Este documento resume um projeto de eficiência energética em sistemas de irrigação por pivô central na Embrapa Arroz e Feijão. O projeto implementou controles de velocidade em dois pivôs de 40 e 100 cv, reduzindo o consumo de energia em 33,93% e 0,60%, respectivamente. Resultados positivos para o pivô menor mostram o potencial da abordagem para uso mais eficiente de energia na irrigação.

1. Eficiência Energética em Sistemas de Irrigação do Tipo Pivô Central

2. Quadro resumo do projeto Quadro resumo do projeto Título do projeto Eficiência Energética em Sistemas de Irrigação do Tipo Pivô Central Concessionária CELG Distribuição S.A. ESCO Universidade Federal de Goiás – UFG Cliente Embrapa Arroz e Feijão – Unidade de Santo Antônio de Goiás Valor investido R$ 152.654,98 Tipo Rural

3. Objetivos Implantação de dois sistemas de pivô central (40 cv e 100 cv) acionados com controle de velocidade a partir de informações de pressão no pivô. Validação de metodologia de estimação de economia de energia resultante da implantação do sistema de acionamento. Redução do consumo de energia elétrica de sistemas de irrigação

4. Dados dos pivôs Grandeza Pivô de 40 cv Pivô de 100 cv Potência do motor prevista em projeto 21 cv 100 cv Potência do motor utilizado 40 cv 100 cv Desnível do centro do pivô ao ponto mais alto 5,5 mca 2,0 mca Desnível da bomba ao centro do pivô 17,5 mca 26 mca Economia estimada em razão do desnível 9,13 % 7,31 % Economia estimada considerando desnível e potência do motor acima da prevista 35,61% -

5. Metodologia de Redução de Vazão de Q1 para Q2 Método dissipativo: Ponto de operação muda de A para B com estrangulamento de válvula Método não dissipativo: Ponto de operação muda de A para C com redução de velocidade da bomba

6. Economia de Energia A Economia de Energia é obtida através do Método não dissipativo, com a redução da velocidade da bomba e, consequentemente, da pressão de H B para H C . A economia obtida (kWh) é proporcional a ( H B - H C ): Massa específica da água: 1000 kg/m 3 Rendimento da bomba no ponto B Vazão no ponto B

7. A redução de pressão na linha lateral não compromete a lâmina d´água, desde que a pressão de entrada permaneça dentro da região de saturação (21 mca a 77 mca para a figura mostrada) Curva dos aspersores

8. O sistema de aquisição e controle capta sinais de pressão da linha lateral (transmissores 1 e 2) e envia para a CPU, responsável pelo controle de velocidade do motor, através do inversor de frequência. Composição do sistema

9. Dificuldades encontradas Algumas dificuldades encontradas Falta de energia, por motivos diversos, em várias visitas da equipe Quadro de comando do motor de 40 cv com ausência de conexões previstas Transmissão de dados prejudicada por antena inadequada Danificação de equipamentos por descargas atmosféricas Necessidade de ajustes no programa de controle do inversor e nos parâmetros do inversor para atender as condições de campo Danos ao equipamento da extremidade externa da linha lateral, em razão de vibração Danificação, após o segundo ano de uso, dos equipamentos de aquisição de dados, devido a umidade Interferências devido ao uso de frequências muito próximas e a proximidade física de antenas de recepção e transmissão Afundamentos de tensão no sistema de aquisição devido a falhas no anel coletor do pivô central

10. Impactos Sócio-Ambientais Impactos sócio-ambientais esperados com o uso do projeto Melhor aproveitamento dos recursos naturais de água e energia elétrica para a irrigação Redução dos custos de produção agrícola do estado Contribuição para a preservação do meio ambiente Postergação de investimentos nos sistemas geração, transmissão e distribuição de energia elétrica

11. Resultados Experimentais – equipamentos usados Sistema de aquisição de dados Unidade de controle Inversor

12. Resultados Experimentais Grandezas analisadas 40 cv 100 cv Tempo estimado de retorno do investimento 8,7 meses 29,1 meses Estimativa do custo da energia evitada fora da ponta R$ 84,5/MWh R$ 84,5/MWh Estimativa do custo da energia evitada no horário reservado R$ 16,9/MWh R$ 16,9/MWh Estimativa de redução da demanda na ponta 11,65 kW 5,98 kW Consumo medido de energia elétrica sem controle de velocidade 369,57 kWh 685,81 kWh Consumo medido de energia elétrica com controle de velocidade 244,16 kWh 689,94 kWh Estimativa de economia de energia elétrica 35,61% 7,31% Economia medida de energia elétrica 33,93% -0,60%

13. Conclusões A implementação do presente projeto atendeu quase que totalmente os objetivos propostos no que se refere a eficiência energética O resultados para o sistema de 40 cv foram totalmente satisfatórios, uma vez que a economia de energia obtida ( 33,93% ) equivale ao valor estimado ( 35,61% ) e pode ser ainda maior, após ajustes na referência de pressão.

14. Conclusões O resultado aparentemente ruim ( - 0,60 %) para o sistema de 100 cv, em contraste com o valor estimado ( 7,31% ) pode ser justificado pela impossibilidade de operar o sistema para uma volta completa durante a operação com controle de pressão e as inúmeras interrupções do sistema, durante a operação, por razões diversas.

15. Conclusões O projeto mostrou-se viável tecnicamente, até o momento, e as melhorias implementadas permitem a implantação em larga escala em pivôs do Estado de Goiás, o que certamente resultará no uso mais racional da energia elétrica na irrigação, uma vez que a grande maioria dos sistemas de pivôs centrais são sobre-dimensionados, o que já permite a redução do consumo de energia, independente da inclinação do terreno.

16. Novos projetos O próximo passo desse trabalho é o estudo e implantação de um sistema de controle para acionamento de um único conjunto motor-bomba que atenda simultaneamente a mais de um pivô central e a possibilidade de uso de PLC (Power Line Communication), ao invés da transmissão via rádio

17. Novos projetos Equipe do Projeto: CELG Distribuição S/A. Rafael Nielson – [email_address] Márcio Leonel S. Miguel – [email_address] EEEC/UFG José Wilson L. Nerys – [email_address] Antonio M. de Oliveira – [email_address] Antônio Marcos de M. Medeiros