Monografia de PFC Walter_FINAL

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Text of Monografia de PFC Walter_FINAL

  • Departamento de Engenharia e Cincias do Mar

    Curso: Licenciatura em Engenharia Civil

    Projecto Fim de Curso

    MINDELO, SO VICENTE

    DEZEMBRO DE 2012

    SISTEMA DE BOMBEAMENTO GUA PARA DISTRIBUIAO

    EM ZONAS RURAIS DE CABO VERDE UTILIZANDO

    ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

    WALTER MEDINA SILVA

    ORIENTADOR: PROFESSOR FRANCISCO BORGES

    CO-ORIENTADOR: PROFESSOR EURIDES COSTA

  • SISTEMA DE BOMBEAMENTO GUA PARA DISTRIBUIAO EM ZONAS RURAIS DE CABO VERDE

    UTILIZANDO ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

    II

    Agradecimentos

    Agradeo a Deus, pela minha vida, sade e persistncia para superar todos os contratempos e

    ultrapassar todos os obstculos.

    minha me ngela Maria Medina, ao meu pai Cipriano Joo Silva e s minhas irms Aleida

    Cristina Medina Silva e Zoraida Medina Silva, pelo suporte e incentivo indispensvel para

    pudesse triunfar nessa etapa na minha vida.

    Aos meus professores Francisco Borges e Eurides Costa pela orientao durante a elaborao

    deste trabalho. A professora Iolanda Borges, da Uni Piaget pela fundamental ajuda

    disponibilizada.

    A todos os professores e funcionrios do curso de Licenciatura em Engenharia Civil da

    Universidade de Cabo Verde/Departamento de Engenharia e Cincias dos Mar

    (UniCV/DECM), pela formao e pelos valiosos conhecimentos adquiridos.

    A toda minha turma, pelo contributo, pela amizade e pelo conhecimento compartilhado

    durante os quatro maravilhosos anos de curso.

    Aos meus amigos que sempre estiveram comigo nesta longa jornada.

    Enfim, agradeo a todos que, de alguma forma, colaboraram para a realizao e concluso

    desta monografia e da minha licenciatura.

  • SISTEMA DE BOMBEAMENTO GUA PARA DISTRIBUIAO EM ZONAS RURAIS DE CABO VERDE

    UTILIZANDO ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

    III

    Resumo

    Esta monografia versa sobre a problemtica de abastecimento de gua em zonas rurais de

    Cabo Verde, tanto para o consumo domstico como para as actividades de agricultura e

    pecuria. Este trabalho tem como objectivo mostrar que o sistema de bombeamento de gua

    accionado por painis fotovoltaico o mais apropriado para as zonas rurais. Como soluo a

    esta problemtica, propomos a utilizao de sistemas de bombeamento de gua para o

    abastecimento acoplados a geradores fotovoltaicos como fonte de energia onde avalia as

    vantagens e desvantagens destes sistemas no territrio nacional e os recursos hdricos

    subterrneos disponveis para extraco de gua. Sugere-se a utilizao de uma metodologia

    de dimensionamento que tenha larga aplicabilidade em Cabo Verde e que seja de fcil

    manuseamento, instalao e manuteno, com o objectivo de estimular uma maior divulgao

    desta tecnologia. Realizou-se uma anlise econmico-financeira e uma avaliao da

    viabilidade do sistema, comprovando que a opo de bombeamento de gua com tecnologia

    solar fotovoltaica um investimento crucial para o desenvolvimento rural comparado com

    outros sistemas de bombeamento. Apresentamos como estudo de caso um projecto bsico

    para implementao do sistema na zona de Madeiral em So Vicente, Cabo Verde,

    demostrando e comprovando a viabilidade deste sistema na realidade nacional.

    Palavras-chave: sistema de bombeamento, energia fotovoltaica, dimensionamento,

    viabilidade.

  • SISTEMA DE BOMBEAMENTO GUA PARA DISTRIBUIAO EM ZONAS RURAIS DE CABO VERDE

    UTILIZANDO ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

    IV

    ndice Geral

    AGRADECIMENTOS ................................................................................................................................ II

    RESUMO ................................................................................................................................................. III

    NDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................... V

    NDICE DE TABELAS ............................................................................................................................ VI

    INTRODUO .......................................................................................................................................... 1

    RELEVNCIA DO ESTUDO ......................................................................................................................................... 2

    OBJECTIVOS DO PROJECTO ....................................................................................................................................... 2

    METODOLOGIA DO TRABALHO ................................................................................................................................. 3

    ESTRUTURA DO TRABALHO ...................................................................................................................................... 4

    CAPTULO 1. REVISO DA LITERATURA ......................................................................................... 5

    1.1. A ENERGIA FOTOVOLTAICA ............................................................................................................................ 5

    1.2. SISTEMA HIDRULICO DE BOMBEAMENTO DE AGUA ..................................................................................... 7

    1.3. SISTEMA DE BOMBEAMENTO FOTOVOLTAICO ................................................................................................. 9

    1.4. APLICAO DA ENERGIA FOTOVOLTAICA NO BOMBEAMENTO DE GUA EM CABO VERDE NAS ZONAS

    RURAIS .......................................................................................................................................................... 17

    1.5. RECURSOS HDRICOS SUBTERRNEOS EM CABO VERDE ............................................................................... 18

    1.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA UTILIZAO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE AGUA UTILIZANDO A

    ENERGIA SOLAR EM CABO VERDE ................................................................................................................ 19

    CAPTULO 2. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA .......................................................................... 20

    2.1. METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO ........................................................................................................ 20

    2.2. ANALISE ECONMICO-FINANCEIRO ............................................................................................................... 31

    2.3. CREDIBILIDADE FUNCIONAL .......................................................................................................................... 36

    CAPTULO 3. ESTUDO DE CASO ..................................................................................................... 36

    3.1. DESCRIO DO SISTEMA................................................................................................................................ 37

    3.1. DADOS PARA DIMENSIONAMENTO ................................................................................................................. 38

    3.2. DIMENSIONAMENTO DO PROJECTO BSICO ................................................................................................... 39

    3.3. ANLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA ......................................................................................................... 48

    CONCLUSO ......................................................................................................................................... 51

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................................................................................... 52

    ANEXOS ................................................................................................................................................. 54

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    UTILIZANDO ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

    V

    NDICE DE FIGURAS

    Fig. 1: Corte transversal de uma clula solar ........................................................................................................... 7

    Fig. 2: Esquema de uma instalao de Recalque ..................................................................................................... 8

    Fig. 3: Ponto de operao do bombeamento ............................................................................................................ 8

    Fig. 4: Sistema de Abastecimento de gua por energia solar ................................................................................ 10

    Fig. 5: Modalidades tecnolgicas mais utilizadas nos sistemas de bombeamento fotovoltaico ............................ 10

    Fig. 6: Gerador Fotovoltaico ................................................................................................................................. 11

    Fig. 7: Conversores CC-CC ................................................................................................................................... 12

    Fig. 8: Inversores CC-CA ..................................................................................................................................... 13

    Fig. 9: Motores de CC .......................................................................................................................................... 13

    Fig. 10: Motores de CA ......................................................................................................................................... 14

    Fig. 11: Curva tpica de uma bomba .....................................................