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

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Scortegagna, Alberto Kisner
• Orientador(a): Fritzen, Paulo Cícero
• Banca de defesa: Santos, Eduardo Machado dos , Urbanetz Junior, Jair , Fritzen, Paulo Cícero
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Bombas de água; Sistemas de energia fotovoltaica; Conversores de frequência; Máquinas de bombeamento; Energia solar; Water pumps; Photovoltaic power systems; Frequency changers; Pumping machinery; Solar energy
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28813

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.