Estudo da influência de carenagens na eficiência de painéis fotovoltaicos: Uma abordagem energética e fluidodinâmica
Estudo da influência de carenagens na eficiência de painéis fotovoltaicos: Uma abordagem energética e fluidodinâmica
Índice
O planeta Terra recebe todos os anos cerca de 170 petawatt de radiação solar, enquanto 30% dessa energia são refletidas de volta ao espaço o restante é absorvido pela Terra. Tal fator dá à energia solar o maior potencial de geração elétrica dentre todos os outros, porém pelo fato da tecnologia dos painéis solares ser recente, há ainda um baixo rendimento destes sistemas (13 – 15%). O Brasil, em especial, nas regiões dos estados do nordeste brasileiro possui vastas áreas para a sua implantação. Todavia, normalmente em regiões de elevada temperatura a eficiência dos equipamentos fotovoltaicos (painéis) diminui devido ao seu baixo resfriamento. Quanto melhor o resfriamento melhor a eficiência de geração fotovoltaica. Baseado nisso, a proposição do trabalho foi realizar simulações computacionais com CFD (dinâmica dos fluidos computacional) para testar estruturas de carenagem associados aos painéis fotovoltaicos disponíveis em mercado. Tais estruturas podem permitir uma maior vazão do ar atmosférico, visando o aumento da sua velocidade, promovendo um maior resfriamento, e consequentemente ampliando a eficiência dos painéis fotovoltaicos. Com isso, permitem-se algumas possibilidades de aplicação desse conceito em unidades de geração por energia solar. Com base nas velocidades de saída apresentadas nas simulações em CFD, foram feitas análises termodinâmicas utilizando a plataforma EES (Engineering Equation Solver), identificando os efeitos energéticos oriundos da instalação das carenagens propostas sobre a eficiência dos painéis.
Alex Álisson Bandeira Santos has received a PhD from the Energy and Environment program of UFBA – Brazil, Salvador in 2010. He is now Pro-Rector of Post-Graduation and Research and Professor Researcher at the SENAI CIMATEC Technology School, and, Senior Member of the Brazilian Association of Engineering and Mechanical Sciences (ABCM). His research interests are in the areas of Energy, Industrial Combustion, Thermal Engineering, Industrial Maintenance, Energy Efficiency of Process and Industrial Equipment.
Turan Dias Oliveira has received a master’s degree in Computer Modeling and Industrial Technology from the SENAI CIMATEC Technology School – Brazil, Salvador in 2015. He is now Professor and Researcher at the SENAI CIMATEC Technology School. His research interests are in the areas of Renewable Energy, Energy, Numerical Simulation, Energy Efficiency.
Thiago Lustosa Lima Dórea student of mechanical engineering in the SENAI CIMATEC Technology School – Brazil, Salvador in 2018. He is now participating in the CAPES BRAFITEC exchange program at the Université Polytechnique Lyon 1 – France. His research interests are in the areas of Renewable Energy, Energy, Numerical Simulation and Automotive Engineering.
Abe, K. e Ohya Y. (2004). An investigation of flow fields around flanged diffusers using CFD. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 92:315-330.
Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (2000). Atlas Solarimétrico do Brasil – banco de dados terrestres. Acedido em 20 de maio de 2017, em: http://www.cresesb.cepel.br/.
Elsafi, A.M. e Gandhidasan, P. (2015). Comparative study of double-pass flat and compound parabolic concentrated photovoltaic–thermal systems with and without fins. Energy Conversion and Management. 98: 59–68.
Incropera, F.P., Dewitt, D.P., Bergman, T.L. e Lavine, A.S. (2008). Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6ª Edição, LTC – Livros Técnicos e Científicos. Rio de Janeiro.
Instituto Nacional de Meteorologia (1998). Atlas de irradiação solar do Brasil – 1ª. Versão para irradiação global derivada de satélite e validada na superfície. Acedido em 15 de fevereiro de 2018, em: http://www.inmet.gov.br.
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2006). Atlas Brasileiro de Energia solar. Acedido em 20 de maio de 2017, em: http://www.inpe.br/.
Jones, W.P. e Launder, B.E. (1972). The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence. International Journal of Heat and Mass Transfer. 15:301-314.
Mattos G. M. (2016). Estudo de rendimento e temperatura de painéis fotovoltaicos com uso de técnica de concentração solar. Acedido em 03 de Maio de 2017 no Web site da: Universidade Federal do Rio de Janeiro: www.poli.ufrj.br/.
Mojumdera, J.C., Chonga, W.T., Onga, H.C., Leongb, K.Y. e Abdullah-Al-Mamoon. (2016). An experimental investigation on performance analysis of air type photovoltaic thermal collector system integrated with cooling fins design. Energy and Buildings. 130:272-285.
Naphon, P. (2005). On the performance and entropy generation of the double-pass solar air heater with longitudinal fins. Renew Energy. 30:1345–1357.
Pinheiro, L.A.R., Junior, A.P.B. e Silva, E.C.M. (2016). Convecção Natural em Painéis Fotovoltaicos. CONEM – Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Fortaleza, Brasil, 21-25 Agosto 2016.
Pottler, K., Sippel, CM., Beck, A. e Fricke, J. (1999). Optimized finned absorber geometries for solar air heating collectors. Solar Energy. 67:35–52.
Teo, H.G., Lee, P.S., e Hawlader, M.N.A. (2012). An active cooling system for photovoltaic modules. Applied Energy. 90:309-315.
Tonui, J.K. e Tripanagnostopoulos, Y. (2007). Improved PV/T solar collectors with heat extraction by forced or natural air circulation. Renew Energy. 32:623-637.
Carenagem, CFD, Eficiência, Painéis fotovoltaicos
