Uma equipe de pesquisa de Gana projetou e analisou uma máquina de divisão de vagens de cacau alimentada por energia fotovoltaica.
“A divisão de vagens de cacau é realizada manualmente em regiões menos desenvolvidas, utilizando ferramentas manuais como facões, um método demorado, trabalhoso e perigoso para os trabalhadores”, explicou a equipe. “Com o desenvolvimento de soluções mecânicas para lidar com essas limitações, sua adoção tem sido desafiada. Isso se deve principalmente aos altos custos operacionais, ao acesso limitado à eletricidade e à dependência de fontes de energia fósseis, especialmente em áreas rurais de cultivo de cacau sem rede elétrica.”
O sistema proposto foi simulado inicialmente usando MATLAB/Simulink e posteriormente validado com uma configuração experimental. Além dos painéis fotovoltaicos, o projeto também incluiu um banco de baterias de GEL híbrido, um controlador de carga e um motor CC.
Assumiu-se que a máquina mecânica de divisão de vagens de cacau consumia 4.720,463 Wh/dia. Ela foi simulada para operar com cinco painéis fotovoltaicos monocristalinos de 275 W cada. Eles foram conectados em uma sequência paralela, atingindo uma capacidade total de 1.375 W. Com base em dados da Agência Meteorológica de Gana (GMA), a irradiação solar média foi definida em kWh/m² por dia, com temperaturas mínima e máxima de 24 °C e 41,6 °C, respectivamente.
O componente da bateria inclui dez baterias híbridas de GEL de 100 Ah cada, com profundidade de descarga de 80%, resultando em uma capacidade de 867,732 Ah. Duas baterias em série são suficientes para fornecer a tensão adequada para operar o motor principal, enquanto os quatro pares restantes de baterias conectadas em série foram conectados em paralelo. O controlador de carga é configurado para 24 V, enquanto o motor CC tem 1,3 hp. A configuração experimental incluiu principalmente os mesmos componentes e foi instalada em Kumasi, no centro de Gana. O conjunto fotovoltaico foi instalado com uma inclinação de 15°.
“O sistema demonstrou fornecimento consistente de energia para a máquina, com autonomia suficiente para três dias de operação, produzindo 5.843,75 Wh/dia, o que supera em 23,7% a necessidade de energia de 4.720,46 Wh/dia da máquina”, mostraram os resultados. “O desempenho em condições reais alinhou-se estreitamente com as previsões da simulação, confirmando a viabilidade do sistema fotovoltaico.”
Os acadêmicos também constataram que a configuração experimental apresentou uma eficiência de divisão de 98,92% e uma eficiência de separação de 91% a 96,5%. O dano aos grãos foi de 1,03%, com uma produtividade de 60 frutos de cacau por minuto. “A integração de energia renovável melhora a sustentabilidade, minimiza a dependência de combustíveis fósseis e contribui para o alcance dos ODS 7, 9 e 13 na mecanização agrícola pós-colheita”, concluíram.
Os detalhes do sistema podem ser encontrados em “Design and Integration of a Solar Photovoltaic System for Mechanized and Sustainable Cocoa Pod Splitting” (Projeto e Integração de um Sistema Solar Fotovoltaico para Separação Mecanizada e Sustentável de Vagens de Cacau), publicado na Solar Compass. Pesquisadores da Universidade de Minas e Tecnologia de Gana e da Universidade de Ciência e Tecnologia Kwame Nkrumah conduziram o estudo.
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