Estudo teórico de um sistema híbrido fotovoltaico térmico com concentrador refletor linear Fresnel
Título alternativo
Theoretical study of a hybrid photovoltaic thermal system with concentrator linear Fresnel reflector
Autor(a)
Fantini, Darío Gerardo
Orientador(a) Coorientador(a)
Siqueira, Mário Benjamim Baptista de
Data de aceite
2021-03-12
Data de disponibilizacao
2021-03-12
Data de publicacao
2021-03-12
Data de defesa submissao
2020-10-19
Citacao
FANTINI, Darío Gerardo. Estudo teórico de um sistema híbrido fotovoltaico térmico com concentrador refletor linear Fresnel. 2020. xxii, 137 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2020.
Resumo Portugues
O Sol apresenta-se como forte candidato a ser a principal fonte renovável de energia para aproveitamento, diante da necessidade de diminuir o uso de combustíveis fósseis para produzir eletricidade e/ou calor. Nesse contexto, os sistemas híbridos fotovoltaicos térmicos com concentração solar (CPVT – Concentrating Photovoltaic Thermal) ganham interesse já que podem atender parte da demanda de energia elétrica e de calor. O estado da arte referente a CPVT apresenta um crescimento expressivo na última década, contudo ainda se observa a falta de sistemas comerciais (CPVT) de pequeno porte e questões em aberto. Em função do exposto, a presente dissertação pretende abordar algumas dessas questões por meio da análise e proposta do modelo teórico de um sistema fotovoltaico térmico com concentrador solar do tipo refletor linear Fresnel (CPVT-LFR – Concentrating Photovoltaic Thermal - Linear Fresnel Reflector), com o objetivo de avaliar a possibilidade de geração de energia elétrica por meio do uso de células fotovoltaicas de silício monocristalino, e de energia térmica através da utilização de um absorvedor de calor (receptor) utilizado como sistema ativo de refrigeração das células. Os resultados da simulação com dados reais de entrada de irradiância, temperatura ambiente, temperatura do solo e velocidade do vento coletados no dia 18 de junho de 2019 no período do dia entre as 10h e 15h na localização correspondente ao Laboratório de energia e ambiente da Universidade de Brasília, mostram que o sistema alcança uma temperatura no fluido de saída acima de 42°C atingindo um máximo de quase 52°C, e uma variação da temperatura das células entre 52 °C e 62 °C. A potência elétrica alcançada foi de 36,51W, valor muito baixo, como consequência da não uniformidade da iluminação das células, principalmente por causa das perdas de iluminação de final de linha. Observa-se que a implementação de diodos de desvio (by-pass) poderia minimizar este problema aumentando a eficiência elétrica máxima atingida do receptor de 2,28% para 7,32%.
Resumo Ingles
The Sun is a strong candidate to be the main renewable energy source for use, given
the need to reduce the use of fossil fuels to produce electricity and/or heat. In this context,
hybrid concentrated photovoltaic thermal systems (CPVT) get more interest since they could
supply part of the demand for electricity and heat. The state of the art, regarding CPVT has
grown significantly over the last decade, however is still observed a lack of small commercial
systems CPVT and open questions. In view of the foregoing, this dissertation intends to address
some of these issues through the analysis and proposal of the theoretical model of a
photovoltaic thermal system with concentrating linear Fresnel reflector solar (CPVT-LFR), in
order to evaluate the possibility to generate electrical energy using monocrystalline silicon
photovoltaic cells, and thermal energy using a heat absorber (receiver) as an active cell cooling
system. The results of the simulation with real irradiance, temperature and wind speed input
data collected on 18th June 2019, between 10am and 3pm at the location of the Energy and
Environment Laboratory at the University of Brasilia, show that the system reaches a
temperature in the outlet fluid above 42°C reaching a maximum of nearly 52°C, and a
temperature variation of the cells between 52°C and 62°C. The electrical power achieved was
36.51W, a very low value, as consequence of the non-uniformity of the cell lighting, mainly
because of the losses of end-of-line lighting. It is observed that the implementation of bypass
diodes could minimize this problem by increasing the electrical efficiency of the receiver from
2.28% to 7.32%.
Unidade academica
Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento
Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas
Agencia financiadora
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Idioma
Português
Tipo de documento
Dissertação
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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Palavras-chave
Sistema hibrido fotovoltaico térmico||Concentrating photovoltaic thermal||Energia - fontes alternativas||Sistemas de energia elétrica||Energia solar
