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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Effects of a Floating Photovoltaic System on the Water Evaporation Rate in the Passaúna Reservoir.
metadata.dc.creator: Santos, Fernando Roberto dos
metadata.dc.contributor.advisor1: Wiecheteck, Giovana Katie
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Virgens Filho, Jorim Sousa das
metadata.dc.contributor.referee1: Carranza, Gabriel Alfredo
metadata.dc.contributor.referee2: Chambers, Terrence
metadata.dc.description.resumo: A escassez de água doce é uma grande preocupação devido às mudanças climáticas em algumas regiões do Brasil. As taxas de evaporação da água em reservatórios aumentam com o aumento das temperaturas, o que pode representar um grande desafio para a gestão dos recursos hídricos. A área de cobertura dos sistemas fotovoltaicos flutuantes reduz a quantidade de luz solar na superfície da água, reduzindo as taxas de evaporação da água. Em 2019 foi instalado um sistema fotovoltaico flutuante no reservatório Passaúna, localizado na região metropolitana de Curitiba, Estado do Paraná, sul do Brasil. O objetivo geral deste trabalho é estudar os efeitos do sistema fotovoltaico flutuante sobre a evaporação da água no reservatório do Passaúna. Com base nesse objetivo, o trabalho foi dividido em dois capítulos: no primeiro capítulo foi estimada a evaporação evitada pela instalação do sistema fotovoltaico flutuante no reservatório do Passaúna, considerando a área de cobertura existente, com capacidade de 130 kWp, e um aumento na área de abrangência correspondente a 1 MWp, 2.5 MWp e 5 MWp em capacidade de produção de energia. Diferentes métodos foram utilizados para estimar as taxas de evaporação por meio de dados meteorológicos locais, como temperatura do ar, umidade, radiação solar e velocidade do vento, cujos resultados foram comparados com medições diretas de evaporação obtidas na estação meteorológica mais próxima. O método FAO Penman-Monteith e Linacre (1977) apresentou melhores resultados para a região. Obteve-se uma eficiência de 60,20% na redução das taxas de evaporação e economia de água pelo layout do sistema fotovoltaico flutuante, que foi então utilizado para calcular os volumes de evaporação evitados, assumindo os aumentos de área de cobertura e sua relação com a capacidade de produção de energia, considerando o reservatório em sua capacidade total e no atual cenário de seca hídrica. No segundo capítulo, foram estimadas as taxas de evaporação para cenários climáticos futuros para os anos de 2040, 2060, 2080 e 2100 considerando os cenários de mudanças climáticas do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas. O software PGECLIMA_R foi utilizado para simular a temperatura do ar, umidade e radiação solar; o vento foi obtido através de uma simulação de distribuição beta. Um aumento na evaporação de 31,88% em relação aos dados históricos atuais pode ser esperado para o final do século no pior cenário climático. Portanto, tecnologias como o sistema fotovoltaico flutuante podem representar uma importante alternativa na prevenção da evaporação hoje e no futuro, tornando-se uma ferramenta estratégica na gestão dos recursos hídricos.
Abstract: Freshwater scarcity is a significant concern due to climate change in some regions of Brazil. Water evaporation rates in reservoirs increase with increasing temperatures, which can represent a great challenge for managing water resources. The coverage area of floating photovoltaic systems reduces the amount of sunlight on the water surface, reducing the water evaporation rates. In 2019 a floating photovoltaic system was installed in the Passaúna reservoir, located in the metropolitan region of Curitiba, State of Paraná, southern Brazil. The general objective of this work is to study the effects of the floating photovoltaic system in the Passaúna reservoir on water evaporation. Based on this objective, the work was divided into two chapters: in the first chapter, the evaporation avoided by the installation of the floating photovoltaic system in the Passaúna reservoir was estimated, considering the existing coverage area, with a capacity of 130 kWp, and expansions of the system to correspond to energy production capacities of 1 MWp, 2.5 MWp and 5 MWp. Different methods were used to estimate the evaporation rates through local meteorological data such as air temperature, humidity, solar radiation, and wind speed, whose results were compared with direct evaporation measurements obtained at the nearest meteorological station. The FAO Penman-Monteith and Linacre method (1977) showed better results for the region. An efficiency of 60.20% in reducing evaporation rates and water-saving by the floating photovoltaic system layout was obtained, which was then used to calculate avoided evaporation volumes, assuming the increases in coverage area and its relationship to energy production capacity, considering the reservoir at full capacity and in the current scenario of water drought. In the second chapter, evaporation rates were estimated for future climate scenarios for the years 2040, 2060, 2080, and 2100 considering the climate change scenarios from the Intergovernmental Panel on Climate Change. PGECLIMA_R software was used to simulate air temperature, humidity, and solar radiation; the wind was obtained through a beta distribution simulation. An increase in evaporation of 31.88% compared to current historical data can be expected towards the end of the century in the worst climate scenario. Therefore, technologies such as the floating photovoltaic system can represent an essential alternative in preventing evaporation today and in the future, becoming a strategic tool in managing water resources.
Keywords: Evaporação da Água
Sistema Fotovoltaico Flutuante
Mudanças Climáticas
Water Evaporation
Floating Photovoltaic System
Climate Change
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Engenharia Civil
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental
Citation: SANTOS, Fernando Roberto dos. Efeitos de um sistema fotovoltaico flutuante na taxa de evaporação da água do reservatório do Passaúna. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Sanitária e Ambiental) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa. 2022.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3676
Issue Date: 10-Jun-2022
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