Caixa de ferramentas sobre sistemas de irrigação movidos a energia solar (SPIS): Informações e ferramentas para aconselhamento sobre bombeamento solar de água e irrigação
Solução completa
Irrigação com energia solar
GIZ/Jörg Böthling
As bombas solares se tornaram uma alternativa econômica, técnica e ambientalmente viável aos sistemas de bombeamento convencionais acionados por motores movidos a combustíveis fósseis (diesel, gasolina, gás) ou eletricidade da rede, mesmo em áreas rurais com fornecimento limitado ou inexistente de eletricidade.
A Caixa de Ferramentas sobre SPIS foi projetada para permitir que consultores, prestadores de serviços e profissionais da área de irrigação solar forneçam ampla orientação prática a usuários finais, formuladores de políticas e financiadores. O conjunto holístico de produtos de conhecimento prático que a Caixa de Ferramentas oferece permite que os usuários finais considerem as características específicas do SPIS e minimizem os riscos relacionados à eficiência do sistema, à viabilidade financeira e ao uso insustentável da água.
A Caixa de Ferramentas é composta por módulos informativos complementados por ferramentas de software fáceis de usar (planilhas de cálculos, listas de verificação, diretrizes) que ajudam os usuários a orçar, dimensionar e projetar um sistema de irrigação movido a energia solar. As ferramentas estão disponíveis em inglês, francês, espanhol e árabe.
Última atualização: 11 Nov 2022
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Contexto
Desafios enfrentados
A falta de informações sobre a irrigação solar e seus custos de investimento relativamente altos dificultam a adoção da tecnologia. O conhecimento sobre o potencial, as limitações e os riscos do SPIS entre os agentes de extensão, fornecedores, formuladores de políticas, instituições de financiamento e outras partes interessadas precisa ser ampliado. Dessa forma, os agricultores terão acesso a informações sólidas para tomar decisões informadas e manter um SPIS de forma sustentável. A Caixa de Ferramentas oferece uma abordagem holística por meio da qual os consultores do SPIS podem orientar seus clientes.
A Caixa de Ferramentas do SPIS melhora a capacidade dos agricultores, consultores e instaladores de sistemas de gerenciar de forma sustentável os recursos hídricos em um SPIS. Além disso, o acesso a informações sobre o SPIS contribui para uma adoção mais ampla da tecnologia e para a redução das emissões por meio do uso de energia solar em vez de combustíveis fósseis para alimentar as bombas.
A Caixa de Ferramentas informa as agências de tomada de decisão sobre a opção financeira mais adequada às necessidades dos agricultores, para que eles possam ter acesso a financiamento para o SPIS.
Localização
Quênia
África Ocidental e Central
Norte da África
Leste e Sul da África
América Central
América do Sul
Ásia Ocidental, Oriente Médio
Sudeste Asiático
Sul da Ásia
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Resumo do processo
É importante projetar o SPIS de forma que as necessidades dos agricultores e as condições específicas do local (seus aspectos ambientais, agronômicos e técnicos) sejam atendidas. Isso permite otimizar o potencial da tecnologia para evitar impactos ecológicos e econômicos negativos. A Caixa de Ferramentas preenche a lacuna de conhecimento ao informar os agentes de extensão, fornecedores, formuladores de políticas, instituições de financiamento e outras partes interessadas sobre o potencial, as limitações e os riscos dos Sistemas de Irrigação Alimentados por Energia Solar (SPIS). A Toolbox inclui módulos informativos complementados por ferramentas de software fáceis de usar (planilhas de cálculos, listas de verificação, diretrizes) que fornecem um conjunto holístico de materiais de conhecimento prático por meio dos quais os consultores de SPIS podem orientar seus clientes em direção a uma escolha financeira e ambientalmente correta que ajuda a economizar água, alcançar maior produtividade por unidade de água consumida e, ao mesmo tempo, fornecer água para o meio ambiente.
Blocos de construção
A ferramenta de dimensionamento de bombas
A ferramenta de dimensionamento de bombas permite o cálculo da altura de bombeamento, a capacidade necessária do módulo solar fotovoltaico e seleciona as tecnologias de bombas adequadas. A ferramenta DESIGN - Pump Sizing Tool ajuda a projetar o sistema de irrigação de modo a garantir que a menor pressão possível seja perdida no sistema. Além disso, ela serve como uma lista de verificação para identificar perdas de pressão, por exemplo, devido a vazamentos em um sistema existente.
Fatores facilitadores
Suporte técnico aos agricultores durante a fase de planejamento; dados sobre a necessidade diária de água da lavoura, radiação solar global diária média para o mês de projeto, custos específicos do país do painel fotovoltaico e da bomba; disponibilidade de opções de financiamento.
Lição aprendida
O dimensionamento adequado dos componentes de um SPIS é fundamental, pois um SPIS com capacidade insuficiente não atenderá às necessidades dos agricultores e um sistema superdimensionado induzirá custos operacionais e de capital desnecessários. A negligência quanto ao rendimento sustentável das fontes de água pode resultar em escassez de água e esgotamento dos recursos hídricos, causando impactos negativos no orçamento da fazenda e no meio ambiente. Portanto, é muito importante estar em contato próximo com o agricultor durante a fase de planejamento e informá-lo sobre as vantagens e os limites do SPIS.
O projeto final da bomba fotovoltaica e do sistema de irrigação deve ser deixado para integradores de sistema experientes que usam ferramentas de dimensionamento e simulação de sistema baseadas em computador, como COMPASS, WinCAPS e PVSYST, HydroCALC, GESTAR.
A ferramenta Payback
A ferramenta Payback permite uma avaliação comparativa entre a renda e três opções diferentes de bombeamento de irrigação. As informações necessárias para usar essa ferramenta incluem os custos operacionais e de investimento para os diferentes sistemas de bombeamento, a renda prevista da produção agrícola e as condições econômicas básicas (por exemplo, taxa de inflação). Mesmo quando a rentabilidade do empreendimento agrícola é confirmada, isso não implica automaticamente que o investimento em um SPIS seja a escolha mais sensata. Isso é especialmente verdadeiro se outras tecnologias de bombeamento estiverem prontamente disponíveis no mercado. Uma bomba elétrica a diesel ou conectada à rede pode ser mais viável quando o bombeamento de água for necessário apenas por um período limitado por ano. A INVEST - Payback Tool considera e compara sistemas de irrigação movidos a energia solar com outras tecnologias de bombeamento. Os dados básicos são coletados dos fornecedores de tecnologia e o período de retorno do investimento em relação ao lucro da fazenda e às diferentes tecnologias é calculado automaticamente.
Fatores facilitadores
Disponibilidade de dados sobre o tempo de vida funcional do projeto/SPIS, despesas de capital/investimento de capital inicial para opções solares e alternativas, preços de mercado, custos operacionais e de manutenção, variáveis macroeconômicas, políticas tributárias; consultoria adicional de especialistas financeiros
Lição aprendida
Todos os cálculos precisam se basear em preços que possam ser determinados, mas também em estimativas e suposições. Eles terão de considerar a situação atual e os cenários futuros e devem comparar as opções de sistemas de bombeamento alternativos (elétrico, diesel). Diferentes cenários devem ser elaborados antes de se tomar uma decisão.
A ferramenta de avaliação de mercado
A Ferramenta de Avaliação de Mercado considera parâmetros geofísicos básicos e fornece diretrizes e pesos para avaliar parâmetros que informam um ambiente de negócios propício para o SPIS. A Ferramenta de Avaliação de Mercado tem como objetivo fornecer informações que conduzam a avaliações de potencial de mercado para sistemas de irrigação movidos a energia solar em um país ou região. Ela fornece parâmetros para consideração que podem ser aplicados por diversas partes interessadas (incluindo empresas privadas de SPIS, formuladores de políticas, instituições financeiras e profissionais de desenvolvimento) na avaliação do potencial de mercado do SPIS.Os parâmetros usados para avaliar o potencial de mercado incluem parâmetros geofísicos, como irradiação solar, precipitação, cobertura e uso da terra, e parâmetros do ambiente de negócios (como intervenções governamentais,Intervenções de organizações de desenvolvimento, financiamento, disponibilidade e custo de combustíveis alternativos, capacidade técnica, conscientização sobre a tecnologia solar fotovoltaica, importância da agricultura na economia local, acesso à terra e posse, infraestrutura de transporte e comunicação).
Fatores facilitadores
Dados precisos sobre precipitação, cobertura e uso da terra e irradiação solar; verificação do solo
Lição aprendida
A identificação de mercados-alvo para o SPIS envolve a avaliação de vários parâmetros. Esses parâmetros podem incluir vários parâmetros geofísicos e do ambiente de negócios. Para as partes interessadas que não têm um mercado-alvo definido em mente ou que desejam apenas uma visão geral de alto nível das possíveis áreas em que os sistemas poderiam ser instalados ou utilizados, essa pode ser uma tarefa assustadora e demorada.
Ao avaliar o potencial de mercado para o SPIS, as partes interessadas precisam avaliar a viabilidade da irrigação de seu local-alvo a partir de uma perspectiva de cobertura e uso da terra. É sempre importante acompanhar a análise da cobertura da terra com visitas reais às áreas selecionadas.
A instalação de painéis solares em regiões de baixa radiação solar pode levar a altos custos de instalação resultantes do uso de um número maior de painéis. Devido aos avanços tecnológicos, a irradiação solar é mais uma consideração econômica do que uma questão de viabilidade técnica.
A ferramenta de necessidade de água
A Ferramenta de Necessidade de Água calcula a necessidade de água para uma variedade de culturas e animais de acordo com parâmetros geográficos e climáticos, ajudando consultores e agricultores a avaliar a quantidade de água necessária para o sistema de irrigação. Isso evita o bombeamento excessivo e a irrigação insuficiente.
Fatores facilitadores
Dados locais sobre as necessidades hídricas das culturas, precipitação mensal, corpos d'água superficiais e sistemas aquíferos de água subterrânea, sobre licenciamento de água e direitos de captação e taxas de fluxo de fontes de água; recursos fornecidos (por exemplo, pela FAO).
Lição aprendida
O bombeamento excessivo pode levar ao esgotamento da água subterrânea. Isso significa que a água subterrânea é extraída em um ritmo mais rápido do que pode ser reabastecida. O esgotamento do aquífero pode levar à perda de ecossistemas e áreas úmidas, ao aumento das emissões de gases de efeito estufa, à subsidência da terra e a conflitos sociais com outros usuários de água. Qualquer desenvolvimento de SPIS deve, portanto, ser integrado às estruturas legais e regulatórias vigentes e ao planejamento e monitoramento do gerenciamento local de água/água subterrânea.
A ferramenta de análise de fazendas
A ferramenta Farm Analysis Tool permite realizar uma avaliação da lucratividade da fazenda. Ela fornece planilhas de entrada para adicionar várias despesas e receitas da fazenda e calcula automaticamente a margem de lucro da fazenda. Também destaca quais custos fixos e variáveis são mais proeminentes e onde a economia poderia ter um impacto significativo. A ferramenta gera uma Declaração de Renda da Fazenda, que pode ser apresentada a uma instituição de crédito. A ferramenta é útil para:
- Determinar o nível atual de lucratividade (linha de base pré-investimento);
- Determinar a lucratividade prevista do investimento (projeção pós-investimento).
Fatores facilitadores
Disponibilidade de dados sobre padrões de cultivo, técnicas de irrigação, sistemas de bombeamento, outras alternativas de bombeamento disponíveis, mercado, produtos de empréstimo atuais disponíveis para clientes potenciais do SPIS,regime de fornecimento de água e energia na região, estruturas de apoio/aconselhamento e esquemas de subsídios disponíveis para a região, avaliação de impacto ambiental de longo prazo; uma reavaliação anual da lucratividade da fazenda
Lição aprendida
Um sistema de irrigação movido a energia solar (SPIS) é geralmente uma opção de investimento de longo prazo para reduzir as despesas operacionais da fazenda ou aumentar a produtividade agrícola, ou ambos. Isso requer uma compreensão da empresa agrícola, como um negócio, em termos de todos os custos e receitas.
Mesmo quando a lucratividade da empresa agrícola é confirmada, isso não implica automaticamente que o investimento em um SPIS seja a escolha mais sensata. Isso é especialmente verdadeiro se outras tecnologias de bombeamento estiverem prontamente disponíveis no mercado. Uma bomba elétrica a diesel ou conectada à rede pode ser mais viável quando o bombeamento de água for necessário apenas por um período limitado por ano. A Payback-Tool pode ajudar nessa decisão.
Impactos
A falta de informações sobre a irrigação solar e seus custos de investimento relativamente altos são os principais obstáculos para a adoção da tecnologia. O conhecimento sobre o potencial, as limitações e os riscos dos sistemas de irrigação movidos a energia solar (SPIS) é incompleto entre os agentes de extensão, fornecedores, formuladores de políticas, instituições de financiamento e outras partes interessadas. Como resultado, os agricultores, como um dos principais grupos de usuários finais, lutam para obter informações sólidas a fim de tomar decisões informadas e manter um SPIS de forma sustentável.
A Caixa de Ferramentas preenche essa lacuna de conhecimento ao fornecer um conjunto holístico de materiais de conhecimento prático por meio do qual os consultores de SPIS podem orientar seus clientes para uma escolha financeira e ambientalmente correta. As decisões informadas pelo uso da Caixa de Ferramentas permitem evitar impactos ecológicos e econômicos negativos, otimizando o SPIS para as necessidades dos agricultores e as condições ambientais e agronômicas específicas do local, incluindo aspectos técnicos. Até o momento, a GIZ já treinou mais de 500 partes interessadas, tomadores de decisão e consultores em todo o mundo.
A Caixa de Ferramentas consiste em 10 módulos e 16 ferramentas que ajudam os usuários a orçar, dimensionar e projetar um sistema de irrigação movido a energia solar. Com a Toolbox, os usuários finais economizam água e obtêm maior produtividade por unidade de água consumida, ao mesmo tempo em que fornecem água para o meio ambiente. Isso resulta em maior segurança alimentar, gerenciamento de água e aumento da renda dos agricultores.
Beneficiários
A Caixa de Ferramentas foi projetada para permitir que consultores, prestadores de serviços e profissionais da área de irrigação solar consultem os usuários finais, especialmente pequenos agricultores e cooperativas.
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 1 - Erradicação da pobreza
ODS 2 - Fome zero
ODS 3 - Boa saúde e bem-estar
SDG 5 - Igualdade de gênero
ODS 6 - Água potável e saneamento
ODS 7 - Energia limpa e acessível
ODS 9 - Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 12 - Consumo e produção responsáveis
ODS 13 - Ação climática
ODS 17 - Parcerias para os objetivos
História
Desenvolvimento de capacidade para irrigação com energia solar
GIZ/ Jörg Böthling
Desde 2015, a Toolbox deixou de ser uma simples ferramenta do Excel para se tornar uma experiência de aprendizado abrangente disponível em inglês, francês, espanhol e árabe. Ela apresenta módulos de treinamento testados e comprovados, um curso de e-learning, vídeos de instrução on-line e um grupo de instrutores que foram treinados pela equipe do Powering Agriculture. Dessa forma, a Toolbox oferece diferentes caminhos de aprendizado.
Desde o início, a ideia era oferecer treinamentos como parte de um projeto ou de currículos mais amplos. A Caixa de Ferramentas foi integrada aos currículos de treinamento de várias organizações. Com o aumento do interesse na Toolbox, ficou claro que era necessária uma rede de instrutores mais sistemática e sustentável. O primeiro passo para isso foi uma colaboração com a Women in Sustainable Energy and Entrepreneurship (WISEe) no Quênia.
Como em muitos outros países, a adoção de energia renovável no Quênia é prejudicada pelo suporte técnico inadequado às famílias rurais. No Quênia, os poucos profissionais qualificados em energia solar fotovoltaica podem ser encontrados principalmente nos grandes centros urbanos. Além disso, há poucas mulheres técnicas. Para resolver essa lacuna, a WISEe treinou mulheres em habilidades técnicas básicas de energia fotovoltaica, capacitando-as a educar outras pessoas, desenvolvendo habilidades empreendedoras para montar seus próprios negócios e tornando-as defensoras das tecnologias solares.
"O desenvolvimento da capacidade é fundamental, pois garantirá que as informações sobre irrigação movida a energia solar cheguem aos profissionais e usuários finais, em vez de permanecerem no domínio dos fabricantes de equipamentos, fornecedores e especialistas", menciona Jacinta Gatwiri, uma das mulheres treinadas pela WISE.
Após um workshop de treinamento de instrutores (ToT) de cinco dias, cinco mulheres foram convidadas a contribuir e liderar os workshops de treinamento do SPIS. As instrutoras da WISEe agora podem oferecer suas habilidades recém-adquiridas como um serviço às organizações interessadas. O fato de a WISEe ter sido concebida e gerenciada por mulheres para capacitar mulheres em um setor amplamente dominado por homens faz dela um catalisador de mudanças.
Jacinta Gatwiri e seus colegas já conduziram vários treinamentos sobre irrigação com energia solar no Quênia e em outros países, tanto para a GIZ quanto para a FAO. "Gostei da experiência de usar métodos de ensino flexíveis e do fato de que havia espaço para os alunos sugerirem modificações para atender às suas necessidades locais com base em suas experiências no campo", lembra a presidente da WISEe. O desenvolvimento da capacidade em nível local tem o potencial de aumentar a colaboração e o trabalho em rede entre os treinados.
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Grande Desafio de Água e Energia para Alimentos
BMZ, GIZ, UE, Ministério das Relações Exteriores do Reino dos Países Baixos, Sida, USAID
