Sistema móvel autônomo de eliminação seletiva de ervas daninhas aplicado ao aumento de eficiência energética de usinas solares bifaciais

Abstract

O contexto deste trabalho de conclusão está associado às questões ambientais, de segurança dos trabalhadores e à eficiência na geração de energia. Ele decorre da percepção de perda de eficiência da transformação energética por placas fotovoltaicas bifaciais em uma usina onde ocorre crescimento de plantas sob as placas. Esse trabalho baseou-se na usina da Cooperativa Central Gaúcha Ltda, em Cruz Alta - RS. Seus objetivos são o de identificar formas seguras de aumentar a eficiência da usina, desenvolver um protótipo preliminar para eliminação seletiva de ervas daninhas e descrever o processo de desenvolvimento e seus resultados. Para tanto, desenvolveu-se um sistema de aspersão de herbicida, realizou se a simulação do acionamento do sistema, considerando seus sensores e o movimento do robô, e criou-se um protótipo preliminar sem capacidade de deslocamento e sensor de clorofila, mas capaz de permitir a avaliação de suas principais características. Adicionalmente, um sistema de controle e monitoramento (padrão SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition) foi implantado, considerando seu futuro uso em um sistema robótico móvel. A partir dos resultados deste trabalho, que integra elementos de engenharia, descreve o projeto conceitual e físico de um dispositivo para melhorar a eficiência energética da usina, buscando sua capacidade nominal.

The context of this monography is associated with environmental issues, worker safety, and energy generation efficiency. It derives from the perception of reduced energy transformation efficiency in bifacial photovoltaic panels in a plant where weeds grow beneath the panels. This monography was based in the Cooperativa Central Gaúcha Ltda plant in Cruz Alta - RS. Its objectives are to identify safe ways to increase the plant's efficiency, develop a preliminary prototype for selective weed elimination, and describe the development process and its results. To accomplish this, an herbicide spraying system was developed, its actuation simulated, considering its sensors and the robot's movement, and a preliminary prototype without mobility and chlorophyll sensor was created, but capable of evaluating its main features. Additionally, a control and monitoring system (SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition) was implemented, considering its future use in a mobile robotic system. Based on the results, this study integrates engineering elements, describing the conceptual and physical design of a device to improve the plant's energy efficiency, aiming to reach its nominal capacity.