O trabalho dedica atenção à otimização do acoplamento de geradores fotovoltaicos a motores de corrente alternada através de conversores de frequência comerciais, para acionar bombas centrífugas para fins de bombeamento de água. Procedimentos para otimização deste novo tipo de configuração são propostos. As ações de otimização são avaliadas através de ensaios experimentais realizados em uma bancada desenvolvida para este propósito. A bancada desenvolvida permite simular poços de até 100 m de profundidade. Resultados da operação de um protótipo instalado em campo são apresentados. Os resultados da pesquisa comprovam que este novo tipo de configuração é confiável e economicamente viável, podendo ser adotada como uma solução universal para sistemas de bombeamento de água que utilizam motobombas com potência igual ou superior a 1/2 CV. / This work is concerned with in the optimization of photovoltaic pumping systems that make use of a variable-speed drive and conventional induction motor with centrifugal pumps. Procedures for optimization of this new kind of configuration are proposed. The optimization actions are evaluated through experimental measurements accomplished in a test facility developed for this purpose. The developed test facility allows the simulation of wells with total head up to 100 m. Operation results of a prototype installed in the field are shown. The research results prove that this new kind of configuration is reliable and economically feasible, and could be adopted as a universal solution for water pumping systems with motors of 1/2 HP (metric) or higher.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roger Nabeyama Michels.pdf: 4361240 bytes, checksum: 896b2cd719d7885b070fecc71373f7e7 (MD5) Previous issue date: 2007-06-06 / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná FTUPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira s latitude and longitude are 25º17 43 south and 54º03 38 west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons). / A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR, Campus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17 43 Latitude sul, 54º03 38 Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros.

Orientador: Prof. Dr. Federico Bernardino Morante Trigoso / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2015. / Várias são as soluções tecnológicas disponíveis para o acesso à água no meio rural. Dentre elas, a opção fotovoltaica apresenta-se consolidada e competitiva, podendo suprir a demanda de água em comunidades rurais dispersas. Contudo, experiências ao redor do mundo demonstram que muitos empreendimentos têm falhado por não considerarem as peculiaridades locais e os processos adequados de introdução e manutenção da nova tecnologia. Dessa forma, por meio desta pesquisa, pretendeu-se identificar os principais entraves ao sucesso de empreendimentos de abastecimento de água em regiões semiáridas baseados na tecnologia solar fotovoltaica e recomendar formas para a superação de tais entraves de acordo com boas práticas na implantação e gestão desses sistemas. Nesse contexto, foi proposto um indicativo de política pública para potencializar a difusão e inserção tecnológica da opção fotovoltaica de bombeamento no Território Vale do Rio Canindé, semiárido piauiense. Verificou-se, nesse cenário, que para possibilitar a difusão do uso da tecnologia solar fotovoltaica nesse território é necessário inicialmente o desenvolvimento de um programa de capacitação e formação de mão de obra especializada, bem como a realização de um amplo programa governamental de incentivo que possibilite o aproveitamento do leque de instituições existentes e as potencialidades produtivas locais. / Several technological solutions exist to access to provide water in rural areas. Among them, the photovoltaic option is competitive and consolidated option to supply the demand for water in remote rural communities. However, experiences around the world show that many projects have failed by not considering the local peculiarities and adequate procedures of introduction and maintenance of the new technology. Thus, through this research, we intend to identify the main barriers to the success of water supply projects in semi-arid regions based on solar photovoltaic technology, and recommend ways to overcome these barriers in accordance with best practices in the implementation and management of systems. In this context, a suggestion of public policy is proposed to enhance the dissemination and technological integration of photovoltaic pumping option in the Caninde River Valley, Piauí semiarid. It was found, in this scenario, that to enable the widespread use of photovoltaic solar technology in this area is necessary, as a first step, the development of a training program and training skill labor, as well as the implementation of a governments program of incentives that would enable the use of the range of the existing institutions and the local productive potential.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosAB.pdf: 1249717 bytes, checksum: c205c3ac7994f2c6d8251901cda8facb (MD5) Previous issue date: 2007-01-24 / After the Protocol of Kyoto and of the ECHO 92 - Rio de Janeiro, the attentions of the world focus to the preservation of the environment and of the maintainable use of the natural resources. People were looking for preserving environment for the future generations. Ever since, solutions are looked for the supply of energy in its more acquaintances forms and the substitution of the use of fossil fuels for the such alternative forms as: Photovoltaics, solar heat systems for water, wind , bio-diesel, etc. and in this context the Company of Engineering of the State of Bahia - Cerb changed a diesel pumping system by an wind one, It?s the first community system of this nature in Bahia. Facing problems with the model, a Cerb involved the academic segment of the Federal Center of Technological Education of Bahia Cefetba looking for a solution. This work intends to demonstrate the possibilities of optimization of the pumping communit system that supply water to approximately 50 people in the place of Rom?o, municipal district of S?o Gabriel-Ba. Technical reports were published in AGRENERGD2004-Unicamp SP and Scientific Magazine ETC,Cefetba, 2005. A simulation of the increase of energy is presented for heights of 15 and 20m, considering the eletromecanical balance from the pumping energy to the wind turbine. From the accomplished bibliographical revision, we emphasized the mechanical aspects of the engineering once in UFRN, those studies concentrate on the Department of Mechanical Engineering while, in others eletroelectronic are more emphasized. Finally, documents that we judged important were enclosed for the perfect understanding of this work / A partir do Protocolo de Kyoto e da ECO 92- Rio de Janeiro, as aten??es do mundo est?o voltadas para a preserva??o do meio ambiente e do uso sustent?vel dos recursos naturais, preservando-os para as gera??es futuras. Desde ent?o, buscam-se solu??es para o suprimento de energia nas suas mais conhecidas formas e a substitui??o do uso de combust?veis f?sseis pelas formas alternativas tais como solar fotovoltaica, termo-solar, e?lica, bio-diesel, etc. e neste contexto a Companhia de Engenharia do Estado da Bahia (Cerb) substituiu um sistema de bombeamento com moto-bomba a ?leo diesel por um sistema de bombeamento com energia e?lica, primeiro sistema coletivo desta natureza. Diante dos problemas surgidos, partiu-se para a solu??o envolvendo o segmento acad?mico do Centro Federal de Educa??o Tecnol?gica da Bahia Cefet-BA. Este trabalho pretende demonstrar as possibilidades de otimiza??o do sistema de bombeamento comunit?rio que atende aproximadamente 50 pessoas na localidade de Rom?o, munic?pio de S?o Gabriel-Ba, tendo seus relat?rios t?cnicos publicados no AGRENERGD2004-Unicamp SP e Revista Cient?fica ETC, Cefet-BA, 005. ? apresentada uma simula??o da disponibilidade energ?tica para alturas de 15m e 20m, considerando o balan?o eletromec?nico desde o bombeamento at? o conversor e?lico. Da revis?o bibliogr?fica realizada, optou-se pela ?nfase aos aspectos mec?nicos da engenharia uma vez que na UFRN, esses estudos se concentram no Departamento de Engenharia Mec?nica enquanto que, em outras, os aspectos eletro-eletr?nicos s?o mais enfatizados. Finalmente, foram anexados documentos considerados importantes para a perfeita compreens?o deste trabalho

O trabalho dedica atenção à otimização do acoplamento de geradores fotovoltaicos a motores de corrente alternada através de conversores de frequência comerciais, para acionar bombas centrífugas para fins de bombeamento de água. Procedimentos para otimização deste novo tipo de configuração são propostos. As ações de otimização são avaliadas através de ensaios experimentais realizados em uma bancada desenvolvida para este propósito. A bancada desenvolvida permite simular poços de até 100 m de profundidade. Resultados da operação de um protótipo instalado em campo são apresentados. Os resultados da pesquisa comprovam que este novo tipo de configuração é confiável e economicamente viável, podendo ser adotada como uma solução universal para sistemas de bombeamento de água que utilizam motobombas com potência igual ou superior a 1/2 CV. / This work is concerned with in the optimization of photovoltaic pumping systems that make use of a variable-speed drive and conventional induction motor with centrifugal pumps. Procedures for optimization of this new kind of configuration are proposed. The optimization actions are evaluated through experimental measurements accomplished in a test facility developed for this purpose. The developed test facility allows the simulation of wells with total head up to 100 m. Operation results of a prototype installed in the field are shown. The research results prove that this new kind of configuration is reliable and economically feasible, and could be adopted as a universal solution for water pumping systems with motors of 1/2 HP (metric) or higher.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-10-17T12:44:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissetação-Hudson-OTIMIZAÇÃO EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE SISTEM.pdf: 6157352 bytes, checksum: f068bb8afd877ced8f8d15b70cea33af (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T12:44:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissetação-Hudson-OTIMIZAÇÃO EM ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE SISTEM.pdf: 6157352 bytes, checksum: f068bb8afd877ced8f8d15b70cea33af (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / O crescimento da população vem demandando água em quantidades maiores, o que obriga as empresas de saneamento a encontrarem alternativas técnicas que sejam viáveis economicamente para o déficit de água das áreas urbanas. Na sua maioria essas alternativas modificam o comportamento operacional do sistema de bombeamento, geralmente aumentando o tempo de bombeamento e/ou aumentando os números de conjuntos motor-bomba em funcionamento. Os conjuntos elevatórios são responsáveis pela maior parte do consumo de energia elétrica e embora estes equipamentos sejam necessários para transportar a água através dos sistemas e garantirem a confiabilidade do abastecimento de água, o grande consumo de energia elétrica dificulta o equilíbrio financeiro das empresas de saneamento. Com esta preocupação, o presente estudo apresenta uma otimização na rotina operacional das estações elevatórias, buscando a operação ótima que minimize o custo com energia elétrica e atenda os limites físicos e operacionais envolvidos no sistema elevatório. Aplicando-se a plataforma de otimização em elevatórias reais, obteve-se uma redução na potencia utilizada de 20% se comparada à potência nominal dos conjuntos motor-bomba das estações elevatórias, originando economia de aproximadamente 7% no custo com energia elétrica das unidades. / Population growth has been demanding water in larger quantities, which requires sanitation companies to find alternative techniques that are economically viable for the water shortage in urban areas. These alternatives, in most cases, modify the operational performance of the pumping system, generally increasing the pumping time and / or increasing the number of motor-pump sets in operation. The motor-pump sets are responsible for most of the electricity consumption and although these equipment are needed to transport the water through the system and ensure the reliability of water supply, the large consumption of electricity hinders the financial stability of the sanitation company. With this in mind, this study presents an optimization routine for operating the pumping stations; seeking the optimal operation that minimizes the cost of electricity while also meeting the physical and operational limits involved in the pumping stations. Applying the optimization platform of this study on actual pumping stations, it obtained an average reduction of 20% of the nominal power of the motorpump sets of pumping stations, resulting in savings of approximately 7% in the cost of electric energy of the pumping stations.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roger Nabeyama Michels.pdf: 4361240 bytes, checksum: 896b2cd719d7885b070fecc71373f7e7 (MD5) Previous issue date: 2007-06-06 / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná FTUPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira s latitude and longitude are 25º17 43 south and 54º03 38 west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons). / A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR, Campus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17 43 Latitude sul, 54º03 38 Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros.

Carbon offsets have been developed as one tool to incentivise investments by developed nations in climate change mitigation activities in developing countries. The carbon offsets can be used towards the countries’ own mitigation targets but are also meant to benefit developing countries by providing a pathway to clean development. Photovoltaic water pumping (PVWP) technology is a solution to use PV for irrigation, which can be used to restore degraded grasslands and help farmers adapt to climate change. Restoration of degraded grasslands increases the production of grass and will therefore increase the amount of carbon in the soil, a process that may mitigate climate change. However, poor farmers often have limited access to irrigation technology and this thesis assesses how carbon offsets may bring revenues to increase adaption of PVWP technology in remote areas of the Chinese grasslands. PV modules can be used to mitigate climate change in different ways; the most common is to produce electricity to replace fossil fuel power capacity. The novelty of this thesis is that it assesses the alternative mitigation possibilities for the PVWP project proposed here. Further, consideration of water constraints that limit the applicability of the technology and a framework to assess the trade-offs between potential downstream water impacts and environmental co-benefits of the project add to the novelty of this thesis. Policy barriers for the project will also be considered.  Used to restore severely degraded grasslands, PVWP projects show high carbon sequestration potential and successfully compete with grid electricity as carbon offset projects. A case is analysed and it shows that the carbon market could play a role in increasing the feasibility of PVWP projects. However, water issues make project implementation very site-specific and some indicators to determine feasibility is proposed to be blue water availability, evaporation recycling ratio and water productivity. Water use must also be looked at with respect to climate, food and energy security, calling for a nexus approach to evaluate the project suitability. In May 2016, grassland management projects are excluded from the Clean Development Mechanism to the Kyoto Protocol, and this limits project implementation to the voluntary markets. / Avhandlingen är ämnad att läsas av beslutsfattare inom klimatområdet samt aktörer på de olika klimatkompensationsmarknaderna. Klimatkompensation har utvecklats som ett verktyg för att stimulera industriländers investeringar i klimatprojekt i utvecklingsländer. Klimatkompensation kan användas för att nå industriländernas egna klimatmål men är också tänkta att gynna utvecklingsländer genom att tillhandahålla en ”ren” utvecklingsmöjlighet. Solcellsdrivna vattenpumpar (eng. photovoltaic water pumping: PVWP) är en teknik för att använda solceller för bevattning. Tekniken kan användas för att restaurera degraderade gräsmarker och för att hjälpa jordbrukare anpassa sig till klimatförändringarna. Restaurering av gräsmarker ökar produktionen av gräs vilket medför ökad mängden kol i marken, en process som kan mildra klimatförändringarna. Men fattiga bönder har ofta begränsad tillgång till bevattningsteknik och denna avhandling utvärderar hur klimatkompensation kan ge intäkter för att öka användningen av PVWP i avlägsna delar på den kinesiska slätten. Solceller kan användas för att mildra klimatförändringarna på olika sätt och vanligast är att producera el för att ersätta fossila bränslen. Det är därför viktigt att titta på alternativkostnaden för PVWP-projekten som föreslås här. Vidare begränsar vattentillgången projekten och ett ramverk för att tydliggöra avvägningar mellan vattenrelaterade problem och miljömässiga fördelarna med ett projekt är nödvändigt. Klimatpolitiska styrmedel sätter också upp vissa begränsningar för projekten. Om PVWP används för att återställa mycket degraderade gräsmarker, visar projekten hög klimatnytta och de kan framgångsrikt konkurrera med solel till nätet som klimatkompensationsprojekt. En fallstudie visar att klimatkompensationsmarknaden skulle kunna spela en viss roll för att öka antalet PVWP-projekt. Däremot gör vattenfrågan projektens geografiska plats viktig och indikatorer för att avgöra genomförbarheten föreslås vara ”blåvattentillgång”, ”förångningsåtervinning” och ”vattenproduktivitet”. Vattenanvändningen måste också ses i förhållande till klimat, mat- och energisäkerhet, vilket kräver en nexusstrategi för att utvärdera projekten. I skrivande stund (maj 2016) är projekt rörande skötsel av gräsmarker exkluderade från mekanismen för ren utveckling (CDM) till Kyotoprotokollet och detta begränsar projekten till de frivilliga klimat-kompensationsmarknaderna. / <p>QC 20160711</p> / Demonstration and Scale-Up of Photovoltaic Solar Water Pumping for the Conservation of Grassland and Farmland in China

In the villages along the Amazon river, the access to clean drinking water is lacking. In Progreso, the Swedish foundation Ankarstiftelsen and the non-governmental organization Entropika have installed a water purification system to solve this problem. The water used in the purification system is today pumped from a tributary to the Amazon river with a gasoline pump. This comes with social, ecologic and economic problems. To solve these problems, a solar water pumping system has been developed. After a preparing literature study on the topic, a field study was done to find relevant data. From this, an Excel program was made to optimize a suitable solution. Together with suggestions from three companies, two with a surface pump and one with a submersible pump, the system including a submersible pump was considered the most preferable. This mainly due to lower cost, weight and maintenance. Further, the suggestions were used to control the accuracy of the developed Excel program. This program can be used for future optimizations of systems with similar character. / I byarna längs Amazonfloden är tillgången till rent dricksvatten bristfällig. Organisationerna Ankarstiftelsen och Entropika är verksamma i området och arbetar för en ökad levnadsstandard åt lokalbefolkningen. I byn Progreso har organisationerna installerat ett vattenreningssystem för att lösa problemet. Systemet använder flodvatten som renas med sandfilter och sedimentering. Vattnet pumpas idag från en biflod till Amazonfloden med en bensindriven pump. Pumpen är mycket stöldbegärlig och måste därför bäras ner till floden vid varje användning. Den väger 70 kg och utgör en arbetsbörda för vattenmästaren i byn. Utöver det är regelbundna kostanden för drivmedlet ett problem då invånarna saknar en stabil inkomst. Dessutom orsakar den bensindrivna pumpen miljöfarliga utsläpp. För att lösa de sociala, ekonomiska och ekologiska bristerna har ett solvattenpumpssystem dimensionerats. Efter en förberedande litteraturstudie inom ämnet utfördes en fältstudie i Progreso för att hitta relevanta data. Fältstudien bestod av distansmätningar och intervjuer med invånarna. Intervjuerna gav svar på huruvida dagens system fungerar samt det önskade vattenbehovet från det nya systemet. Med funna data kunde beräkningar utföras och ett Excelprogram utvecklas för att optimera ett för platsen passande system. Från tre systemförslag framtagna av företag, två förslag med ytpump och ett med en dränkbar pump, togs beslutet att den dränkbara pumpen var att föredra. Detta främst på grund av lägre kostnad, vikt och underhåll. Vidare användes förslagen för att undersöka pålitligheten hos Excelprogrammet som ämnar till att används för framtida system av liknande karaktär.

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