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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
ENGENHARIA MECÂNICA (42001013046P9)
Educação Presencial
DESENVOLVIMENTO DE COLETOR SOLAR HÍBRIDO TÉRMICO FOTOVOLTAICO E ANÁLISE EXPERIMENTAL E ANALÍTICA DE SEU COMPORTAMENTO
CRISSIANE ALVES ANCINES
TESE
12/06/2023

A utilização de tecnologias que convertem a energia solar radiante em energia térmica e elétrica vem aumentando cada vez mais. Nos últimos anos, visando um maior aproveitamento da área disponível, desenvolveu-se um dispositivo denominado coletor híbrido térmico fotovoltaico, também chamado de coletor PV/T (Photovoltaic Thermal). Esse coletor converte energia solar radiante em calor e eletricidade, simultaneamente. Durante a década de 1970, alguns estudos e análises foram fundamentais para as pesquisas desse novo dispositivo. Dada a importância do mesmo, muitos continuam sendo realizados até hoje. O maior desafio desse tipo de tecnologia reside no fato que a conversão térmica pode afetar a conversão elétrica, e vice-versa, prejudicando sua eficiência. Como o custo dos módulos fotovoltaicos era muito alto até bem pouco tempo atrás, os módulos híbridos vinham sendo fabricados de forma a não diminuir a conversão fotovoltaica e apenas acionar um aquecimento de água em temperaturas muito próximas ao ambiente. Com a redução do custo dos módulos fotovoltaicos torna-se viável inverter esta lógica e priorizar a produção térmica para garantir utilidade também para lugares de clima frio. Desta forma, este trabalho propõe o desenvolvimento e a construção de um coletor híbrido térmico fotovoltaico que possa suprir o seu uso em regiões que necessitam de maiores temperaturas de fluido sem uma perda muito significativa na parte fotovoltaica. Para tanto, foram construídos dois coletores híbridos, um sem cobertura e outro com uma cobertura de policarbonato alveolar. O objetivo da substituição da cobertura de vidro por policarbonato é reduzir custo de fabricação e o peso do equipamento. Além disso, esta cobertura diminui as perdas por convecção de maneira mais eficaz do que a cobertura de vidro. Além dos resultados experimentais, um modelo analítico é criado e comparado com os resultados obtidos experimentalmente. O modelo analítico proporciona uma forma de avaliar o uso dos mesmos coletores híbrido térmico fotovoltaico em condições diferentes. Como resultado é possível concluir que os coletores propostos podem ser uma boa alternativa para aplicações urbanas onde o espaço de telhado é limitado, e que o procedimento desenvolvido permite uma avaliação adequada da conversão da energia solar destes equipamentos mesmo em longo prazo.

Energia Solar;Coletor Híbrido Térmico Fotovoltaico;Eficiência Térmica, Eficiência Elétrica.
The use of technologies that convert radiant solar energy into thermal and electrical energy has been increasing considerably. In recent years, in order to make better use of the available area, a device called photovoltaic thermal hybrid collector, also called PV/T (Photovoltaic Thermal) collector, has been developed. This collector converts solar radiant energy into heat and electricity, simultaneously. During the 1970s, several studies and analysis were fundamental to the research about this new device. Given the importance, the production of this equipment is being manufactured out today. The biggest challenge of this type of technology lies in the fact that the thermal conversion can affect the electrical conversion, and vice versa, impairing the efficiency. As the cost of photovoltaic modules is very high in these days, hybrid modules have been manufactured in such a way as to not decrease the photovoltaic conversion and only drive water heating at temperatures very close to ambient. With the reduction in the cost of photovoltaic modules it has become feasible to reverse this logic and prioritize thermal production to ensure usefulness also for places with cold climates. In this way, this work proposes the development and construction of a photovoltaic thermal hybrid collector that can supply its use in regions that need higher fluid temperatures without a very significant loss in the photovoltaic part. To this end, two hybrid collectors were built, one without a cover and the other with a honeycomb polycarbonate cover. The objective of the substitution of the glass cover for the polycarbonate is to reduce the manufacturing cost and the weight of the equipment. In addition, this cover decreases convection losses more effectively than the glass cover. In addition to the experimental results, an analytical model is created and compared with the experimentally obtained results. The analytical model provides a way to evaluate the use of the same PV thermal hybrid collectors under different conditions. As a result, it is possible to conclude that the proposed collectors could be a good alternative for urban applications where roof space is limited, and that the developed procedure allows an adequate evaluation of the solar energy conversion of these devices even in the long term.
Solar Energy;Photovoltaic Thermal Hybrid Collector;Thermal Efficiency, Electrical Efficiency
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
O trabalho possui divulgação autorizada
(2) Tese final - Crissiane Alves Ancines.pdf

Contexto

ENERGIA
ENERGIAS RENOVÁVEIS
Metodologias de caracterização de perda de desempenho em módulos fotovoltaicos

Banca Examinadora

ARNO KRENZINGER
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
MARIO HENRIQUE MACAGNAN Participante Externo
ARNO KRENZINGER Docente - PERMANENTE
REJANE DE CESARO OLIVESKI Participante Externo
ANDRES ARMANDO MENDIBURU ZEVALLOS Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 58

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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