Estudo computacional para avaliação da eficiência energética de sistema fotovoltaico e térmico associado a bomba de calor

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Vieira Júnior, Walmir Nunes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica; Brasil; CEFET-MG
• Palavras-chave em Português: Energia solar; Sistemas de energia fotovoltaica; Meios de transferência de calor; Bombas de calor
• Link de acesso: https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/796

Os coletores solares híbridos são resultados significativos da busca de aproveitamento da energia solar, visando, geralmente, a cogeração de energia elétrica e térmica. Um exemplo é o Photovoltaic-thermal system (PVT) que, quando associado a bomba de calor, é denominado Photovoltaic-thermal system and Heat Pump (PVT-HP). Estudos são necessários para avaliar a eficiência desses sistemas em situações específicas, como por exemplo, para aquecimento de água destinado a residências em diferentes localidades. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar um sistema fotovoltaico e térmico assistido por bomba de calor indireta de tanque duplo, para aquecimento de água de uso doméstico, em localidades brasileiras. Para tanto, a metodologia de simulação computacional foi empregada para a realização do projeto, por meio do software Transient System Simulation – TRNSYS. Para avaliar a viabilidade de implementação do sistema e os rendimentos térmicos e elétricos, foram projetados e simulados cinco sistemas: elétrico, solar térmico, PVT, solar térmico assistido por bomba de calor e PVT-HP. Um padrão de consumo diário de água quente foi implementado com retiradas de água quente em horários selecionados para simular o consumo de água quente diário de uma residência brasileira, foram simulados para as cidades de Belo Horizonte/MG, Brasília/DF, Florianópolis/SC e Recife/PE. Foi realizada a comparação dos valores simulados com bibliografias semelhantes e constatou-se a validade dos sistemas elaborados. O sistema PVT-HP apresentou uma redução de aproximadamente 80% de consumo elétrico da rede se comparado a um sistema totalmente elétrico, e de cerca de 70% se comparado a sistemas convencionais de aquecimento solar de água. Os valores médios mensais de eficiência térmica e elétrica para cada cidade, respectivamente, são: 62,25 e 10,98% para Belo Horizonte/MG, 61,70 e 10,79% para Brasília/DF, 67,03 e 11,09% para Florianópolis/SC e 51,08 e 9,99% para Recife/PE. As cidades que apresentaram maiores valores de economia de energia elétrica, quanto ao custo operacional, foram Belo Horizonte, Brasília e Florianópolis.