Maria Cristina Fedrizzi’s scientific contributions

A procura global por alimentos para consumo humano e animal, biocombustíveis e geração de eletricidade impulsiona competição entre os diversos usos dos solos, fazendo-se necessária a consideração de abordagens inovadoras como o agrovoltaico. Entretanto, este tema ainda carece de pesquisa para identificação e mitigação dos riscos associados à inovação, os quais podem criar obstáculos para seus potencias benefícios. Este trabalho apresenta e discute questões associadas ao desenvolvimento de experimentos de pesquisa em sistemas agrovoltaicos a céu aberto inter-espaçados, notadamente, as variáveis de entrada de interesse, a distribuição de luz e perdas associadas ao gerador fotovoltaico. Além disso, também é apresentado o arranjo experimental que será implementado no projeto de pesquisa Agrovoltaico: combinando produção de energia elétrica com produção de alimentos e adaptação às mudanças climáticas - AgriPV_Brazil. Espera-se que o desenvolvimento de experimentos de pesquisa possa alavancar os benefícios advindos de sistemas agrovoltaicos.

Os resultados da avaliação de desempenho operacional de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento podem ser influenciados pelo número de dias de ensaio e pela contribuição da proporção de irradiação difusa (PD) ao longo do ensaio. Diante disso, foram analisados modelos de predição do volume bombeado diário a partir da irradiação global no plano do gerador fotovoltaico, utilizando-se modelagens de regressão linear simples. Para obter os dados para elaboração dos modelos, foram ensaiadas quatro motobombas, duas de 1,5 HP e duas de 2 HP. Para todos os modelos desenvolvidos, a validação estatística foi feita por meio do Coeficiente de Determinação (R2), Valor-p da Análise de Variâncias (ANOVA) e Erro Médio Absoluto Percentual (MAPE). Dessa forma, inicialmente, para determinar-se o número mínimo de dias, desenvolveram-se modelos contendo todas as observações coletadas nas campanhas de medição e modelos contendo apenas seis (6) amostras, considerando apenas PD ≤ 25%. Para as quatro motobombas, as modelagens de regressão desenvolvidas a partir de todas as amostras apresentaram [0,73 ≤ R² ≤ 0,95] e [1,26% ≤ MAPE ≤ 3,84%]; já para os elaborados com menor número de observações, obteve-se [0,89 ≤ R² ≤ 0,97] e [1,51% ≤ MAPE ≤ 2,25%]. Após essa validação do número mínimo de ensaios, realizou-se a análise estatística para modelos construídos com amostras reduzidas, mas diferentes PD’s (até 25%, 30% e 40%), a fim de verificar a influência desta variável sobre a qualidade dos modelos. Para as duas motobombas com dados suficientes, considerando dias com PD ≤ 25%, obteve-se modelagens com [1,51% ≤ MAPE ≤ 1,97%]; para aqueles modelos com PD≤ 30%, verificou-se [2,03% ≤ MAPE ≤ 2,57%] e, para aqueles com PD ≤ 40%, observou-se [3,11% ≤ MAPE ≤ 4,54%]. Portanto, recomenda-se, para ensaios de desempenho de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento, a realização de, no mínimo, seis (6) dias de testes com PD ≤ 25%.

Os resultados da avaliação de desempenho operacional de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento podem ser influenciados pelo número de dias de ensaio e pela contribuição da proporção de irradiação difusa (PD) ao longo do ensaio. Diante disso, foram analisados modelos de predição do volume bombeado diário a partir da irradiação global no plano do gerador fotovoltaico, utilizando-se modelagens de regressão linear simples. Para obter os dados para elaboração dos modelos, foram ensaiadas quatro bombas, duas de 1,5 HP e duas de 2 HP. Para todos os modelos desenvolvidos, a validação estatística foi feita por meio do Coeficiente de Determinação (R2), Valor-p da Análise de Variâncias (ANOVA) e Erro Médio Absoluto Percentual (MAPE). Dessa forma, inicialmente, para determinar-se o número mínimo de dias, desenvolveram-se modelos contendo todas as observações coletadas nas campanhas de medição e modelos contendo apenas seis (6) amostras, considerando apenas PD ≤ 25%. Para as quatro bombas, as modelagens de regressão desenvolvidas a partir de todas as amostras apresentaram [0,73 ≤ R² ≤ 0,95] e [1,26% ≤ MAPE ≤ 3,84%]; já para os elaborados com menor número de observações, obteve-se [0,89 ≤ R² ≤ 0,97] e [1,51% ≤ MAPE ≤ 2,25%]. Após essa validação do número mínimo de ensaios, realizou-se a análise estatística para modelos construídos com amostras reduzidas, mas diferentes PD’s (até 25%, 30% e 40%), a fim de verificar a influência desta variável sobre a qualidade dos modelos. Para as duas bombas com dados suficientes, considerando dias com PD ≤ 25%, obteve-se modelagens com [1,51% ≤ MAPE ≤ 1,97%]; para aqueles modelos com PD≤ 30%, verificou-se [2,03% ≤ MAPE ≤ 2,57%] e, para aqueles com PD ≤ 40%, observou-se [3,11% ≤ MAPE ≤ 4,54%]. Portanto, recomenda-se, para ensaios de desempenho de Sistemas Fotovoltaicos de Bombeamento, a realização de, no mínimo, seis (6) dias de testes com PD ≤ 25%.

O artigo apresenta a caracterização operacional de um sistema fotovoltaico de bombeamento usando conversor de frequência com CLP (Controlador Lógico Programável) e suas vantagens (apresenta algoritmo de controle de tensão fixa e MPPT do gerador fotovoltaico e proteção de poço seco mediante monitoração da frequência e torque do motor elétrico) em relação ao conversor de frequência convencional sem CLP, ambos de fabricação nacional. O desenvolvimento da caracterização é resultado do aprendizado adquirido em projetos piloto e concretizado pela parceria entre o Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos da Universidade de São Paulo e a empresa Weg.

Este trabalho apresenta uma análise das principais iniciativas materializadas no semiárido piauiense que utilizaram sistemas fotovoltaicos de bombeamento. Tais iniciativas foram idealizadas por instituições governamentais e não governamentais em vários municípios da região. Verificou-se através de entrevistas com lideranças locais e a aplicação de questionários apropriados os pontos fortes e fracos de empreendimentos dessa natureza. Entre os fatores analisados, verificou-se que a presença de técnicos locais especializados em bombeamento fotovoltaico e empresas que comercializam esses sistemas em alguns municípios do Piauí apresentam-se como um bom indicativo para ampliação da difusão dessa tecnologia na região.

Grande parte da população rural do semi-árido brasileiro sofre com problemas de acesso à água de qualidade. A exploração da água subterrânea representa uma das principais alternativas para o abastecimento dessa parcela da população, mas muitas vezes os poços perfurados encontram-se longe da rede elétrica, dificuldade que poderia ser contornada com a utilização de sistemas fotovoltaicos de bombeamento. Além da dificuldade de acesso a água nessa região, muitos poços apresentam água com altos níveis de salinidade, o que inviabiliza esses mananciais para o fornecimento de água potável. O presente trabalho tem como objetivo verificar se a adaptação de sistemas de dessalinização de pequeno porte disponíveis comercialmente com o acoplamento a geradores fotovoltaicos pode potencializar a difusão dos sistemas fotovoltaicos de bombeamento em poços de água com alto teor de sais dissolvidos e se essa opção pode representar uma alternativa de fornecimento de água para a população rural de áreas com problemas de salinização dos mananciais de abastecimento. A opção analisada consiste em um sistema duplo de tratamento de água do tipo “ponto de uso” (SPU).

O trabalho apresenta alguns dos resultados obtidos com o desenvolvimento do projeto denominado “Condicionamento de potência em sistemas fotovoltaicos de bombeamento”, contemplado pelo Edital MCT/FINEP CT- Energ - Energias Renováveis – 01/2006. O projeto foi executado pelo Laboratório de Sistemas Fotovoltaicos do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo com interveniência da SOLARIS Tecnologia Fotovoltaica e da WEG Automação. As atividades e desenvolvimentos realizados tiveram como objetivo central reduzir a dependência de equipamentos importados no condicionamento de potência de sistemas fotovoltaicos de bombeamento, particularmente para sistemas destinados a pequenas atividades produtivas no meio rural; micro irrigação e fornecimento de água para criação animal. Para isso, foram desenvolvidas e testadas configurações usando conversores de freqüência e motobombas centrífugas nacionais com potências entre 0,5 e 2 CV.

Este trabalho apresenta o desempenho e avaliação econômica de três configurações de sistemas fotovoltaicos de bombeamento que utilizam motobombas com potência entre 0,75 e 1 CV. Dois sistemas são dedicados a energia solar e um adota a configuração proposta por Alonso Abella (2003) e Brito e Zilles (2004), ou seja, motobomba e equipamento de condicionamento de potência de fabricação nacional. Os resultados mostram que a configuração alternativa possui menor eficiência diária do conjunto motobomba. A avaliação econômica revela a competitividade da configuração alternativa frente os sistemas importados dedicados à fotovoltaica. Alia-se a isso a disponibilidade dos equipamentos de condicionamento de potência e a facilidade de reposição. Verificou-se também que a configuração alternativa, conversor de freqüência Weg CFW08 e motobomba Somar de 1 CV e 8 estágios, trabalha com eficiência diária próxima aos 30% na faixa de operação de 30 a 40 metros. Portanto, com uma adequada escolha da motobomba para a configuração alternativa pode-se obter desempenhos semelhantes aos obtidos com sistemas importados dedicados à fotovoltaica. Para 30 metros a configuração alternativa bombeou somente 1% a menos que o sistema Grundfos.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos no monitoramento de um sistema fotovoltaico de bombeamento de água que utiliza como dispositivo de condicionamento de potência um conversor de freqüência para acionamento de uma moto-bomba centrífuga, ambos de fabricação nacional.

O dimensionamento de sistemas fotovoltaicos de bombeamento de água envolve parâmetros como a demanda diária de água (m3/dia) - incluindo a capacidade de armazenamento de água, a disponibilidade do recurso solar local (kWh/m2.dia) e a altura manométrica total (mca). No entanto, a experiência tem demonstrado que, apesar de um bom dimensionamento, nem sempre os sistemas instalados apresentam o desempenho esperado, conforme as características disponibilizadas nos catálogos comerciais.