Energia fotovoltaica: análise técnica e econômica de sistema autônomo para irrigação | Photovoltaic energy: technical and economic analysis for off-grid irrigation system

The use of renewable energy sources has been seen as an alternative to reduce environmental impacts. Associated with this, climate change and dependence on fossil fuels strengthen photovoltaic energy generation, which has increasing expansion in the energy sector as a sustainable source. Brazil has high potential for the use of photovoltaic energy, including within agricultural production systems. What makes it possible solar water pumping an attractive option for irrigation in view of rising fuel costs and electricity shortages in many regions. Therefore, the present study objective to analyze the technical and economic feasibility of "offgrid" photovoltaic energy systems to drive pumping systems for irrigation. The study was developed through the simulations of photovoltaic systems in autonomous operation, without the use of batteries and without other energy sources, being suitable for supplying energy in order to meet different driving powers of water pumping systems for small sprinkler irrigation, with powers of up to 29.4 kW during the day. To the photovoltaic projects, data was collected regarding the availability of solar resources for energy generation. Thus, different off-grid photovoltaic energy systems were dimensioned, to meet the different driving powers, in order to supply the necessary volume of water during the sunny hours. Subsequently, the economic feasibility analysis was carried out through the calculation of the main economic indices with net present value, internal rate of return, benefit/cost ratio, profitability index and sensitivity analysis. With that, it was found that the irrigation with a solar energy system is a viable alternative, where stand-alone photovoltaic systems without energy storage are technically viable to serve systems with powers up to 15 hp. In addition to an economically viable alternative. The photovoltaic power generation projects presented increasing costs in relation to the increase in power and the cost normalized by the power presents economy of scale. In relation to the powers used, the levelized cost of energy (LCOE) demonstrated feasibility. The sensitivity analysis returned profitability in relation to price variation product and deployment costs. Therefore, the use of solar energy systems for irrigation in areas with available and levels of radiation is a viable alternative, increasing the sustainability and profitability of irrigated agriculture

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A utilização de fontes de energia renováveis tem sido vista como uma alternativa para reduzir os impactos ambientais. Associado a isso, as mudanças climáticas e a dependência de combustíveis fósseis fortalecem a geração de energia fotovoltaica que apresenta crescente expansão no setor energético como fonte sustentável. O Brasil apresenta elevado potencial para a utilização de energia fotovoltaica. O que possibilita o bombeamento de água por meio de energia solar uma alternativa atraente para irrigação, em vista do aumento dos custos com combustíveis e da escassez de eletricidade em diversas regiões. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade técnica e econômica de sistemas de energia fotovoltaicos “off-grid” para acionamento de sistemas de bombeamento para irrigação. O estudo foi desenvolvido por meio de simulações de sistemas fotovoltaicos em operação autônoma, sem a utilização de baterias e sem outras fontes de energia, sendo adequados para fornecer energia para atender diferentes potências de acionamento de sistemas de bombeamento de água para irrigação por aspersão de pequeno porte, com potências de até 29,4 kW durante o dia. Para realizar os projetos fotovoltaicos foi feito o levantamento dos dados em relação a disponibilidade de recurso solar para geração de energia. Assim foram dimensionados diferentes sistemas de energia fotovoltaico off-grid, para atender as diferentes potências de acionamento, de maneira a fornecer o volume de água necessário durante as horas de sol. Posteriormente, foi realizada a análise da viabilidade econômica através dos cálculos dos principais índices econômicos com valor presente líquido, taxa interna de retorno, relação benefício/custo e índice de rentabilidade. Além dessa análise, também foi verificada economia de escala, custo nivelado de energia e análise de sensibilidade. Com isso, constatou-se que a irrigação com sistema de energia solar é uma alternativa viável, onde os sistemas fotovoltaicos off-grid sem armazenamento de energia são viáveis tecnicamente para atender sistemas com potências de até 15 cv. Além de uma alternativa economicamente viável, os projetos de geração de energia fotovoltaicos apresentaram custos crescentes em relação ao aumento da potência e o custo normalizado pela potência apresenta economia de escala. Em relação às potências utilizadas o custo nivelado de energia (CNE) demonstrou viabilidade. A análise de sensibilidade, retornou rentabilidade em relação a variação dos preços do produto e custos de implantação. Portanto, a utilização de sistemas de energia solar para irrigação em áreas com níveis de radiação disponíveis e adequados é uma alternativa viável, aumentando a sustentabilidade e lucratividade da agricultura irrigada.