Projeto do sistema fotovoltaico híbrido de um veleiro autossustentável

Abstract

As energias renováveis tem se tornado cada vez mais fundamentais para a sustentabilidade da vida e a utilização dessas energias vem crescendo significativamente nos últimos anos. Por isso o desenvolvimento de tecnologias que utilizam energias renováveis e a propagação dos conceitos de um modo de vida sustentável são de fundamental importância. Dentro desse contexto este trabalho apresenta a ideia de um veleiro autossustentável e busca realizar o dimensionamento do sistema fotovoltaico híbrido do mesmo, onde integra diversas fontes renováveis de captação energética, como energia solar, eólica e hídrica. O dimensionamento do sistema fotovoltaico híbrido inicia-se com a definição das diversas cargas elétricas do sistema, dessa forma é apresentado o processo para a seleção do motor elétrico da embarcação, que é a principal fonte de consumo elétrico do sistema, e também são definidas as demais cargas e seus consumos. Posteriormente foi realizado um levantamento dos recursos energéticos, como a radiação solar e a energia dos ventos disponíveis. Depois foram definidos os componentes de produção de eletricidade através de energias renováveis que farão parte do sistema, como os painéis fotovoltaicos e geradores eólicos. Por fim foi realizado uma análise com o auxílio do software HOMER Pro, onde foi feito um balanço energético do sistema, buscando as soluções viáveis e mais eficientes, dimensionando a unidade de geração, de controle de potência e de armazenamento, além de efetuar uma análise dos custos. Após as análises foram encontradas soluções viáveis que supriram a demanda energética do sistema, sendo necessário a utilização de toda área disponível para instalação dos componentes de geração. Na análise de custo verificou-se a grande influência do banco de baterias, que devido a necessidade de utilização de baterias com alta eficiência, encareceram muito o projeto. Dessa forma verificou-se que é possível realizar o projeto de um veleiro autossustentável, com uma boa autonomia energética, selecionando as tecnologias de captação de energias renováveis mais eficientes, além de baterias de alto desempenho. Por outro lado, percebe-se a necessidade de aumentar ainda mais a eficiência dos componentes de geração e encontrar tecnologias de armazenamento energético com melhores custo-benefício afim de se reduzir o tamanho do banco de baterias, diminuindo assim o custo total do projeto.

Renewable energies have become increasingly fundamental for the sustainability of life and the use of these energies has grown significantly in recent years. Therefore, the development of technologies that use renewable energies and the propagation of the concepts of a sustainable way of life is of fundamental importance. Within this context, this work presents the idea of a self-sustaining sailboat and seeks to carry out the design of the hybrid photovoltaic system of the same, which integrates several renewable sources of energy capture, such as solar, wind, and water energy. The sizing of the hybrid photovoltaic system begins with the definition of the various electrical loads of the system, in this way the process for the selection of the vessel's electric motor, which is the main source of electrical consumption of the system, is presented, and the other loads and their consumption. Subsequently, a survey of energy resources was carried out, such as solar radiation and available wind energy. Then the components of electricity production through renewable energies that will be part of the system were defined, such as photovoltaic panels and wind generators. Finally, an analysis was carried out with the help of the HOMER Pro software, where an energy balance of the system was made, seeking viable and more efficient solutions, sizing the generation unit, power control, and storage, in addition to performing an analysis of costs. After the analysis, viable solutions were found that met the energy demand of the system, requiring the use of the entire available area for the installation of the generation components. In the cost analysis, the great influence of the battery bank was verified, which, due to the need to use batteries with high efficiency, made the project very expensive. In this way, it was verified that it is possible to carry out the project of a self-sustaining sailboat, with good energy autonomy, selecting the most efficient technologies for capturing renewable energy, in addition to high-performance batteries. On the other hand, there is a need to further increase the efficiency of the generation components and find more cost-effective energy storage technologies to reduce the size of the battery bank, thus reducing the total cost of the project.