Publicação
Desenvolvimento de um concentrador solar com sistema de seguimento
| Resumo: | A energia solar é uma fonte de energia que, desde os primórdios da civilização humana, suscitou grande interesse levando ao desenvolvimento de diversas tecnologias que permitissem o seu aproveitamento. Devido aos problemas energéticos que a sociedade tem enfrentado, a necessidade de desenvolver tecnologias que permitissem o aumento da eficiência dos sistemas solares tornou-se preponderante. A concentração solar é uma tecnologia estudada e aplicada há séculos, pelo facto de ser capaz de concentrar toda a energia solar, captada pelo coletor, num foco, levando a um aumento significativo da intensidade energética. O recetor, posicionado no foco do concentrador, utiliza a energia captada para produção de energia elétrica através de um motor Stirling, por exemplo, ou para produção de energia térmica, através do aquecimento de um fluido que pode ser aplicado num ciclo térmico. A eficiência dos concentradores solares pode ser melhorada com a aplicação de um seguidor solar a dois eixos, que permite um aumento significativo da energia captada pelo sistema. Assim, através da junção destas duas tecnologias, é possível obter um sistema económico que poderá contribuir para a diminuição do consumo energético através de vias não renováveis. A importância e o interesse desta tecnologia levou ao desenvolvimento desta Dissertação, cujo objetivo principal consiste no projeto e construção de um concentrador solar com sistema de seguimento, sendo que este sistema deverá ser fiável, económico e robusto. As etapas do projeto são, inicialmente, a definição das condições de trabalho do sistema, a seleção dos componentes de controlo e o estudo da eficiência do sistema. Finalizada a primeira etapa seguese a programação e construção do sistema de controlo e posteriormente o projeto e construção da estrutura de suporte do sistema de seguimento. Por forma a garantir a viabilidade do projeto é efetuada a modelação ótica e térmica do concentrador solar, seguida da construção e instalação do mesmo. Todo este procedimento é acompanhado por ensaios experimentais, que têm como objetivo provar as mais-valias deste conceito e ainda assegurar o seu bom funcionamento. A validação experimental permitiu concluir que, a aplicação de um sistema de orientação ao concentrador é preponderante, sendo que um mínimo desfasamento da radiação solar pode levar a perdas de eficiência do sistema bastante significativas. Por outro lado, constata-se que são diversos os fatores externos que podem afetar os resultados obtidos, destacam-se assim as propriedades óticas e geométricas do coletor, a absortividade e posicionamento do recetor, assim como as condições atmosféricas (essencialmente a velocidade do vento e as nuvens). |
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| Autores principais: | Barbosa, Flávia Vieira |
| Assunto: | Energia solar Concentrador Seguidor Irradiação Transferência de calor Solar energy Concentrator Tracker Irradiation Heat transfer |
| Ano: | 2015 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A energia solar é uma fonte de energia que, desde os primórdios da civilização humana, suscitou grande interesse levando ao desenvolvimento de diversas tecnologias que permitissem o seu aproveitamento. Devido aos problemas energéticos que a sociedade tem enfrentado, a necessidade de desenvolver tecnologias que permitissem o aumento da eficiência dos sistemas solares tornou-se preponderante. A concentração solar é uma tecnologia estudada e aplicada há séculos, pelo facto de ser capaz de concentrar toda a energia solar, captada pelo coletor, num foco, levando a um aumento significativo da intensidade energética. O recetor, posicionado no foco do concentrador, utiliza a energia captada para produção de energia elétrica através de um motor Stirling, por exemplo, ou para produção de energia térmica, através do aquecimento de um fluido que pode ser aplicado num ciclo térmico. A eficiência dos concentradores solares pode ser melhorada com a aplicação de um seguidor solar a dois eixos, que permite um aumento significativo da energia captada pelo sistema. Assim, através da junção destas duas tecnologias, é possível obter um sistema económico que poderá contribuir para a diminuição do consumo energético através de vias não renováveis. A importância e o interesse desta tecnologia levou ao desenvolvimento desta Dissertação, cujo objetivo principal consiste no projeto e construção de um concentrador solar com sistema de seguimento, sendo que este sistema deverá ser fiável, económico e robusto. As etapas do projeto são, inicialmente, a definição das condições de trabalho do sistema, a seleção dos componentes de controlo e o estudo da eficiência do sistema. Finalizada a primeira etapa seguese a programação e construção do sistema de controlo e posteriormente o projeto e construção da estrutura de suporte do sistema de seguimento. Por forma a garantir a viabilidade do projeto é efetuada a modelação ótica e térmica do concentrador solar, seguida da construção e instalação do mesmo. Todo este procedimento é acompanhado por ensaios experimentais, que têm como objetivo provar as mais-valias deste conceito e ainda assegurar o seu bom funcionamento. A validação experimental permitiu concluir que, a aplicação de um sistema de orientação ao concentrador é preponderante, sendo que um mínimo desfasamento da radiação solar pode levar a perdas de eficiência do sistema bastante significativas. Por outro lado, constata-se que são diversos os fatores externos que podem afetar os resultados obtidos, destacam-se assim as propriedades óticas e geométricas do coletor, a absortividade e posicionamento do recetor, assim como as condições atmosféricas (essencialmente a velocidade do vento e as nuvens). |
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