Bombeamento de água subterrânea no deserto usando energia fotovoltaica e eólica

Pesquisadores da Universidade de Israel na Jordânia estudaram a viabilidade de um sistema de bombeamento de água alimentado por energia solar e eólica. No deserto da Jordânia, a água superficial limitada força as comunidades a depender de fontes de água subterrânea para irrigação agrícola, irrigação de gado e uso residencial de água. Atualmente, a maioria dos sistemas autônomos de bombeamento de água (WPS) na região são alimentados por motores de combustão interna.

“Determinar a viabilidade de vários sistema híbrido de energia renovável (HRES) opções para alimentar um WPS é um passo importante que pode gerar benefícios técnicos e econômicos significativos”, disse a equipe. “Além disso, não houve nenhum estudo dedicado para avaliar a viabilidade de integrar um sistema de energia renovável totalmente híbrido em um WPS nas regiões desérticas e áridas da Jordânia.”

O estudo de caso foca no consumo do Al-Mudawwara WPS. Al-Mudawwara é uma pequena vila na parte oriental da Jordânia, perto da fronteira com a Arábia Saudita. A temperatura varia de 4°C a 36,7°C ao longo do ano e a radiação solar média mensal é de 3,79 kWh/m2/d em dezembro e 8,54 kWh/m2/d em junho. A velocidade média mensal do vento varia de 6,29 m/s em outubro a 9,15 m/s em junho.

O WPS atualmente usa óleo diesel com uma demanda diária de 40,71 kWh e um pico de 8,48 kWh. Para avaliá-lo, o HERS foi simulado no software HOMER para diferentes cenários. O primeiro cenário consiste em um gerador a diesel (DG) e uma bateria (SB), o segundo cenário consiste em PV e SB, o terceiro cenário consiste em uma combinação de PV, DG e SB, e o quarto cenário consiste em uma turbina eólica (WT), uma DG e uma SB. O último cenário usa uma combinação de PV, uma WT e uma SB.

Em todos os cenários, o PV é monocristalino, 315 W, e tem uma eficiência de 19%. A turbina eólica tem uma potência nominal de 10.000 W e as baterias têm uma capacidade de 3.000 Ah. O sistema inversor é classificado em 5 kW e tem um alternador de 12,5 kW. O sistema foi otimizado para determinar o menor custo por kWh de energia produzida.

O sistema ideal consiste em 33 painéis solares totalizando 10,18 kW, um WT de 10 kW, 8 baterias e 3 inversores.

O sistema teve um custo de energia (CoE) de $ 0,241/kWh, um período de retorno de 6,67 anos e um custo de valor presente líquido (NPC) de $ 59,611. A implementação da opção selecionada resulta na eliminação de todas as emissões de GEE, incluindo CO2. De acordo com a análise de sensibilidade, uma taxa de desconto nominal de 6,5% é apropriada para a redução de NPC e CoE. O CoE obtido está dentro da faixa típica para a região MENA. Além disso, os HRESs produziram um CoE unitário de 0,241 USD/kWh, que está dentro da faixa média.

Eles apresentaram suas descobertas em um artigo recente publicado em Indicadores Ambientais e de Sustentabilidade, “Estudo de viabilidade da combinação de energia solar/eólica para alimentar o sistema de bombeamento de água no deserto da Jordânia/vila de Al-Mudawwara”.