Sistemas fotovoltaicos de bombeamento de água baseados em conversores de frequência convencionais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Scortegagna, Alberto Kisner
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28813
Resumo: Sistemas fotovoltaicos de bombeamento de água são normalmente comercializados como soluções fechadas com o uso de componentes específicos por um preço elevado. Apesar disso, é possível desenvolver soluções baseadas em equipamentos convencionais, que são amplamente disponíveis, confiáveis e baratos. Essas soluções usam conversores de frequência convencionais e bombas AC. Apesar de ser possível conectar uma string fotovoltaica de tensão elevada diretamente no conversor de frequência convencional, a string se torna superdimensionada para aplicações de baixa potência, que englobam bombas de até algumas centenas de watts. Este trabalho desenvolve e valida novas abordagens para aplicações de baixa potência usando somente até 4 módulos fotovoltaicos. A primeira abordagem utiliza até 4 módulos, controlador de carga, bateria, inversor de bateria, conversor de frequência e bomba AC monofásica, a qual foi testada com várias configurações, tecnologias e níveis de tensão de bateria (12, 24 e 48V). A segunda abordagem utiliza um conversor boost desenvolvido para substituir o controlador de carga, bateria e inversor de bateria. Além disso, este trabalho também realizou uma análise do impacto do bombeamento fotovoltaico em certas regiões suscetíveis à falta de água potável no Brasil, tudo isso com o auxílio de dados públicos e ferramentas GIS. Estas duas abordagens foram validadas com sucesso. Os resultados mostram que é possível montar um sistema baseado em um conversor de frequência convencional, provando seu valor para pequenas empresas desenvolverem suas próprias soluções efetivas com bom custo, modularidade e disponibilidade mundial de equipamentos. Este trabalho foi desenvolvido em cooperação com a Valled Soluções Energéticas e CHL Engenharia e Distribuição, pequenas empresas de Portugal que possuem experiência com iluminação fotovoltaica e bombeamento de água fotovoltaico.
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Este trabalho desenvolve e valida novas abordagens para aplicações de baixa potência usando somente até 4 módulos fotovoltaicos. A primeira abordagem utiliza até 4 módulos, controlador de carga, bateria, inversor de bateria, conversor de frequência e bomba AC monofásica, a qual foi testada com várias configurações, tecnologias e níveis de tensão de bateria (12, 24 e 48V). A segunda abordagem utiliza um conversor boost desenvolvido para substituir o controlador de carga, bateria e inversor de bateria. Além disso, este trabalho também realizou uma análise do impacto do bombeamento fotovoltaico em certas regiões suscetíveis à falta de água potável no Brasil, tudo isso com o auxílio de dados públicos e ferramentas GIS. Estas duas abordagens foram validadas com sucesso. Os resultados mostram que é possível montar um sistema baseado em um conversor de frequência convencional, provando seu valor para pequenas empresas desenvolverem suas próprias soluções efetivas com bom custo, modularidade e disponibilidade mundial de equipamentos. Este trabalho foi desenvolvido em cooperação com a Valled Soluções Energéticas e CHL Engenharia e Distribuição, pequenas empresas de Portugal que possuem experiência com iluminação fotovoltaica e bombeamento de água fotovoltaico.Photovoltaic water pumping systems are typically sold as closed solutions using specific components at a high price. Despite this, it is possible to develop solutions based on standard equipment, which are widely available, reliable and inexpensive. These solutions use standard frequency converters and AC pumps. Although it is possible to connect a high voltage photovoltaic string directly to the standard frequency converter, the string becomes oversized for low power applications, which include pumps of up to a few hundred watts. This work develops and validates new approaches for low power applications using only up to 4 photovoltaic modules. The first approach uses up to 4 modules, charge controller, battery, battery inverter, frequency converter and single-phase AC pump, which has been tested with various configurations, technologies and battery voltage levels (12, 24 and 48V). The second approach uses a boost converter designed to replace the charge controller, battery and battery inverter. In addition, this work also carried out an impact analysis of photovoltaic pumping in certain regions susceptible to lack of potable water in Brazil, all with the aid of public data and GIS tools. These two approaches have been successfully validated. The results show that it is possible to build a system based on a standard frequency converter, proving its value for small companies to develop their own cost-effective solutions with modularity and worldwide equipment availability. This work was developed in cooperation with Valled Soluções Energéticas and CHL Engenharia e Distribuição, small companies in Portugal that have experience with photovoltaic lighting and photovoltaic water pumping.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Sistemas de EnergiaUTFPRBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia ElétricaBombas de águaSistemas de energia fotovoltaicaConversores de frequênciaMáquinas de bombeamentoEnergia solarWater pumpsPhotovoltaic power systemsFrequency changersPumping machinerySolar energySistemas fotovoltaicos de bombeamento de água baseados em conversores de frequência convencionaisPhotovoltaic water pumping systems based on standard frequency convertersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCuritibaFritzen, Paulo Cícerohttps://orcid.org/0000-0003-1928-8027http://lattes.cnpq.br/3904244896211234Santos, Eduardo Machado doshttps://orcid.org/0000-0003-0094-5277http://lattes.cnpq.br/2387118009577291Urbanetz Junior, Jairhttps://orcid.org/0000-0001-9355-1730http://lattes.cnpq.br/2654512569280452Fritzen, Paulo Cícerohttps://orcid.org/0000-0003-1928-8027http://lattes.cnpq.br/3904244896211234https://orcid.org/0000-0002-4810-4058http://lattes.cnpq.br/1173955258954730Scortegagna, Alberto Kisnerreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALsistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdfapplication/pdf10227385http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/28813/1/sistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf9a6210a4e096d1c6ec0d7c7af5a3397bMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8908http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/28813/2/license_rdf0175ea4a2d4caec4bbcc37e300941108MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/28813/3/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD53TEXTsistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf.txtsistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf.txtExtracted texttext/plain116445http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/28813/4/sistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf.txtef0e6f4c0a68b5e692bf82ee98f1e464MD54THUMBNAILsistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf.jpgsistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1256http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/28813/5/sistemasfotovoltaicosbombeamentoagua.pdf.jpg102d7289a0810c1222d1e82955d4614dMD551/288132022-06-15 03:06:13.098oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/28813TmEgcXVhbGlkYWRlIGRlIHRpdHVsYXIgZG9zIGRpcmVpdG9zIGRlIGF1dG9yIGRhIHB1YmxpY2HDp8OjbywgYXV0b3Jpem8gYSBVVEZQUiBhIHZlaWN1bGFyLCAKYXRyYXbDqXMgZG8gUG9ydGFsIGRlIEluZm9ybWHDp8OjbyBlbSBBY2Vzc28gQWJlcnRvIChQSUFBKSBlIGRvcyBDYXTDoWxvZ29zIGRhcyBCaWJsaW90ZWNhcyAKZGVzdGEgSW5zdGl0dWnDp8Ojbywgc2VtIHJlc3NhcmNpbWVudG8gZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzLCBkZSBhY29yZG8gY29tIGEgTGVpIG5vIDkuNjEwLzk4LCAKbyB0ZXh0byBkZXN0YSBvYnJhLCBvYnNlcnZhbmRvIGFzIGNvbmRpw6fDtWVzIGRlIGRpc3BvbmliaWxpemHDp8OjbyByZWdpc3RyYWRhcyBubyBpdGVtIDQgZG8gCuKAnFRlcm1vIGRlIEF1dG9yaXphw6fDo28gcGFyYSBQdWJsaWNhw6fDo28gZGUgVHJhYmFsaG9zIGRlIENvbmNsdXPDo28gZGUgQ3Vyc28gZGUgR3JhZHVhw6fDo28gZSAKRXNwZWNpYWxpemHDp8OjbywgRGlzc2VydGHDp8O1ZXMgZSBUZXNlcyBubyBQb3J0YWwgZGUgSW5mb3JtYcOnw6NvIGUgbm9zIENhdMOhbG9nb3MgRWxldHLDtG5pY29zIGRvIApTaXN0ZW1hIGRlIEJpYmxpb3RlY2FzIGRhIFVURlBS4oCdLCBwYXJhIGZpbnMgZGUgbGVpdHVyYSwgaW1wcmVzc8OjbyBlL291IGRvd25sb2FkLCB2aXNhbmRvIGEgCmRpdnVsZ2HDp8OjbyBkYSBwcm9kdcOnw6NvIGNpZW50w61maWNhIGJyYXNpbGVpcmEuCgogIEFzIHZpYXMgb3JpZ2luYWlzIGUgYXNzaW5hZGFzIHBlbG8ocykgYXV0b3IoZXMpIGRvIOKAnFRlcm1vIGRlIEF1dG9yaXphw6fDo28gcGFyYSBQdWJsaWNhw6fDo28gZGUgClRyYWJhbGhvcyBkZSBDb25jbHVzw6NvIGRlIEN1cnNvIGRlIEdyYWR1YcOnw6NvIGUgRXNwZWNpYWxpemHDp8OjbywgRGlzc2VydGHDp8O1ZXMgZSBUZXNlcyBubyBQb3J0YWwgCmRlIEluZm9ybWHDp8OjbyBlIG5vcyBDYXTDoWxvZ29zIEVsZXRyw7RuaWNvcyBkbyBTaXN0ZW1hIGRlIEJpYmxpb3RlY2FzIGRhIFVURlBS4oCdIGUgZGEg4oCcRGVjbGFyYcOnw6NvIApkZSBBdXRvcmlh4oCdIGVuY29udHJhbS1zZSBhcnF1aXZhZGFzIG5hIEJpYmxpb3RlY2EgZG8gQ8OibXB1cyBubyBxdWFsIG8gdHJhYmFsaG8gZm9pIGRlZmVuZGlkby4gCk5vIGNhc28gZGUgcHVibGljYcOnw7VlcyBkZSBhdXRvcmlhIGNvbGV0aXZhIGUgbXVsdGljw6JtcHVzLCBvcyBkb2N1bWVudG9zIGZpY2Fyw6NvIHNvYiBndWFyZGEgZGEgCkJpYmxpb3RlY2EgY29tIGEgcXVhbCBvIOKAnHByaW1laXJvIGF1dG9y4oCdIHBvc3N1YSB2w61uY3Vsby4KRepositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2022-06-15T06:06:13Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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