2019
[4] Solar powered irrigation pumps, Indo-German Energy Programme – Access to Energy in Rural Areas, 2016.
