Desenvolvimento de um coletor solar de calha parabólica estacionário com reservatório térmico

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Barbosa, Eloiny Guimarães
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Coletores solares; Energia solar; Energia - Fontes alternativas; Termossifões; Coletores solares - Eficiência; Energização Rural
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27359

A energia solar é uma das mais promissoras fontes de energia renovável e possui um enorme potencial para produção de calor. Contudo, o aproveitamento dessa fonte para aplicações térmicas ainda apresenta limitações, como complexidade de operação e custo. Assim, esse estudo objetivou desenvolver e otimizar um coletor solar de calha parabólica (PTC) estacionário com sistema de armazenamento integrado para produção de energia térmica visando aplicações agroindustriais. O PTC foi dimensionado, projetado e construído afim de reduzir a complexidade e o custo de fabricação e operação, trabalhando em regime de convecção natural. O protótipo possui área de abertura de 1,36 m2 e razão de concentração de 4,39. Um tubo receptor de vidro evacuado de 58 mm de diâmetro e 1,8 m de comprimento foi diretamente conectado ao sistema de armazenamento térmico isolado de 15 L. O dispositivo foi otimizado por meio da investigação do efeito do concentrador solar, do ângulo de inclinação (20,75°; 25,75° e 30,75°), e propriedades do fluido de transferência de calor (água – PTCA e óleo térmico – PTCO). A eficiência óptica, o desempenho térmico e o coeficiente global de perda térmica foram avaliados. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que o uso do concentrador promoveu maior ganho de energia útil, porém, apresentou eficiências instantâneas ligeiramente inferiores quando comparado ao coletor sem concentrador. A inclinação de 20,75° proporcionou maior eficiência óptica e consequentemente maior eficiência instantânea média para os dias avaliados. As eficiências térmicas máximas do PTCA e PTCO foram de 47,8 e 42,6 %, respetivamente. A utilização do óleo térmico resultou em maiores temperaturas (136,4 °C). Os coeficientes globais de perda de calor para os sistemas variaram entre 1,15 e 1,50 W K-1 para o PTCA e 1,04 a 1,11 W K-1 para o PTCO nos dias avaliados, demonstrando que o isolamento do sistema foi adequado, quando comparado com valores reportados na literatura. O custo de fabricação neste estudo apresentou valores inferiores aos encontrados para PTC com sistemas de rastreamento e bombeamento. O PTC proposto configura-se como uma alternativa de grande potencial para diversas aplicações agroindustriais de média temperatura, onde alta eficiência não é necessária e a facilidade de operação é importante.