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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28813| Título: | Sistemas fotovoltaicos de bombeamento de água baseados em conversores de frequência convencionais |
| Título(s) alternativo(s): | Photovoltaic water pumping systems based on standard frequency converters |
| Autor(es): | Scortegagna, Alberto Kisner |
| Orientador(es): | Fritzen, Paulo Cícero |
| Palavras-chave: | 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 |
| Data do documento: | 24-Mar-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SCORTEGAGNA, Alberto Kisner. Sistemas fotovoltaicos de bombeamento de água baseados em conversores de frequência convencionais. 2022. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| 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. |
| Abstract: | 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. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28813 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia |
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