Análise operacional de um sistema fotovoltaico de bombeamento de água

Abstract

RESUMO: O bombeamento de água é uma das atividades mais difundidas quanto ao emprego da energia solar fotovoltaica. Porém, apesar de se apresentar como alternativa interessante, o alto custo, a baixa eficiência dos sistemas e os projetos inadequados restringem sua aplicação. O uso racional, baseado na utilização mais eficiente de seus equipamentos, está vinculado ao conhecimento do comportamento operacional desses sistemas. No presente trabalho, teve-se o objetivo de avaliar o comportamento de um sistema fotovoltaico de bombeamento de água diretamente acoplado, sob diferentes condições de irradiância solar, por meio da montagem de uma bancada de testes, submetendo-o a diferentes alturas manométricas e determinando-se a vazão fornecida. A análise dos resultados permitiu estabelecer um modelo de regressão para estimativa de vazão do sistema em função da irradiância e altura manométrica. Concluiu-se que a potência gerada pelo painel e a vazão fornecida pela motobomba estão diretamente relacionadas à irradiância solar e à altura manométrica e influenciam na eficiência do sistema. A máxima eficiência do painel foi de 8%, 39% para a motobomba e 2,3% na interação dos componentes. PALAVRAS-CHAVE: irradiância solar, carga de bombeamento, vazão do sistema. OPERATIONAL ANALYSIS OF A PHOTOVOLTAIC WATER PUMPING (PV) SYSTEM SUMMARY:The pumping of water is one of the activities most diffused to the employment of the photovoltaic solar energy, in spite of coming as an interesting alternative, the high cost and it lowers efficiency of the systems with the inadequate projects, still restricts its application. The rational use, based on the most efficient use of its equipments is linked to the knowledge of the operational behavior of these systems. The present work objectified to evaluate the operational behavior of a photovoltaic water pumping directly coupled operating in different conditions of solar irradiance, by means of the assembly of supported tests, submitting to different manometer elevation and determining the supplied rate flux of water. The analysis of the results allowed to determine a regression model for flux of water estimation as function of irradiance and manometer elevation. Was concluded that the power generated by the array and the rate flux supplied by the motor-pump is directly related to the solar irradiance. The maximum efficiency of the array was of 8%, 39% for the motor-pump and, 2.3% in the interaction of the components in the system.

Avaliação do bombeamento de água em um sistema alimentado por painéis fotovoltaicos

“…A quantidade de água bombeada pelo sistema para o dia 3 de julho foi de 2.056,44 litros, e mesmo o dia 26 de novembro tendo média de bombeamento de água menor durante a estabilização, apresentou o total de água bombeada de 2.377,21 litros; isso está atrelado à maior quantidade de horas de insolação para os dias de verão, resultando em maior tempo de funcionamento do sistema. KOLLING et al (2004), utilizando uma motobomba Shurflo, modelo 2088, bombeando água à altura de 19 m (a carga era obtida por meio de válvulas que simulavam a altura manométrica), obteve vazão média de 6,52 L min -1 , com vazão diária de 2.445 litros. Por meio da Figura 8, pôde-se observar o total de água bombeada para cada mês entre fevereiro e novembro de 2005.…”

Design and Performance of Photovoltaic Water Pumping Systems: Comprehensive Review towards a Renewable Strategy for Mozambique

“…Ghoneim [56] investigated the performance optimization of direct coupled Kolling et al [58], evaluated the behavior of a PV system of water pumping with direct coupling, under different conditions of solar irradiance and submitted to different manometric heights. The system was composed of DC motor pump, driven by a PV module.…”

“…Nevertheless, the PV and overall efficiency of PVWPS do not exceed 10% and 5% respectively; this factor must be associated with the number of hours of available sunshine, manufacturing technology of PV panels, methods of conversion, field factors and system design among other factors. Howsoever, it should be noted that the efficiencies obtained through theoretical and experimental cases are approximate, 3.76% and 3.7% respectively, which allows saying that optimization models are reliable, although some experimental results showed low global efficiency in the order of 2.3% [65].…”

Performance of monocrystalline and polycrystalline solar panels in a water pumping system in Brazil

“…Kolling [18], by using monocrystalline panels with 150 Wp of power, observed a flow of 4941 L day À 1 , however, the average solar radiation verified was 717 W m À 2 .…”