Nome do Projeto
Unidade móvel geradora de energia solar para propriedades da agricultura familiar
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
30/09/2020 - 31/01/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
A energia solar, dentre as fontes renováveis, destaca-se por ser autônoma, não poluir o ambiente e por ser uma fonte inesgotável, renovável, que oferece grande confiabilidade por reduzir custos de consumo a longo prazo. A conversão da energia solar em eletricidade pode ser obtida por meio do sistema fotovoltaico, que é constituído essencialmente, por um conjunto de painéis (ou módulos) fotovoltaicos, por um regulador de tensão, um sistema de armazenamento (ou acumuladores) e por um inversor que converte a corrente contínua em alternada. Dentre as técnicas existentes, o sistema Off-grid se enquadra no contexto da propriedade de agricultura familiar, pois é bastante utilizado em áreas isoladas, sem depender de rede elétrica convencional para funcionar e em sua maioria emprega um sistema de armazenamento de energia para garantir o fornecimento de energia elétrica em períodos sem sol. Sendo assim, o Núcleo de Inovação em Máquinas e Equipamentos Agrícolas (NIMEq), com o intuito de ampliar a utilização de diferentes materiais e inovar nos equipamentos empregados em máquinas destinadas a agricultura familiar, vem trabalhando no desenvolvimento de protótipos que atendam às necessidades desse grupo de produtores. Com isso, desenvolver uma unidade móvel, capaz de transportar painéis fotovoltaicos utilizando um sistema Off-grid, como alternativa economicamente viável de energia renovável, poderá beneficiar indubitavelmente propriedades da agricultura familiar.

Objetivo Geral

Desenvolver uma unidade móvel, capaz de transportar painéis fotovoltaicos utilizando um sistema Off-grid, como alternativa economicamente viável de energia renovável, para propriedades da agricultura familiar

Justificativa

Produzir eletricidade por meio da energia solar não é exatamente uma inovação, contudo não é a fonte de energia mais utilizada do planeta (MACHADO; MIRANDA, 2015).
As fontes de geração de energia se dividem em não renováveis (Combustíveis fósseis e nuclear) e renováveis (Hídrica, eólica, solar e biomassa). Atualmente, a população da Terra utiliza majoritariamente as fontes não renováveis no seu suprimento energético, colocando em risco a sustentabilidade e o abastecimento a longo prazo do planeta (FILHO, 2009).
Nesse sentido, Lodi (2011), afirma que as preocupações ambientais e o aumento da competitividade diante da geração convencional de energia, bem como a volatilidade no preço do combustível fóssil, aumento na demanda energética, a segurança energética e as políticas governamentais, são os principais motivos para o aumento na utilização de energias renováveis.
Com isso, a energia solar, dentre as fontes renováveis, destaca-se por ser autônoma, não poluir o ambiente e por ser uma fonte inesgotável, renovável, que oferece grande confiabilidade por reduzir custos de consumo a um prazo duradouro (DUTRA et al., 2013).
Em países tropicais, como o Brasil, o qual apresenta grande potencial de radiação solar, a utilização dessa fonte de energia é viável em praticamente todo o território (LOPO, 2010).
Além disso, é considerada uma solução ideal para abastecer eletricamente áreas remotas, desprovidas do fornecimento de energia elétrica, pois para sua instalação em pequena escala não demanda grandes investimentos em linhas de transmissão (GOMES, 2012).
A conversão da energia solar em eletricidade pode ser obtida por meio do sistema fotovoltaico, que é constituído essencialmente, por um conjunto de painéis (ou módulos) fotovoltaicos, por um regulador de tensão, um sistema de armazenamento (ou acumuladores) e por um inversor que converte a corrente contínua em alternada (ROSA, 2007).
Ainda de acordo com Rosa (2007), o painel de energia solar realiza a função de gerador, que é composto por células fotovoltaicas construídas a partir de semicondutores, que, após receberem luz solar em sua superfície, produz tensão elétrica em seus terminais.
Para isso, existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos, os denominado sistemas isolados (Off-grid) e o sistemas conectados à rede elétrica (Grid-tie). O sistema Grid-tie opera sem a necessidade do uso de baterias, já que o suprimento de energia é realizado pela rede elétrica concessionária (ALMEIDA, 2018).
Nessa perspectiva, o sistema Off-grid se enquadra no contexto da propriedade de agricultura familiar, pois é bastante utilizado em áreas isoladas, sem depender de rede elétrica convencional para funcionar e em sua maioria emprega um sistema de armazenamento de energia para garantir o fornecimento de energia elétrica em períodos sem sol (VILLALVA; GAZOLI, 2012).
Ainda segundo Villalva e Gazoli (2012), esse armazenamento é realizado por meio de baterias de veículos elétricos carregadas para ser aplicadas em iluminação pública e até mesmo em pequenos aparelhos portáteis.
Almeida (2018), ao comparar os dois sistemas concluiu que a seleção entre Grid-tie ou Off-grid irá ocorrer pela localidade em que as placas estão inseridas, pois ambos são eficientes, quando bem dimensionados.
Sendo assim, o Núcleo de Inovação em Máquinas e Equipamentos Agrícolas (NIMEq), com o intuito de ampliar a utilização de diferentes materiais e inovar nos equipamentos empregados em máquinas destinadas a agricultura familiar, vem trabalhando no desenvolvimento de protótipos que atendam às necessidades desse grupo de produtores, conforme trabalhos realizados por Machado (2001), Espírito Santo (2005), Ferreira (2008), Tröger (2010), Medeiros (2013) Teixeira (2014), Spagnolo (2014). Stefanelo (2015), Oldoni (2016), Timm (2018).
Estudos da área de engenharia rural, da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, bem como o NIMEq, verificaram a necessidade de expandir o emprego de novos materiais, objetivando simplificar os processos de fabricação, além de reduzir e até mesmo substituir, por completo, o uso de energia elétrica pela energia renovável em unidades familiares de produção agrária. Desta forma, adaptar uma unidade móvel para fixação de placas fotovoltaicas, utilizando um sistema Off-grid, é uma opção para oferecer eficiência no armazenamento e disponibilização de energia em diferentes locais dentro da propriedade, a um baixo custo de geração e manutenção, podendo vir a ser uma alternativa viável a esses produtores.
Portanto, esse trabalho visa desenvolver uma unidade móvel acessível e duradoura ao produtor rural, bem como exequível a campo para substituir a energia elétrica pela solar em equipamentos e dispositivos já disponíveis na propriedade, que utilizem eletricidade.
Uma vez desenvolvido, otimizado e testado o produto, pretende-se contar com um equipamento que irá beneficiar o produtor rural de unidades familiares de produção agrária, no sentido de atender as necessidades específicas desses agricultores, fornecendo energia a diversos utensílios e em diferentes locais dentro da propriedade.

Metodologia

A metodologia para o desenvolvimento do projeto será baseada no modelo consensual.
Para o projeto informal pesquisar-se-á a necessidade de produtores familiares, estabelecendo requisitos para utilização da energia solar dentro da propriedade.
No projeto conceitual será verificado o escopo do problema (análise, especificações e identificação de restrições). Serão estabelecidas as estruturas funcionais viáveis para o atendimento dos requisitos de projeto, realizando-se pesquisas por princípios de solução e seleção de combinações mais promissoras, a fim de se estabelecer a concepção mais adequada às necessidades da propriedade rural dos produtores familiares.
O projeto preliminar visará à confecção do protótipo, com base nas etapas anteriores.
Os ensaios serão efetuados no Núcleo de Inovação em Máquinas e Equipamentos Agrícolas (NIMEq), localizado na Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, da Universidade Federal de Pelotas, onde calcular-se-á a demanda que a propriedade necessita, bem como a energia que as placas fotovoltaicas armazenam.
Dentre as diferentes metodologias utilizadas para avaliar concepções de projeto, o modelo de fases é o que melhor contempla a multidisciplinaridade da proposta.
Os experimentos a campo avaliarão o funcionamento das placas fotovoltaicas, concomitantemente ao ângulo ideal para uma melhor absorção de energia solar, além de analisar a eficiência do sistema Off-grid.
Ao final do projeto, pretende-se contar com um sistema móvel, transportável, de engate multifacetado capaz de armazenar energia para as diferentes atividades desenvolvidas na propriedade, que utilizem eletricidade como principal meio ativação.

Indicadores, Metas e Resultados

Espera-se ao final do projeto contar-se com um protótipo de um equipamento (unidade geradora de energia elétrica) que possibilite através de painéis fotovoltaicos, utilizando um sistema Off-grid, obter-se uma alternativa economicamente viável de energia renovável, para propriedades da agricultura familiar.
A mesma deverá ser móvel, sendo capaz de ser transportada para locais remotos, onde a concessionária e produtores não tem acesso.

Página gerada em 20/01/2021 14:37:10 (consulta levou 0.113868s)