Conservação de água na agricultura com emprego de energia eólica e solar fotovoltaica

Abstract

O atual cenário global impõe à agricultura o desafio de garantir a segurança alimentar de uma população crescente, enfrenta simultaneamente a escassez crítica de recursos hídricos e a necessidade de eficiência energética. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um projeto tecnológico voltado à conservação de água na agricultura, através de um sistema de irrigação inteligente e automatizado. O objetivo principal é projetar uma solução de baixo custo operacional, acessível a pequenos produtores, que integre os princípios da Agricultura 4.0. A metodologia foi baseada no uso de um Controlador Lógico Programável (CLP) para o processamento lógico, conectado a sensores capacitivos de umidade do solo, que oferecem maior durabilidade e precisão se comparado aos modelos resistivos. Para garantir a autonomia e a sustentabilidade do sistema, especialmente em áreas rurais isoladas, foi dimensionado um sistema híbrido de alimentação elétrica, que utiliza a energia solar fotovoltaica e energia eólica. A revisão bibliográfica e os estudos de caso analisados demonstram que a transição da irrigação tradicional para a irrigação de precisão automatizada pode reduzir o desperdício de água em aproximadamente 20% e o consumo de energia em 30%. Conclui-se que a integração entre automação industrial e energias renováveis é técnica e economicamente viável, visa promover não apenas a economia de recursos naturais, mas também o aumento da produtividade e a redução de custos operacionais para a agricultura familiar.

The current global scenario challenges agriculture to ensure food security for a growing population while confronting critical water scarcity and the need for energy efficiency. This work presents the development of a technological project focused on water conservation in agriculture through an intelligent, automated irrigation system. The main objective is to design a low-operational-cost solution, accessible to small-scale producers, that integrates the principles of Agriculture 4.0. The methodology was based on the use of a Programmable Logic Controller (PLC) for logical processing, connected to capacitive soil moisture sensors, which offer greater durability and accuracy compared to resistive models. To guarantee autonomy and sustainability, especially in isolated rural areas, a hybrid power supply system combining photovoltaic solar and wind energy was designed. The literature review and analyzed case studies demonstrate that transitioning from traditional irrigation to automated precision irrigation can reduce water waste by approximately 20% and energy consumption by 30%. It is concluded that the integration of industrial automation and renewable energy is technically and economically viable, aiming not only to promote the conservation of natural resources but also to increase productivity and reduce operational costs for family farming.