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Apesar do elevado grau de modernização da agricultura brasileira, a fração de propriedades agrícolas que não fazem uso da agricultura irrigada é bastante representativa. Um dos motivos para que esta não seja explorada é o investimento relativo à aquisição dos sistemas de irrigação e à manutenção dos mesmos, principalmente no que se refere aos gastos relativos à energia com o sistema de bombeamento. Para se reverter esse cenário, uma possibilidade é a utilização de sistemas de geração de energia intermitentes e híbridos, valendo-se de painéis fotovoltaicos, geradores eólicos, motores diesel e equipamentos de armazenamento de energia. Neste estudo, trabalha-se na determinação e verificação da viabilidade de sistemas de geração intermitente, principalmente sistemas solares e eólicos combinados à geradores diesel, na alimentação de sistemas de irrigação. Para isso, faz-se uso de uma metodologia que pode ser aplicada em grande escala que inclui a determinação da necessidade hídrica, a necessidade energética e, por fim, a seleção e análise do sistema de geração via simulação computacional. Para esta análise, utiliza-se o software comercial HOMER. Na aplicação da metodologia são empregadas bombas centrífugas e sistemas de aspersão convencional em propriedade de 75 alqueires paulistas. Adotam-se como premissas também perfis de carga individuais para cada uma das 4 fases das culturas propostas pela Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) com as bombas hidráulicas operando sempre na potência nominal, não sendo empregados inversores de frequência. De tal modo, torna-se necessário apenas a variação do tempo de irrigação a partir da vazão crítica baseada na fase de maior consumo hídrico e maior perda de carga do sistema. Três cenários são estudados, nos quais se varia a localização da área cultivada para duas culturas distintas, milho e soja. Os demais parâmetros empregados no estudo são constantes nos cenários propostos. Considerando os menores valores para NPC (net present value) e COE (cost of electricity) como soluções ótimas, os resultados encontrados para os dois primeiros cenários, quais sejam, são sistemas híbridos constituídos de painéis solares (100 kW e 120 kW) e geradores diesel (65 kW) e sistemas compostos exclusivamente por geradores diesel (130 kW), enquanto que para o terceiro cenário a melhor alternativa encontrada é de um sistema exclusivamente diesel (130 kW), com menor NPC e menor COE (R$ 1,267/kWh). Conclui-se que os custos (COE), de sistemas híbridos e/ou exclusivamente diesel são quase duas vezes maiores quando comparados com os valores cobrados pelas concessionárias de energia. Porém, quando comparados entre si, os sistemas híbridos são competitivos com os sistemas de geração constituídos exclusivamente por geradores diesel, apesar de o investimento inicial ser aproximadamente 10 vezes maior.
Despite the high degree of Brazilian agriculture’s modernization of, the fraction of farms that does not make use of irrigated agriculture is quite representative. One of the reasons for this condition not being exploited is the related investment to the acquisition of irrigation systems and their maintenance, especially with regard to energy expenditure with the pumping system. To reverse this scenario, one possibility is the use of intermittent and hybrid power generation systems, using photovoltaic panels, wind generators, diesel engines and energy storage equipment. In this paper, it is studied the determination and verification of the feasibility of intermittent generation systems, mainly solar and wind power systems combined with diesel generators, in the powering of irrigation systems. For this, it is used a methodology that can be applied in a large scale that includes the determination of the water requirement, the energy need and, finally, the selection and analysis of the generation system through computational simulation. For this analysis, it is used the commercial software HOMER. In the application of the methodology centrifugal pumps are used and conventional sprinkler systems over a property of 75 bushels. Individual loading profiles are also assumed for each of the 4 stages of cultivation proposed by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) with hydraulic pumps always operating at nominal power, with no frequency inverters being employed. Thus, it becomes necessary only the variation of the irrigation time from the critical flow based on the phase of greater water consumption and greater systems’ pressure loss. Three scenarios are studied, in which the location of the cultivated area is varied for two distinct crops, corn and soybean. The other parameters used in the study are constant in the proposed scenarios. Considering the lowest values for NPC and COE as optimal solutions, the results found for the first two scenarios are hybrid systems consisting of solar panels (100 kW and 120 kW) and diesel generators (65 kW) and systems composed exclusively of (130 kW), while for the third scenario the best alternative is an exclusively diesel (130 kW) with lower NPC and lower COE (R$ 1,267 / kWh) It can be concluded that the COE costs of hybrid and/or exclusively diesel systems are almost twice as high when compared to the values charged by the power distributions companies. However, when compared to each other, hybrid systems are competitive with generation systems made up exclusively of diesel generators, although the initial investment is approximately 10 times greater.
Data da defesa: 27/02/2018
Banca Examinadora
Orientador (a): Cresencio Silvio Segura Salas (Lactec)
Membro da Banca: Tânia Lúcia Graf de Miranda (Lactec)
Membro da Banca: Jair Urbanetz (UTFPR)
Palavra(s)-Chave: Irrigação, Sistemas intermitentes, Sistema híbridos, Geração de energia, HOMER.
Keywords: Irrigation, Intermittent systems, Hybrid systems, Energy generation, HOMER.
