PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2016

Coletor solar híbrido - estudo da eficiência de geração de energia fotovoltaica e térmica

Autor

Leonardo Mata Zechlinski

Orientador

  • Orientador Ezio Castejon Garcia

Área de Concentração

Aerodinâmica, Propulsão e Energia

Data de Defesa

09/12/2016

Número da Tese

72783

Resumo

Este trabalho aborda a eficiência global de um coletor híbrido aplicado ao aquecimento de água e microgeração de energia elétrica. Em princípio estudou-se o impacto da temperatura na geração de energia elétrica dos coletores fotovoltaicos existentes e a utilização de um sistema de resfriamento que permitisse a operação da célula fotovoltaica próxima a sua temperatura de operação. O aumento da temperatura nas células é o maior fator de perda de eficiência dos coletores existentes, prejudicando a média de geração de energia elétrica e, portanto, necessitando de uma maior área de captação para a mesma produção mensal. A solução adotada foi a utilização do coletor solar híbrido (CSH), capaz de gerar energia elétrica e térmica em um mesmo coletor. O objetivo da análise foi comparar o rendimento obtido com o CSH, com um coletor fotovoltaico convencional e também analisar, a quantidade de energia térmica obtida, que somada a energia elétrica gerada, proporciona uma melhor relação de eficiência do CSH. Os Ensaios foram realizados nos laboratórios da Divisão de Engenharia Mecânica do ITA, onde foi elaborado um experimento para coleta e análise dos dados utilizando o CSH e outro coletor convencional. Com o uso de um sistema de aquisição de dados mediu-se os principais parâmetros necessários para os cálculos de eficiência e também ao balanço de energia, como: temperatura, tensão, corrente e irradiação solar. Com os valores conhecidos das temperaturas de entrada e saída da água foi possível calcular a quantidade de calor transferida para a água, que somada a energia elétrica gerada resultou na eficiência global do coletor. Neste contexto verificou-se que a distribuição de temperaturas na parte superior da célula fotovoltaica permanece em valores reduzidos ao longo do dia, comprovado com o modelo experimental. Foi possível verificar o aumento da produção de energia fotovoltaica devido à refrigeração das células, melhorando assim a eficiência de geração de energia elétrica.

Palavras-chave

Coletores solares Recursos renováveis Células fotovoltaicas Termodinâmica Física