XII SEMANA UNIFICADA DE APRESENTAÇÕES
Sistema Fotovoltaico para
Bombeamento de Água em Estufa no Solo Sagrado de Guarapiranga
Aline Vieira Costa Isadora dos Santos Silva Rodrigo Costa Rosa Lolla
30 de Novembro a 04 de Dezembro de 2015 Engenharia Ambiental e Sanitária – GEAS_PI_VI_M_01
XII SUA
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Sumário
Apresentação Justificativa Objetivo Metodologia EAP Descrição do Produto (Detalhamento, Processo/Tecnologia, Protótipo)
7. Análise de Risco do Projeto 8. Resultados 9. Considerações Finais 10.Bibliografia
XII SUA
Apresentação
Os Sistemas Fotovoltaicos (SFV) podem ser classificados em duas categorias principais: isolados ou conectados à rede. Em ambos os casos, podem operar a partir apenas da fonte fotovoltaica ou combinados com uma ou mais fontes de energia, quando são chamados de híbridos. A utilização de cada uma dessas opções depende da aplicação e/ou da disponibilidade dos recursos energéticos. A sua complexidade também pode ser variável dependendo das aplicações e das restrições do projeto (PINHO&GALDINO,2014).
XII SUA
Fonte alternativa de energia
Justificativa
Modelo de gestão ambiental
Ineficiência da rede elétrica e variações de tarifas
Objetivos
XII SUA
Geral Desenvolver e aperfeiçoar um sistema fotovoltaico para bombeamento de água na estufa do SSG em conjunto com a rede elétrica convencional do local.
Específicos • •
Utilizar as ferramentas de Gestão de Projetos, como estrutura analítica (EAP) e análise de risco, no estudo do projeto em desenvolvimento; Construir um protótipo do sistema de irrigação contendo bomba de água e duas lâmpadas alimentadas por um módulo solar fotovoltaico em conjunto com a rede elétrica, assim como avaliar seu funcionamento.
XII SUA
Metodologia
EAP e Análise de Risco • Project Management Body of Knowledge (PMBOK): divisão de processos em etapas e subdivisão de entregas, com atividades agrupadas em cada pacote; • Categorização a partir das análises de frequência e impactos dos possíveis riscos em uma matriz;
Dimensionamento do sistema no SSG • Stand-Alone Photovoltaic Systems – A Handbook of Recommendd Design Practices in Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos: cálculo de consumo, determinação da corrente, dimensionamento das baterias e dimensionamento do arranjo fotovoltaico.
EAP
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SISTEMA DE BOMBEAMENTO FOTOVOLTAICO Planejamento
Diagnóstico
Plano de Negócios
Pré-Projeto
Análise de mercado
Gerenciamento
Sistema
Estrutura analítica
Produto
Projeto estrutural
Construção
Entrega
Estufa Protótipo
Definição da área
Tecnologia
Reunião com cliente Apresentação
Ajustes
Setor
Macro
Análise Estratégica
Viabilidade
Croqui
Dimensionamento do sistema Custos
Fixos
Técnica
Operacionais
Ambiental e Paisagística
Depreciação
Detalhamento do Produto
Dimensionamento
Análise de riscos
Comparação
Estrutura Relatório Instalação Hidráulica Testes
Projeto hidráulico
Projeto Elétrico
Galpão
Estrutura
Controle/ Alimentação
Instalação Elétrica
Legal
Placa controladora
Econômica
Testes
Acabamento
Figura 01: Estrutura Analítica do projeto Fonte: Adaptado de PMBOK, 2014.
Testes
Apresentação
XII SUA
Descrição do Produto
SISTEMA FOTOVOLTAICO Figura 02: Esboço do sistema (primeiro semestre)
Figura 03: Diagrama do sistema fotovoltaico para estufa do SSG
Fonte: Elaboração própria.
Fonte: Elaboração própria.
Descrição do Produto
XII SUA
CONTROLE DE ALIMENTAÇÃO Seleciona a rede elétrica convencional na ausência da energia solar fotovoltaica
Figura 04: Representação do sistema de controle da alimentação FONTE
Módulo fotovoltaico / bateria
ADAPTAÇÃO
SELEÇÃO
CONSUMO
Inversor
Placa de controle Rede Convencional
Fonte: Elaboração própria.
Cargas
Descrição do Produto
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PROTÓTIPO Estruturas (estufa e galpão), instalação hidráulica e elétrica em escala 1:25
Figura 05: Estrutura da estufa
Figura 06: Confecção da estrutura do galpão
Fonte: Rodrigo Lolla, 2015.
Fonte: Rodrigo Lolla, 2015.
Descrição do Produto
XII SUA
PROTÓTIPO Estruturas (estufa e galpão), instalação hidráulica e elétrica em escala 1:25
Figura 07: Parte interna do protótipo (estufa)
Figura 08: Parte interna da estufa do SSG
Fonte: Rodrigo Lolla, 2015.
Fonte: Rodrigo Lolla, 2015.
Descrição do Produto
XII SUA
PROTÓTIPO Estruturas (estufa e galpão), instalação hidráulica e elétrica
Figura 09: Parte interna do protótipo (estufa)
Fonte: Rodrigo Lolla, 2015.
Figura 10: Parte interna da estufa do SSG
Fonte: Rodrigo Lolla, 2015.
XII SUA
Descrição do Produto
PROTÓTIPO Instalação elétrica – placa controladora Figura 11: Placa de controle da alimentação (15x15cm)
Fonte: Daniele Yoshie, 2015.
XII SUA
Anรกlise de Risco
Tabela 01: Anรกlise de risco do projeto
Fonte: Adaptado de AMORIM, 2014.
Resultados
XII SUA
CONSUMO DE ENERGIA
CARGAS
Bomba
CONSUMO DIÁRIO
CONSUMO DIÁRIO CORRIGIDO*
736 W 796 Wh/dia
Lâmpadas eletrônicas
995 Wh/di a
60 W
*Eficiência na conversão de potência (decimal) = 0,8; relacionado a perda de energia que ocorre nos sistemas que utilizam inversores
XII SUA
Resultados
DIMENSIONAMENTO DO ARRANJO
Painéis solares (45A)
Tabela 02: Custos do Sistema 1
Controlador de carga (1500W)
Baterias (45Ah/50Ah) Fonte: Adaptado de Neosolar, 2015.
Inversor de carga (1500W)
XII SUA
Resultados
VIABILIDADE ECONÔMICA Investimento inicial
Tabela 03: Custos do Sistema 2
Tabela 04: Custos do Sistema 3
Fonte: Adaptado de Neosolar, 2015.
Fonte: Adaptado de Neosolar, 2015.
XII SUA
Resultados
CENÁRIOS Opções de sistemas e tempo de retorno
CUSTOS MENSAIS
SISTEMA 1
SISTEMA 2
SISTEMA 3
Investimento
Investimento
Investimento
R$ 5.052,85
R$ 5.987,70
R$ 6.645,70
Energia elétrica R$ 15,00 Diesel R$94,07
CUSTO ANUAL R$ 1.317,13
4 anos 4 anos e 7 meses 5 anos
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Considerações Finais
Menos variações e reajustes expressivos nas tarifas
Retorno financeiro relativamente baixo (5 anos)
Modelo de Gestão Ambiental
Bibliografia AMORIM, E. L. C. Ferramentas para análise de risco. Análise de Risco, Engenharia Ambiental e Sanitária. Universidade Federal de Alagoas, 2013. ANEEL. Atlas de Energia Elétrica no Brasil. 3ª. ed. Brasília: Agência Nacional de Energia Elétrica, 2008. FEDRIZZI, M. C. Fornecimento de Água com Sistemas de Bombeamento Fotovoltaicos. Pós-Graduação em Energia, Universidade de São Paulo, 1997. MORALES, L. R. A utilização de sistemas fotovoltaicos de bombeamento para irrigação em pequenas propriedades rurais. Dissertação (Pós- Graduação Stricto Sensu) em Energia, Universidade de São Paulo, 2011. PINHO, J. T.; GALDINO, M. A. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. 2ª. ed. Rio de Janeiro: CEPEL-CRESESB, 2014. PMI. Um Guia do Conhecimento em Gerenciamento de Projetos (Guia PMBOK©) – Quarta Edição. Project Management Institute, Inc, 2014. SOUZA, H. M. Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Cresesb , Cepel. Centro de Referência para Energia Solar e Eólica de Salvo Brito. Rio de Janeiro, 2004.
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Agradecimentos
Prof. Marcus Vinicius Russo
Prof. Caio Augusto Magalhães
(Laboratório de Física)
(Orientador)
Rafaela Otsuka
Prof. José Luís S. de Oliveira
(Laboratório de Química)
(Gestão de Projetos)
Seu Antônio, Félix e Lorenzo (Laboratório de D.I.)
Prof. Adriano Luca (Laboratório de D.I.)
Daniele Yoshie (Eletrônica Industrial FATEC-SP)
XII SEMANA UNIFICADA DE APRESENTAÇÕES
Obrigado!
30 de Novembro a 04 de Dezembro de 2015 Engenharia Ambiental e Sanitária – GEAS_PI_VI_M_01
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Anexos Tabela 5: Categorias de frequĂŞncia dos riscos
Tabela 6: Categorias de impactos dos riscos
XII SUA Viabilidade climatolรณgica
Fonte: Sunlab, 2015
Anexos
Anexos
XII SUA
Figura 12: Sistema Fotovoltaico bรกsico com armazenamento Arranjo Fotovoltaico
Controlador de Carga
Armazenamento
Fonte: SOUZA, 2004.
Consumo
Figura 13: Sistema Fotovoltaico bรกsico com armazenamento e cargas CA Arranjo Fotovoltaico
Controlador de Carga
Inversor
Armazenamento
Fonte: Adaptado de SOUZA, 2004.
Consumo CA
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Anexos Figura 14: Dimensões do galpão e estufa do SSG
Fonte: SOUZA, 2004.
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Anexos Tabela 07: Dimensionamento do consumo
Descrição da Qtd Corrente da Tensão da Potência da carga e carga (A) carga (V) carga CA (W) Bomba centrífuga 1 5,8 127 736,6 Lâmpada eletrônica 4 8,47 127 60 Potência total das cargas CA (W) 796,6
Ciclo de serviço diário (h/dia)
Ciclo de serviço semanal (dias/sem) 1 1
Eficiência na conversão de Tensão Consu Potência Nominal do mo A.h (decimal) Sistema (V) (Ah/dia) 1 0,8 120 7,67
1 0,8 120 Consumo Total Ampere-hora (Ah/dia)
Fonte: Adaptado de CEPEL, 2004.
0,63 8,30