Otimização geométrica multiobjetivo de um concentrador híbrido do tipo disco parabólico - SILVA, Alex Anderson Calbino da (2024)
Os sistemas Dish-Stirling são comumente instalados em locais geograficamente remotos, sendo sujeitos a frequente incidência de ventos. Esta condição de contorno fomentou a proposta de hibridização de sistemas Dish-Stirling fundamentada no aproveitamento da energia eólica para a geração de eletricidade. Esta proposta oportunizou o desenvolvimento do concentrador híbrido do tipo disco parabólico, o qual promove concentração solar e, sob disponibilidade eólica, geração de torque. O concentrador híbrido do tipo disco parabólico foi projetado e o sistema de conversão de energia solar eólico oriundo da hibridização proposta modelado, sendo ambos extensivamente analisados. Estudos subsequentes demonstraram que a maximização da geração de eletricidade do sistema hibridizado proposto seria obtida através da otimização geométrica multiobjetivo do concentrador híbrido. Deste modo, o presente estudo propôs uma metodologia para a realização desta otimização fundamentada no estudo parametrizado de variáveis geométricas de projeto do concentrador híbrido. A metodologia proposta é composta por operações parametrizadas de geração de geometrias, malhas e CFD. Estas operações são definidas pelo DOE para a obtenção da superfície de resposta que posteriormente é otimizada pela aplicação do algoritmo MOGA. A otimização do concentrador híbrido resultou no aumento da geração anual de eletricidade do sistema híbrido proposto em aproximadamente 25% e 1 [MWh]. A maximização da geração anual de eletricidade promoveu igualmente redução percentual de seu LCOE em cerca de 17%. A análise comparativa entre o LCOE do sistema híbrido otimizado e de dois sistemas análogos (Dish-Stirling tradicional e Dish-Stirling associado a turbina eólica) demonstra a efetividade da otimização, obtendo um sistema que apresenta LCOE significativamente menor que os demais sistemas analisados. Este estudo propôs uma metodologia válida para aplicações semelhantes envolvendo análises parametrizadas e otimização de turbinas eólicas de eixo horizontal e sistemas Dish-Stirling. A parametrização desenvolvida consiste no elemento notório da metodologia proposta, sobretudo pela aplicação de uma nova abordagem da teoria do momento do elemento de pá (BEM).