Sistema
de irrigação por gotejamento acionado por FV com armazenamento de ar comprimido.
“Este
modelo inovador de irrigação fotovoltaica aborda efetivamente as flutuações na
saída fotovoltaica, que muitas vezes dificultam o fornecimento de energia
estável e confiável para sistemas de irrigação por gotejamento. Além disso, os
processos de armazenamento e liberação de energia geram uma pressão de água
dinâmica pulsada que melhora o desempenho antientupimento dos sistemas de
irrigação por gotejamento, ao mesmo tempo em que garante uniformidade na
distribuição de água”, disse o autor correspondente Dr. Maosheng Ge à pv
magazine. “Nossas descobertas indicam que recursos solares off-grid de pequena
escala podem ser perfeitamente combinados com a tecnologia de irrigação por
gotejamento por meio dessa abordagem direta”.
Para
maximizar o equilíbrio entre água e energia do sistema, os pesquisadores
utilizaram um tanque de pressão selado com uma mistura de ar e água. Esse
tanque está localizado entre uma bomba e os tubos de gotejamento. O tanque é
inicialmente preenchido com ar e, uma vez que a energia solar está disponível,
a bomba empurra água para o tanque, comprimindo efetivamente o ar nele. Uma vez
que uma certa pressão é atingida, uma válvula se abre, liberando a água
armazenada em pulsos. Uma vez que a água é liberada, o ar se expande novamente,
permitindo a repetição do ciclo.
“Durante
o processo do ciclo, o volume de ar no tanque de pressão sofre expansão durante
cada processo de irrigação por gotejamento de pulso, garantindo assim a
consistência do tempo do jato de pulso e do fluxo de descarga”, disse o grupo.
“Embora a saída do painel solar e o desempenho de elevação de água da bomba
variem devido a variações na irradiação solar ou oclusão de nuvens durante
diferentes períodos do dia, essas diferenças alteram apenas o tempo de elevação
e injeção de água de cada período de pulso em diferentes horas do dia, sem
afetar o processo do jato de pulso”.
O
segundo sistema experimental focou em desempenhos antientupimento. Para isso,
água lamacenta com um teor de areia de 2 g/L estava fluindo em quatro fitas de
gotejamento. Uma fita recebeu sua água diretamente do tanque de água
contaminada usando uma bomba, enquanto as outras três tinham um tanque de
pressão entre a bomba e a fita. Nas três últimas, o sistema usou a mesma
técnica de pressão de água&ar da primeira configuração.
“O
sistema opera no modo de irrigação por gotejamento de pulso cíclico
intermitente, com a vazão do emissor variando como uma função de potência da
pressão de pico para garantir uma uniformidade de vazão não inferior a 91,76%”,
explicou o grupo. “Além disso, a pressão de pulso dinâmica gerada pelo sistema
melhora significativamente o desempenho ante entupimento do emissor. Durante os
testes de entupimento intensificados, a deposição de sedimentos no tubo lateral
foi reduzida em 78,95% – 93,36% em comparação com os sistemas de irrigação por
gotejamento contínuo de pressão constante”.
Além disso, a equipe conduziu uma análise econômica do sistema,
descobrindo que a implementação do sistema custará US$ 373,13, equivalente ao
investimento inicial de US$ 103,84 na irrigação por gotejamento tradicional. No
entanto, considerar apenas o consumo de energia operacional e os benefícios
ambientais pode resultar em benefícios operacionais anuais de até US$ 19,41 por
mu, que é a unidade tradicional chinesa de área terrestre, equivalente a
aproximadamente 667 m2.
“O sistema oferece benefícios econômicos e ambientais substanciais sem aumentos significativos nos custos de investimento do sistema, ao mesmo tempo em que fornece energia limpa e prontamente disponível para operação eficiente de sistemas de irrigação por gotejamento, contribuindo assim positivamente para a segurança alimentar”, concluiu a equipe científica.
O sistema foi apresentado em “The incorporation of solar energy and compressed air into the energy supply system enhances the environmentally friendly and efficient operation of drip irrigation systems”, publicado em Agricultural Water Management. (pv-magazine-brasil)
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