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Dissertations / Theses on the topic 'Sistemas solares térmicos'
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Ormeño, Muñoz Sergio Hernán. "Aplicación de paneles solares termodinámicos en sistemas solares térmicos." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/143132.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoPara la producción de agua caliente y calefacción es común utilizar energía eléctrica o combustibles fósiles, tanto para consumo domiciliario como comercial. Sin embargo, esas tecnologías poseen una amplia huella de carbono. Para reducir la contaminación de carbono se han desarrollado tecnologías que aprovechan la energía del sol, tanto para calefacción como para agua caliente, aquí es donde destacan los Paneles Solares Termodinámicos (PST); que funcionan bajo el principio de bomba de calor con expansión súbita y asistencia solar. Este proyecto busca contribuir a introducir esta tecnología en Chile. El objetivo general del proyecto es evaluar la introducción de Paneles Solares Termodinámicos (PST) en Sistemas Solares Térmicos (SST) para Agua Caliente Sanitaria (ACS), Calefacción Central (CC) y otras aplicaciones como Climatización de Piscinas (CP); generando un manual elemental de proyectos típicos. Los objetivos específicos son evaluar el estado del arte de la tecnología de PST, sus posibilidades, aplicaciones y potencial introducción en Chile; desarrollar una metodología de cálculo, con proyectos típicos para segmentos domiciliarios y comerciales, desarrollar ingenierías conceptuales, con P&IDs, lay-out y los principales detalles sistémicos; y efectuar evaluaciones de pre-factibilidad de las configuraciones previamente ingeniadas. La metodología para desarrollar los objetivos específicos del proyecto se basa en 3 pilares: Evaluar el estado del arte de los PST; desarrollar una metodología de cálculo; y diseñar proyectos típicos incluyendo P&ID, lay-out y evaluación económica. Los principales resultados del proyecto se centran en 4 aplicaciones típicas y sus combinaciones: ACS domiciliario, ACS comercial, CC+CP domiciliario y ACS+CC domiciliario. El análisis comparativo de los proyectos muestra los siguientes parámetros y resultados: Criterio ACS domiciliaria ACS comercial CC+CP domiciliaria ACS+CC domiciliaria Tamaño 190[l] 1.280 [l] CC:86[m^2] CP: 18[m^2] CC:86[m^2] ACS: 190[l] Consumo típico 3.194 [kWh] 21.801 [kWh] 50.935 [kWh] 17.550 [kWh] N° PST 1 7 6 7 Inversión ($) 1.552.063 6.139.182 4.206.703 4.689.823 VAN ($) 390.719 6.606.542 27.813.534 2.847.354 TIR (%) 14% 24% 89% 18% PRI (años) 7 5 2 6 Valor actual neto (VAN), Tasa interna de retorno (TIR), Periodo interno de retorno (PRI) La principal conclusión es que las aplicaciones a nivel domiciliario requieren relativamente altos niveles de inversión y están dirigidas a un estrato socioeconómico alto, incluso para instalaciones de carácter mixto. Las aplicaciones comerciales son completamente factibles ya que los ahorros energéticos son importantes y permiten recuperaciones de la inversión en 5 años o menos.
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Daiber, Rojas Sebastián Hellmuth. "Análisis de desempeño de tres sistemas solares térmicos." Tesis, Universidad de Chile, 2009. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/103377.
Full textAbstract:
El objetivo general del presente trabajo, es generar una metodología de evaluación del uso de colectores solares para una piscina municipal temperada en base a factores en base a un análisis exergético y económico; se espera ver tanto el impacto que podrían tener los colectores en el sistema como la magnitud del ahorro económico asociado a su uso.
Se utilizó como caso particular para este trabajo, la piscina temperada de uso público que tiene la municipalidad de Vitacura en la misma comuna. Esta piscina funciona todo el año, siempre temperada, y cuenta además con servicio de camarines con duchas, de manera que se tiene tanto una carga por la calefacción de la piscina como en la generación de agua caliente sanitaria (ACS). Actualmente se utilizan equipos eléctricos para calentar el agua necesaria, lo que genera altos gastos asociados al consumo eléctrico de estos equipos. Por otra parte, está el creciente interés en utilizar energías renovables tanto por el beneficio económico que suponen como el beneficio medioambiental que conlleva su uso.
Se determinaron, para el sistema actual, las pérdidas de calor asociadas a la piscina y la energía necesaria para producir ACS. Se calcularon los flujos de exergía del sistema y se identificaron puntos donde existe destrucción o pérdida de exergía. Se identificó la producción de agua caliente sanitaria como una importante carga energética y exergética del sistema, principalmente por la alta temperatura que se debe alcanzar. Se calcularon los requerimientos que se quiere suplir con los colectores y se utilizó el criterio de inversión del valor actual neto para encontrar la cantidad de colectores que entregue un mayor retorno económico. Posteriormente se vio el impacto en el balance exergético del sistema al incluir los colectores solares.
Se concluye que hay tanto una mejora exergética como un importante beneficio económico al incorporar al sistema la tecnología de colectores solares para el calentamiento del agua. La mejora exergética está dada por la intervención en algunos puntos del sistema donde se pierde exergía y el menor uso de los equipos actuales. Se puede suponer, que a mayor escala, el ahorro energético acarrearía además una disminución en las pérdidas de exergía aguas arriba del sistema, hacia las fuentes de producción de energía eléctrica, lo que puede significar un beneficio mayor.
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Capela, Diana Raquel Jesus. "Estudo de coletores solares térmicos poliméricos." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2017. http://hdl.handle.net/10773/23392.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia FísicaO uso de coletores solares térmicos para a produção de águas quentes sanitárias é ainda baixo devido ao elevado custo associado aos sistemas tradicionais. A substituição de alguns dos materiais tradicionais como, por exemplo, o cobre e vidro por materiais poliméricos levará a reduções significativas nos custos de produção. Já existem painéis solares poliméricos no mercado porém, o seu uso é maioritariamente empregue no aquecimento de água de piscinas. Os elevados custos e o uso ainda baixo deste tipo de sistemas para aquecimento de água impulsou a realização desta dissertação. Na presente dissertação são propostos três protótipos, em diferentes configurações, de sistemas solares térmicos do tipo termossifão baseados em materiais poliméricos para a produção de águas quentes sanitárias. A novidade nos protótipos propostos, em relação aos já existentes no mercado, refere-se à utilização de um novo material polimérico como placa absorsora. Será apresentado todo o processo de construção, montagem e todos os testes realizados por forma a caraterizar o seu desempenho.
The use of solar thermal collectors for production of domestic hot water is still low due to the high cost associated with traditional systems. The replacement of some of the traditional materials such as copper and glass by polymeric materials will lead to significant reductions in production costs. The polymeric solar panels in mostly used in pool water heating. The high costs and the low use of this type of systems for heating water impelled the realization of this dissertation. In the present dissertation three prototypes are proposed, in different configurations, of thermosyphon type solar thermal systems based on polymeric materials for the production of hot waters. The novelty in the proposed prototypes, compared to those already on the market, refers to the use of a new polymeric material as an absorber plate. We will be presented the whole process of construction, assembly and all tests performed in order to characterize its performance.
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Petersen, Oehninger Hans Christian. "Análisis y sistematización de datos para el diseño de sistemas solares térmicos en Chile." Tesis, Universidad de Chile, 2007. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/104543.
Full textAbstract:
Este trabajo provee herramientas de diseño para instalaciones solares térmicas de baja temperatura que aseguran desempeños mínimos y que son de fácil uso para instaladores. Con estas herramientas, el proyectista y el usuario serán además capaces de estimar con mayor precisión del aporte energético que la instalación proveerá, con lo cual disminuye el riesgo de la inversión del comprador. Esto favorecerá la tecnología ya que el usuario obtendrá un producto más competitivo y seguro a la hora de evaluar alternativas, lo que se traducirá en una mayor penetración en el mercado chileno.
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Roque, Tiago. "Viabilidade de reestruturação de uma unidade de produção de energia térmica com recurso a sistemas solares térmicos." Master's thesis, Universidade de Évora, 2011. http://hdl.handle.net/10174/15547.
Full textAbstract:
Este estudo foi realizado no âmbito do trabalho de projecto do curso de mestrado em Energia e
Ambiente. A ideia deste projecto surge através do primeiro contacto com o meio empresarial, quando
ingressei num programa de estágio profissional na empresa SEGMA - Serviços de Engenharia,
Gestão e Manutenção, Lda, empresa do Grupo EDA - Electricidade dos Açores, SA. Já inserido e
com o cargo de engenheiro estagiário fui destacado para acompanhar uma auditoria energética a uma
fábrica de lacticínios - FROMAGERIES BEL, S.A, localizada em Ribeira Grande, São Miguel,
Açores. O plano da auditoria energética foi adjudicado e executado em parceria por duas entidades
competentes e reconhecidas para o efeito. As entidades envolvidas foram o instituto ISQ - Instituto
de Soldadura e Qualidade e a SEGMA.
A ideia do projecto - “Viabilidade de Reestruturação de uma Unidade de Produção de Energia
Térmica com Recurso a Sistemas Solares Térmicos”, surge como a possibilidade de reunir um plano
de racionalização energética, promovendo os objectivos de redução de custos energéticos bem como
a mitigação de efluentes gasosos nefastos ao ambiente.
O projecto desenvolvido analisa a viabilidade de implementação de um sistema solar térmico acoplado
ao sistema de produção vapor no sector industrial de lacticínios. Ao longo do trabalho serão
descritas de forma explícita as características do Grupo Gerador de Vapor, serão apresentados os
seus principais componentes, a sua produção, o seu consumo de combustível e as suas fontes de
poluição.
A concepção do projecto consiste em pré-aquecer a água da rede de alimentação de três caldeiras até
à temperatura de 80 ºC através de sistemas solares térmicos. A água já pré-aquecida é acumulada e
pode ser utilizada em diferentes processos.
Para o dimensionamento do campo colector solar utilizou-se como programa de cálculo o
SOLTERM, do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Como complemento, o
dimensionamento também foi feito numa folha de cálculo no programa EXCEL. Para além do
programa referido, utilizaram-se outras ferramentas que se revelaram extremamente úteis no estudo e
dimensionamento do campo colector solar, como é Google SketchUp que nos dá importante
informação ao nível das características geográficas do local e níveis de sombreamentos sobre a
instalação.O dimensionamento do campo colector solar realizado no SOLTERM aponta para resultados
satisfatórios. Através da análise energética verificou-se uma fracção solar de 64,8 %, valor razoável
para este tipo sistemas.
O presente projecto demonstra que o investimento em energia solar tem viabilidade económicofinanceira,
quer a empresa utilize fundos próprios, quer recorra a empréstimo bancário para o seu
financiamento, originando um bom retorno para a empresa do capital investido; ABSTRACT:This research project was conducted within the final project of the master course in Energy and
Environment. The project idea emerged through my first contact with professional activities. I joined a
professional internship program in the company SEGMA - Serviços de Engenharia, Gestão e
Manutenção, Lda, a company of Group EDA - Electricidade dos Açores, SA. As an engineer intern I
was assigned to monitor an energy audit on a dairy - FROMAGERIES BEL, SA, located in Ribeira
Grande, São Miguel, Açores.
The energy audit was carried out by two entities with recognized competence: SEGMA and ISQ. Apart
from SEGMA, the other entity involved was ISQ Institute - Instituto de Soldadura e Qualidade.
The project idea - "Feasibility of Using Solar Thermal Systems in an Existing Steam Production
Facility" came up when addressing the rational energy consumption measures, with the objectives of
reducing energy costs and pollutants.
In this project the possibility of integrating a solar thermal system in a steam production facility in the
dairy industry is analysed. Throughout the work, the characteristics of the Steam Generation facilities,
its main components, production, fuel consumption and sources of pollution are presented.
The project considers solar energy to preheat water coming from the supply system to 80 ºC, before
entering the three boilers used to produce steam. The preheated water is stored and can be used in
different processes.
For the sizing of the solar collector field SOLTERM of the Laboratório Nacional de Energia e
Geologia (LNEG) was used. Additionally, the design was also done in a EXCEL spreadsheet.
However other tools have proved extremely useful in the study and design of the solar collector field,
as it is the use of Google SketchUp that gives important information about the geographic
characteristics of the location and levels of shading on the installation.
The sizing of collector field held in SOLTERM pointed to satisfactory results. Trough energy
analysis there has been a solar fraction of 64,8 %, which is reasonable for this type of system.
This project demonstrates that investment in solar energy has economic and financial viability,
whether the company uses its own funds, or resort to bank loans for financing, producing a good
return for the company's invested capital.
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Costa, Gonçalo Carlos Rosário da. "A contribuição dos sistemas solares térmicos e fotovoltaicos para o balanço energético dos edifícios residenciais unifamiliares." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2011. http://hdl.handle.net/10362/7525.
Full textAbstract:
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de ConstruçãoO tema abordado na presente dissertação, desenvolvida no Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa(DEC–FCT/UNL), visa estudar a contribuição em termos energéticos da integração de sistemas solares activos (térmicos e fotovoltaicos) em edifícios, com vista a suprir as suas necessidades de aquecimento (Nic), de arrefecimento (Nvc) e de preparação de águas quentes sanitárias (AQS) (Nac) de acordo com o regulamento das características de comportamento térmico dos edifícios (RCCTE). Esta análise pretende ainda averiguar a hipótese de alcance do balanço energético nulo ou quase nulo nos termos indicados pela EPBD. Para tal, numa primeira fase, faz-se uma abordagem geral do tema em análise recorrendo para o efeito a uma pesquisa bibliográfica. Esta pesquisa incidiu sobre os diferentes tipos de energias renováveis de possível aplicação e utilização em edifícios habitacionais, bem como sobre os programas de simulação existentes para os sistemas a utilizar e sobre as bases teóricas dos programas utilizados no trabalho numérico. Na segunda fase do estudo, fazem-se diversas simulações com recurso às ferramentas computacionais PVsyst e SolTerm para estimar o potencial energético dos sistemas solares activos para um conjunto largo de soluções. Os resultados obtidos são apresentados, analisados e comparados tendo em conta os objectivos inicialmente definidos. Através do trabalho desenvolvido e apresentado foi possível concluir que os edifícios de balanço energético nulo ou quase nulo são alcançáveis mesmo para edifícios com baixos requisitos de eficiência energética e para diversas localidades no panorama nacional.
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Pereira, Andreia Alexandra Salgueiro da Silva de Castro. "A contribuição de um sistema solar térmico no desempenho energético do edifício solar XXI." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2011. http://hdl.handle.net/10362/5769.
Full textAbstract:
Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Para a obtenção do Grau de Mestre em Energia e BioenergiaA Directiva 2010/31/UE obriga todos os edifícios novos a serem NZEB até Dezembro de 2020.Um NZEB é aquele que ao longo de um ano produz tanta energia quanto a que consome. O Solar XXI é um edifício de elevado desempenho energético sendo necessário em 2007 apenas 11,5kWh/m2.ano para satisfazer todas as necessidades energéticas. O objectivo deste estudo é avaliar a contribuição de um sistema solar térmico na redução das necessidades energéticas de aquecimento do Solar XXI. Estabeleceram-se dois cenários, representando o cenário (A) as necessidades de aquecimento para uma utilização onde todas as salas e gabinetes utilizam o sistema de aquecimento na sua potência máxima, e um cenário (B) representativo de uma suposta utilização mais próxima da realidade, com menores necessidades energéticas. O sistema solar térmico deste edifício produz no cenário (A) 2,1kWh/m2.ano e no cenário (B)4,0kWh/m2.ano. Esta contribuição não é suficiente para que o Solar XXI alcance o estatuto NZEB. Contudo, os novos módulos PV instalados no Solar XXI irão produzir 35kWh/m2.ano fazendo com que o balanço energético anual do edifício seja positivo. Os resultados obtidos por simulação no programa Solterm 5.1.3. deverão ser aferidos com os dados provenientes da monitorização que se espera realizar ao sistema.
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Rosa, Armando. "Projecto e dimensionamento de um protótipo de uma instalação de fabrico de gelo com energia solar." Master's thesis, Escola Superior de Tecnologia do Instituto Politécnico de Setúbal, 2012. http://hdl.handle.net/10400.26/4301.
Full textAbstract:
Dissertação de Mestrado em EnergiaO presente relatório descreve o trabalho desenvolvido na concepção de um sistema de refrigeração para produção de gelo através do aproveitamento da energia solar. O sistema é de absorção com ciclo intermitente, cujo fluido de trabalho é uma mistura água-amoníaco (H20- NH3), sendo a energia solar a fonte de aquecimento que garante o seu funcionamento. Este estudo vem no sentido de minimizar os problemas que se verificam em locais que não dispõem de rede eléctrica para a alimentação de sistemas de refrigeração convencionais de forma a conservar produtos perecíveis ali produzidos ou armazenados bem como medicamentos (vacinas), nomeadamente para certas regiões de Africa. Como o gelo tem uma grande aplícabilidade na conservação de produtos perecíveis, a sua produção por sistemas de refrigeração por absorção com recurso a energia solar torna-se uma solução bastante viável para estas regiões. O sistema em estudo divide-se em duas partes: • O sistema de refrigeração de absorção de ciclo intermitente, que utiliza uma solução binária água-amoníaco (H20-NH3), em que a água é o absorvente e o amoníaco o refrigerante; • Sistema solar térmico, constituído por colectores térmicos planos do tipo CPC (concentradores parabólicos compostos) ou tubos de vácuo em que a energia solar aquece a água que circula no circuito primário. Será efectuado o estudo entre estes dois tipos de colectores para verificar qual é que responde melhor às necessidades a serem satisfeitas. O arrefecimento do condensador será efectuado com recurso a água. A circulação interna nos painéis será natural por variação da densidade do fluido ocasionado pela alteração da temperatura. No sistema de refrigeração por absorção, a circulação também ocorre de forma natural devido à afinidade dos fluidos e pela variação interna de temperatura e pressão. Este trabalho apresenta os pressupostos de dimensionamento para a construção do sistema.
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Francisco, Ricardo Alexandre dos Santos. "Aplicação informática para o estudo da viabilidade técnico-económica de uma habitação sustentável." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2010. http://hdl.handle.net/10362/4959.
Full textAbstract:
Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização SustentáveisOs elevados preços verificados, actualmente, na aquisição de energias não renováveis para produção de energia eléctrica e os baixos níveis de eficiência energética no sector residencial, constituem o panorama nacional, o qual conduz ao fomento, por parte do governo português, à aquisição, instalação e uso de tecnologias de aproveitamento de energias endógenas e renováveis. O aumento do conhecimento e consciencialização por parte da população, empresas etc., face a esta temática, tem produzido resultados considerados positivos, verificando-se um aumento de potência instalada e número de equipamentos vendidos ano após ano. No entanto, os níveis de eficiência energética das habitações ainda são baixos e a aderência “em massa” a estas tecnologias ainda não se verificou, talvez pelos elevados encargos associados ao investimento inicial neste tipo de sistemas, ou talvez devido à falta de conhecimento, por parte da população em geral, quer das tecnologias em si quer dos benefícios e custos associados a cada tipo de sistema de aproveitamento de energias renováveis. Neste trabalho apresenta-se uma breve revisão do estado das habitações nacionais e internacionais no que diz respeito à eficiência energética bem como o perfil de consumo verificado neste sector. Apresenta-se uma explicação de cada tipo de tecnologia renovável passível de ser integrada numa habitação, o princípio de funcionamento de cada tecnologia bem como as vantagens e desvantagens associadas. Seguidamente, apresenta-se a aplicação informática desenvolvida com o intuito de auxiliar o cidadão na sua decisão de investimento em tecnologias renováveis para integração na sua habitação, apresentando antes, o estado da arte relativamente a aplicações disponíveis no mercado que possuam características semelhantes às características que se implementaram na referida ferramenta informática. A aplicação é capaz de efectuar uma análise económica, baseada no tipo de tecnologia renovável seleccionada, fornecendo ao utilizador o conhecimento dos benefícios e custos anuais envolvidos no sistema que seleccionou. Esta ferramenta tem como objectivo facilitar a interacção de qualquer utilizador com este tipo de tecnologias e pode ser usada como uma ferramenta de auxílio, apoio ou suporte à decisão de investimento neste tipo de sistemas. A aplicação foi desenvolvida tendo por base diversos modelos matemáticos, propostos por diferentes autores, os quais, descrevem o desempenho individual de cada tecnologia. A Ferramenta informática foi elaborada em ambiente MatLab.
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Calle, Sigüencia John Ignacio. "Integración de sistemas solares térmicos eficientes para obtener agua caliente sanitaria y disminuir la contaminación ambiental en el cantón Cuenca." Doctoral thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018. https://hdl.handle.net/20.500.12672/8239.
Full textAbstract:
Publicación a texto completo no autorizada por el autorDetermina la factibilidad de implementación de calentadores solares para obtener Agua Caliente Sanitaria (ACS) en el Ecuador, en la provincia del Azuay, en el cantón Cuenca, con el fin de disminuir la contaminación ambiental provocada por el uso de combustibles fósiles. El proyecto considera la implementación de una red meteorológica y toma de datos de radiación solar global en 16 puntos ubicados zonas pobladas del cantón durante los años 2014 y 2015, posteriormente a través de un trabajo de campo se realiza un diagnóstico para establecer cuáles son los sistemas que actualmente se utilizan para obtener ACS, también se emplazan dos calentadores solares de tubos de vacío para producción de ACS y se caracterizan con sus ecuaciones correspondientes; con los datos de radiación medidos se modela aplicando las ecuaciones y se establece la factibilidad de implementación en función de la energía solar medida; finalmente se realiza una comparación para determinar cuál sería la disminución de emisiones de CO2 si se realizara la implementación. Los resultados obtenidos indican que el 82% de familias utiliza ACS y de estas el 90% utilizan sistemas a base de GLP, que el 44% de la demanda de energía para obtener ACS puede ser cubierta con energía solar por lo que se deben utilizar sistemas auxiliares para garantizar un abastecimiento constante y que con la implementación se lograría reducir 108 537 Tn eq. CO2. También se determina que utilizar calentadores híbridos de tubos de vacío con tubo de calor y GLP que se consideran los más eficientes en la situación actual económicamente no son rentables debido al subsidio del GLP, pero si este subsidio se elimina el sistema sería competitivo con el calentador de paso a gas que actualmente es el más popular en el Ecuador, generando la ventaja de disminuir la contaminación ambiental.
Tesis
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Rojas, Viada Manuel Gabriel. "Diseño básico y análisis de pre factibilidad de sistemas solares térmicos híbridos de gran envergadura para aplicación industrial, de potencias mayores a 2 MWt." Tesis, Universidad de Chile, 2013. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/113829.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoEn Chile y el mundo alrededor de un 50% de la energía consumida en la industria se obtiene de derivados del petróleo. Los sistemas solares térmicos híbridos (SSTH) constituyen una posibilidad viable de ahorro de combusti-bles y disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero (GI). El objetivo de este proyecto es desarrollar soluciones de SSTH que integren bombas de calor geotérmicas (BCG) y/o sistemas de almacenamiento tér-mico (SAT) para instalaciones de gran envergadura. Específicamente: i) Generar estudios a nivel de perfil para desarrollar soluciones de SSTH para potenicias de 2 a 60 MWt; ii) Desarrollar el diseño conceptual y básico de las soluciones; iii) Evaluar a nivel preliminar los SSTH pre ingeniados. Innovatec Ltda. ha proporcionado el diseño básico de una instalación SSTH para una planta de SX-EW en el Norte chileno. Éste es el diseño base para esta memoria y consiste en un campo solar que aporta calor, en serie con una caldera, al electrolito rico previo a la electroobtención. Las tecnologías consideradas para la evaluación son: colectores planos (FPC), cilíndro parabólicos (PTC), Lineal Fresnel (LFC), campo de helióstatos (HFC), SAT en agua y BCG con intercambiador geotérmico vertical y loop cerrado. Para el desarrollo del proyecto se emplea la siguiente metodología: i) Crea-ción de una base de datos de tecnologías; ii) Desarrollar las metodologías de calculo para el dimensionamiento, eficiencias y pérdidas de los equipos; iii) Desarrollo de una metodología de integración de los sistemas térmicos; iv) Balance térmico de los SSTH, y v) Evaluación técnica y económica de las soluciones. Un SSTH factible debe cumplir las condiciones: a) VAN posi-tivo; b) Ahorro en emisiones de CO2 positivo, y c) TIR > 12%. La evaluación técnica económica de los SSTH revela que: i) en general la mejor solución es integrar SSTH con SAT; ii) Hasta 5 MWt todas las tecnolo-gías solares son competitivas entre ellas a nivel de perfil; iii) Sobre 5 MWt las soluciones más rentables son con LFC o PTC y SAT; iv) la solución que máximiza el ahorro de emisiones de CO2 es SSTH con HFC y SAT, con 80% de ahorro, y vi) no se recomienda la aplicación de BCG, debido al alto con-sumo eléctrico.
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Fonseca, Ruben Miguel Conde. "Análise técnica e ambiental da produção de AQS: caso de estudo." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2016. http://hdl.handle.net/10773/18351.
Full textAbstract:
Mestrado em Sistemas Energéticos SustentáveisO aproveitamento de energia solar apresenta desafios técnicos, custos económicos e ambientais que importa racionalizar. Os objetivos deste trabalho são a realização uma avaliação técnica, ambiental e económica de produção de água quente sanitária (AQS) a partir de um caso de estudo. O método de trabalho utilizado obedeceu a uma metodologia top-down, ou seja, a partir da observação da realidade de uma instalação de produção doméstica de água quente sanitária que inclui um conjunto de dispositivos de aquecimento baseado em painéis solares térmicos e caldeira de apoio a gás. Para o efeito, numa habitação foi monitorizada ao longo do ano quer a utilização água quente quer de utilização de gás combustível, quer as condições de irradiação solar, temperaturas da instalação. Para a avaliação económica e ambiental do sistema, foi realizado o inventário do material e equipamento instalado bem como dos respetivos custos de aquisição e incidências ambientais. Para efeitos de análise, os investimentos realizados foram considerados sob quatro conjuntos de equipamentos: A - Painéis solares e acessórios, B - Dispositivo de distribuição de água quente solar, C – Dispositivos adicionais (filtração de AFS, bomba recirculadora, válvulas para utilização de água quente em MLR e MLL) e D - Dispositivo de aquecimento de água de reforço/alternativo. De modo avaliar o interesse económico e ambiental do sistema de AQS, criaram-se cinco projetos (R1, R2, R3, R4 e R5) cada um dos quais tendo em conta diferentes perspetivas de análise. A análise económica dos diferentes projetos foi realizada numa base anual e para um horizonte temporal de 15 anos, recorrendo a um modelo de análise económica de projetos baseado na ótica do utilizador/consumidor, (excluindo amortizações e impostos que não o IVA), tendo sido escolhido como critério o Valor Atualizado Líquido (VAL), tendo em conta os custos de investimento, os custos operatórios e, quando aplicável, as poupanças previstas. A análise técnica mostrou a necessidade de cobrir os painéis durantes os períodos de maior radiação solar e ausência de utilização (férias de verão), a afinação de set-point de temperatura, a melhoria do posicionamento do depósito de acumulação de água quente. Os resultados da análise económica permitiram concluir que o investimento em painéis solares só é vantajoso desde que a duração do projeto seja cerca de 20 anos, que pode ser vantajoso a recuperação de água de desperdício de AQS e a utilização de água quente para alimentação às máquinas de lavar loiça e roupa. Os resultados da análise ambiental permitiram concluir que o projeto com maior pegada de carbono é o que resulta da utilização exclusiva de gás butano, sendo que os projectos envolvendo a energia solar térmica apresentam benefícios ambientais significativos em resultado das poupanças de electricidade, gás e água.
The use of solar energy presents technical challenges, economic and environmental costs that need to be rationalized. The objectives of this work are to carry out a technical, environmental and economic evaluation of the use of domestic hot water (DHW) from a case study. The work method used was based on a top-down analysis, that is, from the observation of the reality of a domestic hot water installation that includes a set of heating devices based on thermal solar panels and butane gas boiler. For this purpose, a dwelling was monitored throughout the year using both hot water and the use of combustible gas, as well as solar irradiation conditions and installation temperatures. For the economic and environmental evaluation of the system, an inventory of the equipment was carried out, as well as their acquisition costs and environmental impacts. For analysis purposes, the investments made were considered under four sets of equipment: A - Solar panels and accessories, B - Solar hot water distribution device, C - Additional devices (AFS filtration, recirculating pump, valves for hot water use in washing machines) and D - alternate water heating device. In order to evaluate the economic and environmental interest of the DHW system, five projects (R1, R2, R3, R4 and R5) were created, each taking into account different analysis perspectives. The economic analysis of the different projects was carried out on an annual basis for a 15-year time horizon, using a model of economic analysis of projects based on the user / consumer perspective (excluding depreciation and taxes other than VAT). Taking into account the investment costs, the operating costs and, when applicable, the expected savings. The technical analysis showed the need to cover the panels during periods of higher solar radiation and absence of user (summer vacation), set-point temperature tuning, improved positioning of the hot water storage tank. The results of the economic analysis have led to the conclusion that investment in solar panels is only advantageous if the duration of the project is about 20 years, which may be advantageous for the recovery of waste water and the use of hot water for feeding to the washing machines. The results of the environmental analysis allowed to conclude that the project with the highest carbon footprint results of the exclusive use of butane gas, and the projects involving solar thermal heat have significant benefits as a result of the savings of gas and water
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Cataldo, Escobar José Tomás. "Diagnóstico del comportamiento de dos sistemas solares térmicos orientados a la generación de agua caliente sanitaria en viviendas sociales mediante el programa de protección al patrimonio familiar: Aplicación en la Región Metropolitana." Tesis, Universidad de Chile, 2018. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/152151.
Full textAbstract:
Ingeniero CivilLas estándares mínimos de bienestar en la sociedad actual, comprenden el uso de agua caliente sanitaria en diversas actividades. Es por ello, que se hace imprescindible buscar alternativas para poder abastecer la mayor cantidad de hogares con este recurso a lo largo del territorio nacional. Sin duda alguna, una tecnología que ya lleva años en el mercado y ha alcanzado cierta madurez que se ve reflejada en sus costos y rendimientos, son los Sistemas Solares Térmicos. Existe un subsidio impulsado por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo, la cual ayuda a la gente a realizar este tipo de instalaciones en sus viviendas, a un precio bastante asequible. Se conoce como "Programa de Protección al Patrimonio Familiar". A través de esta investigación, se pretende indagar sobre los procedimientos que involucran a esta iniciativa, y para ello se realiza un análisis del comportamiento real de dos de estos sistemas ubicados en la Región Metropolitana. Para ello, se debieron realizar pequeñas intervenciones en los hogares,obteniéndose los datos necesarios para realizar un estudio de carácter cualitativo y energético. La contribución solar entregada por el sistema de tubos al vacío, genero importantes ahorros en la economía de esa familia, alcanzando temperaturas de servicio bastante elevadas. La contribución solar alcanzada en los meses de monitoreo, correspondieron a 66 y 89\%. Para el caso del sistema de placa plana, los valores alcanzados corresponden a 37 y 51\%. Factores asociados a la instalación propiamente tal, son determinantes en los rendimientos de los sistemas. Orientación, inclinación y materialidad de los componentes son algunas de las variables influyentes a la hora de obtener las contribuciones energéticas. Por otro lado, la tecnología del sistema de captación es el parámetro de mayor relevancia, a la hora de caracterizar el rendimiento de una instalación solar térmica.
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Achy, Acbal Rucas Andrade. "Sistema mecatrônico para a avaliação comparativa da eficiência térmica de coletores solares térmicos planos." Universidade Federal da Bahia. Escola Politécnica/Instituto de Matemática, 2011. http://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/18728.
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Neste trabalho foi desenvolvida uma plataforma experimental, de baixo custo, para o teste comparativo de coletores solares térmicos. A validação da plataforma de teste foi feita caracterizando seis colares solares térmicos, sendo quatro coletores solares fabricados a partir de resíduos industriais e duas placas solares comerciais. A bancada experimental é constituída por um sistema mecânico, um sistema hidráulico, circuitos eletrônicos de condicionamento de sinais de sensores de temperatura, do tipo PT100, e um sistema de aquisição e transmissão de dados utilizando o microcontrolador PIC 18F4550. Este último sistema se comunica com um computador pessoal via RS-485. Os testes para a validação do sistema experimental foram realizados no terraço do Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia. Nos coletores de teste foram instalados dois sensores de temperatura, um na região de entrada da água fria e outro na região de saída de água aquecida. Um radiômetro CMP-3 de fabricação Kipp&Zonen e um anemômetro METEO-DIGIT I da marca Lambrecht completam a plataforma experimental. Estes dois instrumentos servem respectivamente para a determinação da irradiação solar e da velocidade do vento. Na plataforma é possível realizar os seguintes testes de caracterização de painéis foto-térmicos: (a) determinação da temperatura máxima atingida, (b) determinação do coeficiente térmico, (c) medida da constante de tempo e (d) determinação da eficiência térmica. Os resultados dos experimentos realizados na plataforma experimental (determinação da temperatura máxima) mostraram que três coletores se destacavam em eficiência. Nos testes seguintes (determinação da constante de tempo e determinação da eficiência máxima e instantânea) o coletor solar que obteve o menor tempo de resposta e a maior eficiência foi o coletor comercial fabricado pelo processo Y (PY). Entretanto, o coletor com a formulação contendo 9,0% de resíduo tipo C, fabricado pelo processo PX, apresentou eficiência similar a da placa comercial. O coletor com 5,0% de resíduo tipo A, por outro lado, apresentou eficiência 10% inferior a da placa comercial. Os resultados obtidos neste trabalho são bastante animadores quanto ao potencial do uso de resíduos absorsores para melhorar a eficiência térmica de coletores solares plásticos.
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Pansanato, Cristiano. "Análise experimental do desempenho térmico de um sistema acoplado de coletores solares planos /." Bauru, 2016. http://hdl.handle.net/11449/148010.
Full textAbstract:
Orientador: Vicente Luiz ScalonBanca: Ismael de Marchi Neto
Banca: Geraldo Luiz Palma
Resumo: A busca mundial for fontes de energia que garantam um crescimento sustentável tem marcado o século XXI. Nesse cenário, o Brasil é beneficiado, com diversas fontes de energias viáveis nas condições atuais e outras promissoras num cenário de médio e longo prazo. A utilização da energia solar convertida em energia térmica ou elétrica apresenta-se como uma destas alternativas. Explorar a energia solar de forma viável economicamente e melhorar a eficiência de captação e transformação são os grandes desafios que se apresentam. Neste contexto, este estudo se propôs a analisar experimentalmente o desempenho de um Sistema Acoplado, composto por coletores planos com e sem cobertura. O objetivo é reduzir o custo de implantação de um sistema de aquecimento, uma vez que o os coletores sem cobertura são mais baratos. Além disso, dependendo das características de implantação, é ainda possível aumentar a eficiência global do sistema através de um pré-aquecimento da água no coletor sem cobertura, aproveitando a maior eficiência térmica para temperaturas de operação próximas a do ambiente. Para estudo do Sistema Acoplado, um outro sistema composto apenas por coletores com cobertura foi montado e denominado Sistema Simples. Desta forma, com os dois aparatos montados e devidamente instrumentados foi possível obter resultados para as mesmas condições ambientais de teste. Assim, diversos esquemas de controle também puderam ser testados e analisados tanto na operação do Sistema Acoplado como do Sis... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The global search for energy sources that ensure sustainable growth has market the 21 st century. In this scenario, Brazil is benefited, with several viable sources of energy under current conditions and other promising sources in a medium and long-term scenario. The use of solar energy converted into thermal or electric ones presents itself as one of these alternatives. Using solar energy in a cost-effective way and improving the performance for capturing and transforming are the major challenges nowadays. In this content, this study proposed to analyze experimentally the performance of a Coupled System, composed by glazed and unglazed flat collectors. The purpose of this system is to reduce the installation costs of a heating system, since the unglazed collectors are less expensive. In addition, depending on its implementation chareacteristics, it is possible to increase the overall eficiency of the system by preheating the water in an unglazed collector, taking advantage of its higher thermal efficiency at nearby operating and ambient temperatures. For analysis of Coupled System, another system composed only of glazed collectors was assembled and denominated as Simple System. In this way, with the two devices mounted and instrumented some results can be obtained for the same environmental test conditions. Thus, several control schemes could also be tested and analyzed in the operation of both systems. Comparative results evaluating the output conditions, useful and stored energy and thermal performances are presented and compared for the systems
Mestre
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Hinojosa, Espinosa Juan Francisco. "Simulación y Análisis del Sistema Solar Térmico de una Vivienda Energéticamente Eficiente." Tesis, Universidad de Chile, 2011. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/104202.
Full textAbstract:
El presente trabajo de título tiene como objetivo general estudiar, por medio de la experimentación y simulación, el circuito primario del Sistema Solar Térmico (SST) instalado en una vivienda energéticamente eficiente. Para realizar el estudio experimental se registran variables relevantes del SST que permiten, en base a cálculos energéticos, caracterizar su funcionamiento. Luego, realizando un análisis detallado de los equipos y registros, se utiliza el software TRNSYS para generar un modelo computacional que se ajuste al comportamiento real del sistema. Los objetivos de este modelo son conocer cómo se desenvuelve el sistema durante el año y explorar cambios no invasivos que permitan mejorar su rendimiento.
Los cálculos realizados con la información del registro de datos indican que el sistema presenta un rendimiento del 26%, aportando 123,08 [kWh] durante la semana de medición. De esta misma forma, la situación simulada corresponde a un rendimiento del 24%, aportando un total de 111,3 [kWh] semanales. Esto indica que el modelo posee un error relativo menor al 10% en la aproximación del comportamiento de la vivienda. Por otro lado, al proceder con la simulación anual del sistema se obtiene un rendimiento de un 42%, lo que significa un aporte anual de 7642,5 [kWh]. Este aporte en energía renovable evita la emisión de 1,6 toneladas de CO2 anuales.
En relación a las modificaciones que se pueden realizar para mejorar el rendimiento, se procedió identificando los puntos más sensibles del SST en base a los resultados detallados del registro, resolviendo cómo actuar frente a ellos para optimizar el funcionamiento del sistema. En este contexto, se identificó como uno de los puntos más críticos al sistema de control, al cual se le aplicaron cambios que significaron un incremento en el rendimiento desde un 24% a un 26%, implicando un aumento en el aporte solar del orden de 10 [kWh] durante la semana de simulación.
Gracias a los resultados obtenidos se concluye principalmente que es posible utilizar el registro de datos y la simulación computacional para estudiar el comportamiento de un sistema existente, proponiendo soluciones que mejoren su desempeño en base a la simulación de distintos escenarios. De esta forma, se posee la capacidad de evaluar en el corto plazo una gran cantidad de soluciones con un elevado nivel de representatividad, existiendo la posibilidad de escoger la que más se ajuste a las necesidades del sistema en estudio.
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Ribeiro, Agostinho Sampaio. "Comportamento térmico de sistemas solares passivos usando PCMs." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2012. http://hdl.handle.net/10773/10050.
Full textAbstract:
Mestrado em Sistemas Energéticos SustentáveisOs materiais de mudança de fase, mais conhecidos como PCMs, usados como suplementos nos elementos construtivos de edifícios quer de construção convencional quer de construção sustentável, constituem uma ótima solução para a redução dos gastos energéticos, mantendo um nível razoável de conforto térmico. Este estudo pretende avaliar os seus potenciais ao nível nacional. Começou-se por efetuar várias pesquisas bibliográficas, nomeadamente; os tipos de PCMs existentes, os diferentes modos de aquecimentos naturais que são utilizados nos edifícios de construção solar passiva, e os locais à selecionar para o presente estudo. Após ter sido abordada a revisão e a seleção destes conjuntos de dados, analisaram-se vários parâmetros necessários à realização de ensaios, à serem efetuados numa “célula-de-teste”, com recurso a um programa de simulação que permite avaliar o consumo energético. A simulação foi realizada com auxílio de um método que procura reduzir os tempos de ensaio.
The phase change materials, also known as PCMs, used as supplements on the building’s constructive elements whether for both conventional or sustainable construction, provide an optimal solution of reducing energy consumption within reasonable limits for thermal comfort. The aim of this study is to evaluate the PCM’s potential at the national level. This work began with several bibliographical researches, namely, the different types of existing PCMs, the different means of natural warming used on the passive solar building designs, and the appropriate places to be chosen for this study. After the bibliographic review revision and the data set selection were made, several parameters were analysed in order to be implemented in a cell test with a simulation program that calculates the energy consumption. The simulation was realized with the help of a method that shortened the test’s duration.
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Reis, Renato Candido. "Análise do efeito da convecção forçada para resfriamento de sistema térmico fotovoltaico /." Ilha Solteira, 2020. http://hdl.handle.net/11449/192697.
Full textAbstract:
Orientador: Elaine Maria CardosoResumo: O presente trabalho consistiu na análise teórica e experimental de um sistema híbrido PVT - fotovoltaico/térmico. Este consiste de um painel fotovoltaico (PV), com sistema de rastreamento, para aproveitar a radiação solar direta e difusa, e de um sistema d e resfriamento por convecção forçada acoplado, permitindo gerar eletricidade e calor em um único processo além de reduzir a temperatura de operação de um painel solar fotovoltaico comercial e, assim, melhorar sua eficiência energética. O módulo PV está instalado na região noroeste do estado de São Paulo. O conjunto experimental possui um sistema de rastreamento solar azimutal de eixo simples; a tensão e a corrente de saída do painel foram medidas para quantificar a potência produzida levando em consideração diferentes condições de operação. Todos os testes foram realizados in loco usando um painel fotovoltaico comercial, sempre levando em consideração as condições meteorológicas do dia. O rastreamento solar aumenta em 45,5% a energia gerada para um dia do mês de junho em relação a um sistema fixo. O painel fotovoltaico com a parte posterior isolada termicamente opera em condições 15 °C a 20 °C mais quente que um painel não isolado, o que implica em perdas energéticas da ordem de 7,6%. O trocador de calor tipo serpentina, com uso de água deionizada, não mostrou desempenho satisfatório ao resfriar o módulo fotovoltaico devido à significativa resistência térmica de contato com a face posterior do módulo. A análise teórica apre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The present work consisted of a theoretical and experimental analysis of a hybrid PVT – photovoltaic/thermal system. This system consisted of a photovoltaic (PV) panel with a solar tracking system to take advantage of direct and diffuse solar radiation and a forced convection cooling system. This allows the generation of electricity and useful heat in a single process in addition to reducing the operating temperature of a commercial photovoltaic solar panel and thus improves its energy efficiency. The PV module is installed in the northwest region of the state of São Paulo. The experimental apparatus had a single axis, azimuth solar tracking system; the output voltage and current of the panel were measured to quantify the power produced taking into account different operating conditions. All tests were carried out in loco using a commercial photovoltaic panel, always taking into account the weather conditions of the day. Solar tracking increases the energy generated by one day of the month by 45.5% compared to a fixed system. The temperature of the module with a thermally insulated back sheet was 15° C to 20° C hotter than a non-insulated panel, which implies energy losses of the order of 7.6%. The serpentine type heat exchanger, using deionized water, did not show satisfactory performance when cooling the photovoltaic module due to the significant thermal resistance of contact with the rear face of the module. Theoretical analysis showed errors of less than 10% compared to t... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Almeida, Carlos Eduardo Freire d’. "Análise comparativa do sistema solar termodinâmico vs. sistema solar térmico." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2016. http://hdl.handle.net/10773/21199.
Full textAbstract:
Mestrado em Sistemas Energéticos SustentáveisCom este trabalho pretende-se comparar energética e financeiramente o sistema solar térmico e o sistema solar termodinâmico aplicados para captura de energia solar em sistema de água quente sanitária. Para isso comparou-se, a partir do software Retscreen e EcoREN, o desempenho e performance de cada sistema, que depende em muito da temperatura do ar e da radiação incidente local, para três cidades portuguesas: Bragança, Coimbra e Faro. Daí foi possível percecionar o fluxo de caixa anual de cada sistema solar em relação a um sistema de referência (termoacumulador elétrico), e obtiveram-se os dados financeiros que demonstram a viabilidade de cada projeto e auxiliam na escolha do sistema solar mais adequado a implementar em cada uma das cidades referenciadas. Os resultados obtidos indicam que o sistema solar térmico está mais dependente da radiação, e, portanto, tem maior oscilação da fração solar ao longo do ano, e do local (Bragança 55 %, Coimbra 61 % e Faro 68 %). Já no sistema solar termodinâmico, a fração solar obtida é relativamente constante, mantendo-se a cerca de 65%, independentemente da localização, sendo compensado por um maior trabalho e consumo elétrico por parte do compressor em períodos de menor eficiência térmica. Em termos financeiros o sistema solar térmico apresentou payback inferior para Coimbra e Faro, tal como um maior fluxo de caixa, pois o sistema solar termodinâmico tem custos extra associados ao compressor.
The aim of this work is to make an energy and financial comparison between a solar thermal system and a thermodynamic solar system, when applied as a domestic hot water heater. With the support of Retscreen and EcoREN software, was modeled the performance of each system, which are mainly affected by air temperature and incident solar radiation. The study was conducted for three portuguese cities: Bragança, Coimbra and Faro. Therefore, it was possible to compare the cashflow of different systems relative to a reference technology (electric thermal accumulator). The financial data in particular was key in determining the viability of each solar system and may work as a support in the decision making for the most suitable solar system which should be implemented in each of the studied cities. The obtained results show that the solar thermal system is more dependent of the radiation, therefore there is a major swing of the solar fraction throughout the year, and the location (Bragança 55 %, Coimbra, 61 % and Faro 68 %). As for the thermodynamic solar system, the solar fraction is relatively constant, around 65 %, no matter the location, although more work is required from the compressor. As for the financial aspect, with the solar thermal system the payback is lower for Coimbra and Faro, and also have higher cashflow, because the thermodynamic solar system has extra costs with the compressor
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Friedman, Ramírez Daniel Iván. "Sistema de concentración solar Fresnel para aplicaciones solares a escala comunitaria: Evaluación de prototipo." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/145345.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil EléctricoEl aumento en las aplicaciones de energías renovables y la proliferación de tecnologías complejas a escala individual utilizando placas de desarrollo como Arduino ha promovido una cultura de comunidad de desarrollo abierto. En el ámbito de energía solar permite la implementación de sistemas de seguimiento solar. Esto mejora significativamente el rendimiento de tecnologías solares desde paneles fotovoltaicos a calefactores de agua. La investigación preliminar del trabajo resulta en el estudio de un proyecto de una impresora solar 3D que utiliza un lente Fresnel para concentrar la radiación del sol. Esto se puede utilizar en aplicaciones que requieren alta temperatura. Se busca estudiar el rendimiento de un lente de escala individual. Se realiza el diseño y construcción de una estructura para montar el Fresnel. Al ser una tecnología de concentración requiere seguimiento solar para permanecer perpendicular a la radiación del sol. La temperatura en el foco se mide para determinar las aplicaciones posibles, resultando en una temperatura máxima de 690 [°C] durante el mes de diciembre. En el foco se concentra la radiación solar 246 veces. Esto resulta en un rango de operación teórico de 340 a 570 [°C] para aplicaciones útiles y un máximo teórico de 755 [°C]. Respecto a la implementación de una impresora solar con el lente se requiere aumentar la concentración y modificar la estructura para permitir una plataforma móvil en el foco. Existen aplicaciones viables en ámbitos de minería artesanal de oro o cocinas solares de escala familiar. El prototipo requiere trabajo adicional para obtener un sistema de seguimiento más robusto capaz de operar sin mantenimiento constante.
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Ponce, Toro Vicente Pablo. "Construcción y modelamiento analítico de un acumulador térmico para sistema de calefacción solar activo." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/139758.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoEl presente trabajo es motivado por la búsqueda personal del estudiante por darle un sentido social y amigable con el medio, a su carrera de Ingeniería Civil Mecánica. Es así como se comienza la búsqueda de una localidad que tenga una necesidad que se pueda suplir con los recursos naturales de la misma. Así se llega a Huatacondo, pueblo que tiene carencia de abastecimiento energético pero que al mismo tiempo tiene abundancia de recurso solar. Además de esto ya se ha iniciado un proyecto para autosustentar energéticamente esta localidad mediante fuentes renovables, por lo que resulta el lugar ideal para situar el presente trabajo de título. La solución energética que se desarrolla en este trabajo de título es un sistema de calefacción solar activo, lo cual consiste en un sistema que capta y almacena la energía del sol durante el día para en la noche utilizar esta energía en calefaccionar una vivienda. De esta forma se busca modelar un sistema de calefacción solar para sentar las bases de la construcción del acumulador térmico, uno de los componentes principales del sistema. Finalmente se realizan pruebas experimentales sobre el acumulador construido para corroborar su funcionamiento. Para esto se comprende en detalle trabajos anteriores relativos a este sistema de calefacción y bibliografía pertinente. Con esto el estudiante es capaz de modelar los aspectos importantes del sistema y dimensionar el acumulador de calor. Luego de esto se pasa a la construcción y diseño de experimentos junto con su respectiva instrumentación, para finalmente realizar pruebas experimentales preliminares. Los resultados de los experimentos indican que la instrumentación utilizada es funcional y que el acumulador funciona de forma razonable, pudiendo llegar hasta cerca de un tercio de la carga térmica deseada bajo las condiciones de laboratorio y con ciertas consideraciones que se deben verificar. Estas condiciones de laboratorio son alcanzables en el funcionamiento in situ del acumulador en un futuro próximo si se avanza en la tecnología del colector solar de aire. Sin embargo, la instrumentación utilizada no es suficiente para dar valores más específicos sobre el funcionamiento del acumulador.
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Tavares, Márcia Cristina Pereira. "Sistemas solares passivos na arquitectura em Portugal - Os envidraçados nos edifícios residenciais em Lisboa." Doctoral thesis, Faculdade de Arquitectura, 2012. http://hdl.handle.net/10400.5/6080.
Full textAbstract:
Tese de Doutoramento em Arquitectura, especialidade em Tecnologias da Arquitectura.O presente estudo procura, para edifícios com grandes áreas de vãos envidraçados, disponibilizar informação relativa às questões de conforto e de consumo de energia para aquecimento e arrefecimento, com particular ênfase em fracções de edifícios residenciais localizados num clima temperado, onde co-existem as duas estações bem diferenciadas tendo-se, neste trabalho, optado por seleccionar edifícios situados na localidade de Lisboa. Tendo em conta, o aumento crescente das áreas de envidraçados em edifícios residenciais, frequentemente superiores a 60% da área das fachadas em que estão inseridos, torna-se de extrema importância avaliar a influência de tais opções arquitectónicas no binómio conforto térmico-energia. Para o efeito, foi seleccionado um conjunto de unidades habitacionais no parque edificado lisboeta, em que a um dos critérios que presidiu à selecção dos mesmos diz respeito à dimensão da área de vãos. Além deste critério, optou-se também por o universo de estudo ser balizado pela entrada em vigor da primeira Regulamentação Térmica dos Edifícios em Portugal, RCCTE, Decreto de Lei 40/90 de 6 de Fevereiro, em que apenas os edifícios construídos depois de 1990 foram objecto de estudo. No conjunto seleccionado, 22 fracções, foram levadas a cabo monitorizações, entre 2007 e 2009, nas estações de Verão e de Inverno, conducentes à avaliação das condições interiores em termos da temperatura do ar e humidade relativa, num total de quatro campanhas experimentais. Com base nos resultados das diversas campanhas de monitorização, e levantamento dimensional e construtivo, foram construídos no software de simulação térmica EnerguPlus (E+) modelos detalhados e simplificados à semelhança das unidades monitorizadas, de forma a ter sido considerado neste processo as características de cada unidade habitacional e as condições em que foram monitorizadas. Por fim, foi ainda possível definir e calibrar dois modelos tipológicos capazes de responder e representar um universo mais alargado de soluções: Modelo1 com uma única face exposta e Modelo 2 com duas faces expostas opostas. Com base nas monitorizações, construção dos modelos e respectiva calibração, foi possível identificar os efeitos e influências de alguns parâmetros no comportamento térmico de fracções com tais características de envidraçados, embora numa fase inicial do trabalho, não tivessem sido extensivamente explorados. Os modelos simplificados foram utilizados para o desenvolvimento de uma Matriz de soluções e estudos decorrentes, sendo as soluções presentes na Matriz resultantes de diversas combinações entre os elementos constituintes de um sistema passivo de fácil integração num edifício: sistema de ganho directo. As opções da Matriz, foram obtidas a partir da combinação entre os elementos de captação (envolvente não-opaca: envidraçados), armazenamento/amortecimento e retenção (envolvente opaca: massa térmica e isolamento térmico). Para cada elemento da Matriz foram ainda submetidas variações ao nível de: orientação, localização no edifício e estratégias de dissipação de calor - ventilação natural. Partindo de uma abordagem experimental/numérica foi possível concretizar os objectivos do estudo, e verificar quais são de facto as possibilidades de se obter condições interiores de temperatura que conduzam a menores valores de necessidades de energia para obtenção das condições de conforto térmico, bem como avaliar a influência dos parâmetros contemplados na Matriz (correlacionados com intenções de projecto). Procura-se deste modo contribuir para a tomada de decisões ainda numa fase inicial de projecto, sendo sempre disponibilizados dados quantitativos e qualitativos de desempenho nas principais estações do ano (temperatura e necessidades energéticas) e de forma integrada em termos anuais.
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Pérez, Viveros Ismael Agustín. "Ley de escalamiento de costo-capacidad para plantas CSP de colectores parabólicos con sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/145395.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoEl presente trabajo tiene por objetivo general desarrollar la ley de escalamiento de costo-capacidad de las plantas CSP (Concentrated Solar Power) de colectores solares cilindro parabólicos, considerando un sistema de almacenamiento térmico de tipo termoclino. Esta ley de escalamiento entrega información respecto a cómo se relaciona el costo físico de una planta CSP, con su capacidad. El trabajo se realiza en el marco de plantas de generación CSP de alta entalpía, cuyos recursos provienen de la radiación solar, usando colectores solares cilindro parabólicos para la recolección de la energía. La metodología consiste en realizar en primera instancia una revisión bibliográfica de plantas CSP de colectores parabólicos y del sistema de almacenamiento térmico de doble estanque, para así determinar una ley de escalamiento preliminar. Luego, se realiza un dimensionamiento del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino. Posteriormente este dimensionamiento es validado mediante una simulación computacional llevada a cabo en el módulo FLUENT de Ansys, la cual entrega el valor del rendimiento energético del estanque termoclino para cada caso estudiado. Con el dimensionamiento definido y la ley de escalamiento del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino determinada, se encuentran los costos del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino para cada planta CSP estudiada en la revisión bibliográfica. Finalmente se obtiene la ley de escalamiento definitiva, la cual determina la relación entre el costo físico y capacidad de plantas CSP de colectores parabólicos con sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino. Como principales resultados se obtiene que: i) El exponente de escalamiento preliminar es de 0,7976 ii) El rendimiento energético del estanque termoclino varía entre 0,916 y 0,975, dependiendo del caso estudiado y de la razón de aspecto del estanque. iii) El exponente de escalamiento definitivo es de 0,7892 Finalmente, se concluye que la tecnología del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino ofrece una leve mejoría en las economías de escala de las plantas CSP estudiadas, no obstante se justifica el uso de esta tecnología respecto a la opción de doble estanque.
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Pansanato, Cristiano [UNESP]. "Análise experimental do desempenho térmico de um sistema acoplado de coletores solares planos." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2016. http://hdl.handle.net/11449/148010.
Full textAbstract:
Submitted by CRISTIANO PANSANATO null (pansanato.cristiano@gmail.com) on 2017-01-12T21:03:45Z
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Cristiano Pansanato - Dissertação de Mestrado - 2016.pdf: 4251034 bytes, checksum: f23b5995e15e89e575b69d4b742fb372 (MD5)Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-16T18:33:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pansanato_c_me_bauru.pdf: 4251034 bytes, checksum: f23b5995e15e89e575b69d4b742fb372 (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A busca mundial for fontes de energia que garantam um crescimento sustentável tem marcado o século XXI. Nesse cenário, o Brasil é beneficiado, com diversas fontes de energias viáveis nas condições atuais e outras promissoras num cenário de médio e longo prazo. A utilização da energia solar convertida em energia térmica ou elétrica apresenta-se como uma destas alternativas. Explorar a energia solar de forma viável economicamente e melhorar a eficiência de captação e transformação são os grandes desafios que se apresentam. Neste contexto, este estudo se propôs a analisar experimentalmente o desempenho de um Sistema Acoplado, composto por coletores planos com e sem cobertura. O objetivo é reduzir o custo de implantação de um sistema de aquecimento, uma vez que o os coletores sem cobertura são mais baratos. Além disso, dependendo das características de implantação, é ainda possível aumentar a eficiência global do sistema através de um pré-aquecimento da água no coletor sem cobertura, aproveitando a maior eficiência térmica para temperaturas de operação próximas a do ambiente. Para estudo do Sistema Acoplado, um outro sistema composto apenas por coletores com cobertura foi montado e denominado Sistema Simples. Desta forma, com os dois aparatos montados e devidamente instrumentados foi possível obter resultados para as mesmas condições ambientais de teste. Assim, diversos esquemas de controle também puderam ser testados e analisados tanto na operação do Sistema Acoplado como do Sistema Simples. Resultados comparativos avaliando as condições de saída, energia útil e armazenada e eficiências térmicas foram apresentados e comparados para os dois sistemas.
The global search for energy sources that ensure sustainable growth has marked the 21st century. In this scenario, Brazil is benefited, with several viable sources of energy under current conditions and other promising sources in a medium and long-term scenario. The use of solar energy converted into thermal or electric ones presents itself as one of these alternatives. Using solar energy in a cost-effective way and improving the performance for capturing and transforming are the major challenges nowadays. In this context, this study proposed to analyze experimentally the performance of a Coupled System, composed by glazed and unglazed flat collectors. The purpose of this system is to reduce the installation costs of a heating system, since the unglazed collectors are less expensive. In addition, depending on its implementation characteristics, it is possible to increase the overall efficiency of the system by preheating the water in an unglazed collector, taking advantage of its higher thermal efficiency at nearby operating and ambient temperatures. For analysis of Coupled System, another system composed only of glazed collectors was assembled and denominated as Simple System. In this way, with the two devices mounted and instrumented some results can be obtained for the same environmental test conditions. Thus, several control schemes could also be tested and analyzed in the operation of both systems. Comparative results evaluating the output conditions, useful and stored energy and thermal performances are presented and compared for the systems.
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Queiroz, José Aparecido Silva de 1975. "Otimização de um sistema de aquecimento de água com mangueira de polietileno: estudo de caso /." Botucatu, 2016. http://hdl.handle.net/11449/140143.
Full textAbstract:
Orientador: João Francisco EscobedoBanca: Dinival Martins
Banca: Alexandre Dal Pai
Banca: Erico Tadao Teramoto
Banca: Ricardo Molto Pereira
Resumo: O principal objetivo deste estudo é avaliar, com bases em resultados experimentais, um sistema de aquecimento solar constituído de mangueira de polietileno que permite a transferência do calor gerado pela radiação solar direta e/ou difusa (Energia Solar Térmica) para a água. O sistema foi dimensionado para atender a demanda de um Centro de Ressocialização com capacidade para 220 internos. Justifica-se a escolha do tema pelo fato de que consiste em um assunto atual de grande relevância, principalmente porque vive-se uma crise energética em nível mundial. O estudo comprova através de um experimento a viabilidade do aquecedor solar de baixo custo, considerando-se sua aplicabilidade em locais que demanda grande volume de água aquecida para banho. Os resultados demonstraram que o sistema alternativo proposto atendeu de forma eficiente e econômica a demanda solicitada, o que pode ser adotada pelo poder público em qualquer um de seus segmentos que necessite de água aquecida, com objetivo de reduzir custos e contribuir com o sistema energético brasileiro. O sistema foi analisado para atuar em fluxo continuo e fluxo intermitente, ambos objetivando aquecer a água a temperaturas superiores a 37 °C no inverno. Os resultados alcançados atenderam as expectativas coletando grandes volumes, com temperaturas médias acima de 42 °C.
Abstract: The aim of this study is to evaluate, with bases on experimental results, a solar heating system consists of polyethylene hose that allows the transfer of heat generated by direct solar radiation and / or diffuse (Solar Thermal Energy) to the water. The system has been designed to meet the demand of a Rehabilitation Center with a capacity for 220 inmates. Justified the choice of the theme for the fact that consists of a current subject of great importance, especially because it lives in an energy crisis worldwide. The study proves through an experiment the viability of solar heater low cost, considering their applicability in places that demand large volume of heated water for bathing. The results showed that the alternative system proposed met efficiently and economically the requested demand, which can be adopted by the government in any of its segments that need heated water, in order to reduce costs and contribute to the Brazilian energy system. The system was analyzed to operate in continuous flow, intermittent flow, both aiming at heating the water to temperatures above 37 °C in winter. The results achieved met the expectations collecting large volumes, with average temperatures above 42 °C.
Doutor
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Sousa, Joana Teixeira. "Simulação de sistemas solares passivos usando materiais de mudança de fase (PCMs)." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2015. http://hdl.handle.net/10773/15727.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia do AmbienteO gradual consumo de energia primária a nível mundial deu origem a uma crise não só ambiental como também económica, proveniente das limitações das reservas energéticas e do fornecimento. Estas inquietações têm levado a um estudo cada vez mais aprofundado no que concerne à eficiência energética de edifícios. É neste contexto que surge o estudo da aplicação dos materiais de mudança de fase (PCM) na térmica dos edifícios. O presente trabalho consiste no estudo da influência da introdução de materiais de mudança de fase no comportamento térmico de um edifício. Foi analisada uma simulação numérica para um sistema solar passivo de ganho direto, por um programa de simulação designado EXTEND™. Efetuou-se, também, o estudo paramétrico de determinadas propriedades associadas aos materiais de mudança de fase. Após a análise, foi testado o impacto, em termos de conforto, da utilização de materiais de mudança de fase em sistemas solares passivos de ganho direto.
The gradual consumption of primary energy worldwide has led to a crisis not only environmentally but also economically due to limitations of energetic reserves and supply. These concerns have led to an increasingly in-depth study regarding the energetic efficiency of buildings. In this context, the study of application of the phase change material (PCM) in the temperature of buildings comes up. This paper consists of the study of the influence of the introduction of phase change materials in the thermal behavior of a building. A numerical simulation for a direct gain passive solar system was analyzed in a program called EXTEND ™. There was also a parametrical study made on certain properties associated with the phase change material. After the analysis, the impact was tested in terms of comfort of the use of phase change materials in direct gain passive solar systems.
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Souza, Ronaldo Bueno de. "Simulação de um sistema de refrigeração por absorção com energia solar térmica para locais isolados." Universidade do Vale do Rio dos Sinos, 2015. http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/4571.
Full textAbstract:
Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-20T14:17:58Z
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Ronaldo Bueno de Souza.pdf: 1999281 bytes, checksum: 5dd2b3645a9e4750a12f291e30ba6d41 (MD5)Made available in DSpace on 2015-07-20T14:17:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ronaldo Bueno de Souza.pdf: 1999281 bytes, checksum: 5dd2b3645a9e4750a12f291e30ba6d41 (MD5) Previous issue date: 2015-04-07
CYTED - Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo
Este trabalho apresenta o estudo de um sistema de refrigeração por absorção assistido por energia solar térmica com intuito de ser empregado no arrefecimento de uma pousada de ecoturismo localizada em um local remoto, desprovida de conexão à rede elétrica. Para o estudo do sistema proposto foi utilizado o software de simulações TRNSYS, onde em uma etapa inicial do trabalho foi realizada a comparação dos resultados do software com os resultados dos modelos matemáticos dos componentes do sistema de refrigeração. Foi desenvolvido um modelo computacional, para realização de simulações horárias que permitiu a simulação de três configurações de sistemas de refrigeração por absorção, podendo assim determinar a influência dos componentes e parâmetros utilizados no sistema no uso da energia auxiliar e no atendimento da carga térmica. O primeiro modelo é constituído por um sistema onde a água aquecida pelo coletor solar térmico e é armazenada em um reservatório térmico, sendo a mesma utilizada para a alimentação do chiller de absorção. A água gelada produzida pelo chiller é armazenada em outro reservatório térmico onde fica disponível para o consumo. Neste modelo observa-se que com o uso de 120 m² de coletores de tubo evacuado chega-se a índices de atendimento dos consumos superiores a 87 %. O segundo modelo é similar ao primeiro, com a inclusão de um aquecedor auxiliar para a água de alimentação do chiller de absorção. Neste modelo observou-se que com o uso de 120 m² de coletores de placas planas chega-se a um consumo de energia auxiliar inferior a 195 GJ, e com o uso de 120 m² de coletores de tubo evacuado chega-se a um consumo de energia auxiliar inferior a 150 GJ. O terceiro modelo é similar ao segundo, onde foi acrescentado um sistema para utilização da água de arrefecimento do chiller de absorção, para uso no consumo de água quente para banho, nos chuveiros. Neste modelo observa-se que o aproveitamento da água de arrefecimento não afeta o consumo de energia auxiliar, se comparado com o consumo do segundo modelo.
This paper presents the study of a cooling system for absorption assisted by solar energy with a view to be used in the cooling of an ecotourism lodge located in a remote location, devoid of connection to the grid. To study the proposed system was used TRNSYS simulation software, where in an initial work step of comparing software results with the results of mathematical models of the components of the refrigeration system is performed. A computer model was developed to perform simulations slot which simulated three configurations absorption refrigeration systems and can therefore determine the influence of the components and system parameters used in the auxiliary power usage and meet the thermal load. The first model is made up of a system where the water heated by the solar thermal collector and is stored in a thermal storage tank, being the same used for feeding the absorption chiller. The chilled water produced by the chiller is stored in another thermal reservoir where it is available for consumption. In this model it is observed that with the use of 120 m² evacuated tube collectors comes to fuel consumption attendance rates of over 87 %. The second model is similar to the first, with the inclusion of an auxiliary heater to supply water from the absorption chiller. In this model we found that with the use of 120 m² of flat plate collectors comes to an auxiliary power consumption of less than 195 GJ, and with the use of 120 m² evacuated tube collectors we arrive at a consumption of auxiliary power less than 150 GJ. The third model is similar to the second, which was added to a system using the cooling water from absorption chiller for use in the consumption of hot water for baths, showers on. In this model, it is observed that the use of the cooling water does not affect the auxiliary power consumption compared with the consumption of the second model.
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Silveira, Luciano Roberto da. "Modelagem de um secador solar de produtos agrícolas com sistema de armazenagem de energia térmica." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11152/tde-04052016-104517/.
Full textAbstract:
Nos países em desenvolvimento, como o Brasil, a secagem de produtos agrícolas com uso de secador solar representa uma alternativa promissora de baixo custo, reduzindo perdas e agregando valor aos produtos. Porém, devido à natureza periódica da radiação solar e das condições do tempo, nem sempre é viável sua utilização. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi a modelagem de um sistema auxiliar de armazenagem de energia térmica (SAET) em um secador solar, cuja finalidade é armazenar energia durante o dia para ser utilizada conforme necessário. Com base em registros de temperatura e umidade relativa, ambas do ar, de um secador solar, foi feito um estudo da termodinâmica dos processos envolvidos, a fim de propor meios para o dimensionamento do SAET. Foram explorados a estimativa do fluxo de massa de ar no secador, a modelagem da temperatura em função da radiação, e o dimensionamento para diferentes modos de operação do SAET, considerando o sistema ideal. Este dimensionamento tratou tanto do caso de fornecimento contínuo de fluxo de água preaquecida, como de uso de automação para controlar o fluxo. A estimativa de fluxo de ar no secador se aproximou de valores típicos encontrados na literatura. O dimensionamento do sistema, embora considerado ideal, mostra que a utilização do SAET melhora o desempenho do secador, servindo como parâmetro para melhor compreender o comportamento das variáveis durante seu funcionamento.In developing countries such as Brazil, drying of agricultural products by using solar dryer is a promising low cost alternative to reduce losses and add value to products. However, due to periodic behavior of solar radiation and weather conditions, the use of solar drier is not always feasible. The objective of this study is to model an auxiliary thermal energy storage (ATES) in a solar drier, aiming to store energy during the day to be used as needed. Based on both air temperature and relative humidity records of a solar dryer, the thermodynamics of the underlying processes was studied in order to propose means for designing the ATES. It was addressed the estimative of the air mass flow in the dryer, the modeling of the temperature as a function of the radiation, and the designing of the ATES for different modes of operation, considering the optimal system. The designing dealt with both the continuous supply of preheated water flow and the use of automation for controlling the flow. The estimated air flow in the dryer approached typical values found in the literature. The designing of the system, although considered ideal, shows that the use of ATES improves the drying performance, serving as a parameter to better understand the behavior of variables during operation.
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Santos, Guilherme Henrique Sempionato Souza [UNESP]. "Análise numérica de um sistema integrado coletor solar/armazenador térmico." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2007. http://hdl.handle.net/11449/136670.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2016-04-01T17:54:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Previous issue date: 2007-08-10. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:00:20Z : No. of bitstreams: 1
000505772.pdf: 2673100 bytes, checksum: 0b1ec10e248621594ebb61317344d2af (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Este estudo apresenta uma análise numérica dos campos de temperaturas e velocidades d'água durante seu processo de aquecimento via calor sensível no interior de um armazenador térmico cilíndrico, aquecido lateralmente e adiabático em seu topo e base, visando o estudo da condição de operação de um aquecedor de água coletor solar-armazenador integrados (ICSSWH - Integrated Collector-Storage Water Heater). Em uma segunda análise a influência de um defletor interno é estudada pela definição dos campos de velocidades e temperaturas da água. A abordagem numérica é realizada a partir de um modelo bidimensional, transiente, não linear e em coordenadas cilíndricas, discretizada pela técnica de elementos finitos. A construção do modelo é obtida numericamente através de um código computacional desenvolvido em linguagem de programação C. Os resultados numéricos são validados. Análises transientes dos campos de velocidades e temperaturas bem como das temperaturas de mistura e velocidade de carregamento, com e sem parede interna direcionada (defletor interno) são realizadas com a finalidade de estudar a inlfuência da referida parede na convecção livre nessas condições.
This study shows a numerical analysis of the temperature and speed fields of water during the process of heating through sensible heat in the interior of a cylindric thermal storage, heated laterally and with adiabatics top and base, in order to study the operational conditions of an integrated collector-storage solar water heater (ICSSWH). In a second analysis a model with an internal baffle is created and temperature and velocity fields are analysed. The numerical study is done taking into consideration a bidimensional, transient non linear research in cylindric coordenates, discretized by the technique of finite elements. Its solution is obtained numerically through a computational code developed in a C programming language. The numerical results are validated. A transient analysis of the spped and temperature fields so as of the mixing temperatures and the charging speed, with or without the infernal baffle are carried out taking into account the aim of studying the influence of the so called wall in the free convection of those conditions.
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Santos, Guilherme Henrique Sempionato Souza. "Análise numérica de um sistema integrado coletor solar/armazenador térmico /." Bauru : [s.l.], 2007. http://hdl.handle.net/11449/136670.
Full textAbstract:
Orientador: Alcides PadilhaBanca: Vicente Luiz Scalon
Banca: Ricardo Fortes de Miranda
Resumo: Este estudo apresenta uma análise numérica dos campos de temperaturas e velocidades d'água durante seu processo de aquecimento via calor sensível no interior de um armazenador térmico cilíndrico, aquecido lateralmente e adiabático em seu topo e base, visando o estudo da condição de operação de um aquecedor de água coletor solar-armazenador integrados (ICSSWH - Integrated Collector-Storage Water Heater). Em uma segunda análise a influência de um defletor interno é estudada pela definição dos campos de velocidades e temperaturas da água. A abordagem numérica é realizada a partir de um modelo bidimensional, transiente, não linear e em coordenadas cilíndricas, discretizada pela técnica de elementos finitos. A construção do modelo é obtida numericamente através de um código computacional desenvolvido em linguagem de programação C. Os resultados numéricos são validados. Análises transientes dos campos de velocidades e temperaturas bem como das temperaturas de mistura e velocidade de carregamento, com e sem parede interna direcionada (defletor interno) são realizadas com a finalidade de estudar a inlfuência da referida parede na convecção livre nessas condições.
Abstract: This study shows a numerical analysis of the temperature and speed fields of water during the process of heating through sensible heat in the interior of a cylindric thermal storage, heated laterally and with adiabatics top and base, in order to study the operational conditions of an integrated collector-storage solar water heater (ICSSWH). In a second analysis a model with an internal baffle is created and temperature and velocity fields are analysed. The numerical study is done taking into consideration a bidimensional, transient non linear research in cylindric coordenates, discretized by the technique of finite elements. Its solution is obtained numerically through a computational code developed in a C programming language. The numerical results are validated. A transient analysis of the spped and temperature fields so as of the mixing temperatures and the charging speed, with or without the infernal baffle are carried out taking into account the aim of studying the influence of the so called wall in the free convection of those conditions.
Mestre
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Portela, João Carlos Bastos. "Modelação e controlo de um sistema de aquecimento solar térmico." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2011. http://hdl.handle.net/10773/7318.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesA rápida escassez de energia fóssil acarreta consigo o aumento incontornável do custo da sua utilização. Associada tem-se a sensibilização ambiental que incentiva a utilização de energias renováveis em detrimento de energias fósseis. Como resposta, surgem incentivos para a utilização de energias renováveis, através de apoios por parte dos governos, como é o caso da energia solar. Em uso doméstico, uma fatia considerável da energia que é consumida corresponde ao aquecimento de água embora que, em grande parte das casas, o aquecimento continua a ser feito com esquentadores eléctricos ou a gás. O desenvolvimento de modelos de simulação para sistemas solares de aquecimento de água, poder a vir a permitir uma mais rápida evolução das tecnologias associadas ao controlo. Por outro lado, a possibilidade de monitorização e controlo remotos de sistemas deste genero podem também contribuir para a melhoria destes sistemas. E, neste âmbito, que se desenrola esta dissertação, essencialmente no estudo de modelos matemáticos, obtenção de modelos de simulação, estudo de sistemas reais e desenvolvimento de uma plataforma que permita controlo e monitorização remota dos sistemas anteriormente referidos.
The fast shortage of fossil energy carries an unavoidable increase of its usage cost. Nevertheless, environmental issues have been encouraging the usage of renewable energies instead of fossil ones. As a result, encouragments to the usage of renewable energies appears thru governmental support, as it's the case of solar energy. In domestic use, a substantial part of the energy consumption is spent with water heating, however most of the houses still uses electric or gas heaters. The development of water heating solar systems simulation models, can introduce a faster growth on the control of this systems. On the other side, the possibility of remote monitoring and control of this systems, may also contribute for the improvment of themselves. It's among this topics that this dissertation will be based, mainly studying mathematic models, simulation models acquirment, study of real systems and the development of remote control and monitoring platform for the described systems.
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Adasme, Corvalán Claudio Orlando. "Simulação de um sistema de armazenamento térmico TES para aplicação em usinas solares do tipo CSP." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2017. http://repositorio.unb.br/handle/10482/31091.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017.Submitted by Gabriela Lima (gabrieladaduch@gmail.com) on 2017-11-30T12:57:36Z No. of bitstreams: 1 2017_ClaudioOrlandoAdasmeCorvalán.pdf: 10557546 bytes, checksum: 3f29a947e2c52e16174540dc13d600c1 (MD5)
Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-25T13:21:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ClaudioOrlandoAdasmeCorvalán.pdf: 10557546 bytes, checksum: 3f29a947e2c52e16174540dc13d600c1 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-01-25T13:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ClaudioOrlandoAdasmeCorvalán.pdf: 10557546 bytes, checksum: 3f29a947e2c52e16174540dc13d600c1 (MD5) Previous issue date: 2018-01-25
O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo numérico de um sistema de armazenamento de energia térmica (TES), consistiu num meio do tipo poroso que armazena energia em forma de calor sensível. O modelo proposto considera um sistema de duas equações diferenciais, que definem o balanço de energia das duas fases envolvidas, o fluido de transferência e o sólido poroso. Estas duas equações estão inter-relacionadas pela transferência de calor por convecção. Para definir alguns parâmetros do modelo matemático, foram realizadas simulações 3D numéricas por médio de um software da dinâmica dos fluidos computacional (CFD). As simulações estacionárias consideraram variados comprimentos do meio poroso, como resultado, uma correlação empírica entre os números de Nusselt, Reynolds e Prandtl foi proposta. Os resultados do modelo e das simulações mostraram uma boa concordância, tanto na temperatura de saída do fluido, como na energia térmica armazenada no sólido. Em seguida, usando o modelo proposto, foram estudados os ciclos de carga e descarga do sistema para avaliar a sua evolução termodinâmica. Depois de alguns ciclos, o sistema de armazenamento chegou a um estabilidade térmica, mantendo estável os perfis de temperatura das fases no fim de cada processo de carga e descarga térmica. As curvas de eficiências em função dos parâmetros do comprimento e fluxo foram também elaboradas. Os resultados das analises anteriores estiveram dentro do esperado para este tipo de sistema, mostrando assim que o modelo proposto pode ser uma ferramenta útil e rápida para a analise operacional de este tipo de sistemas.
This work presents the results of a numerical modelling of a thermal energy storage system (TES). The storage media was defined as a solid honeycomb porous media for the storage of sensible heat. An air-solid two equation lumped model to the porous medium was formulated and solved numerically. In order to obtain the convective heat transfer coefficient, several 3D simulations in CFD software were performed considering different lengths for the storage medium. As result, an empirical Nusselt Reynolds correlation was proposed, this correlation, in conjunction with the proposed model, was validated with simulations performed in transient and steady state, showing a good agreement. Hence, using the model proposed, charge and discharge cycles were performed to evaluate the total energy storage and the outlet fluid temperature. Cycle stability was reached after several continuous cycles and efficiency curves as a function of length and mass flux were elaborated. These continuous operation results were in line with other works reported, proving that the proposed model can be a useful tool that it’s capable to perform complete operational cycles with a relative faster simulation time.
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Oliveira, Junior Gilberto Bueno de [UNESP]. "Construção e avaliação térmica de um sistema concentrador parabólico com seguidor solar." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2015. http://hdl.handle.net/11449/133981.
Full textAbstract:
Submitted by GILBERTO BUENO DE OLIVEIRA JUNIOR null (gilberto.bueno@yahoo.com.br) on 2016-02-03T13:55:05Z
No. of bitstreams: 1
Dissertação - Concentrador Solar - VERSÃO FINAL - V0017.pdf: 5444637 bytes, checksum: 24e8c86834b9e8a8354dc9e314104039 (MD5)Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-02-05T11:29:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_gb_me_bauru.pdf: 5444637 bytes, checksum: 24e8c86834b9e8a8354dc9e314104039 (MD5)
Made available in DSpace on 2016-02-05T11:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_gb_me_bauru.pdf: 5444637 bytes, checksum: 24e8c86834b9e8a8354dc9e314104039 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
The searching for renewable energy sources has mobilized much of the scientific community, which work is tireless in pointing out feasible solutions to use clean energy. Solar energy is natural choice among others, because its availability and amount. A known way to use this energy is by focusing solar rays through parabolics, which allow rays concentration to a small area. The advantage of this type of project is to produce thermal energy at high temperatures. This energy has a wide application on producing other forms of energy such as electric power in turbines since solar concentrators provide steam at high pressure and temperature. The goal of this study is to build a solar concentration device and measure the energy produced, as well its efficiency in transformation. Thus, was built up a parabolic concentrator and a solar tracker to motion in three dimension, which allows device alignment towards incidence of solar rays. Was utilized a pumping system to flowing thermal fluid at high temperatures through the absorber. The energy balance of this thermal fluid, led to obtain behavior curves of net power and system efficiency. The experimental was divided in two parts. On the first one, was obtained the stagnation temperature and the other one, was measured the eficiency over a circulating thermal fluid. The stagnation temperature measured in december was 476,5°C, at 4:25PM. The second part of tests has shown an efficiency of 33% on first one assay. However when was utilizing another form to measure the solar irradiation (theoretic approach), the efficiency rises between 45% to 55%, regarding steady state conditions. Furthermore, this work allowed discussions to discover ways to increase the energy efficiency.
A busca por formas alternativas de energia tem mobilizado grande parte da comunidade científica, cujos trabalhos são incansáveis em apontar soluções viáveis para o aproveitamento das energias renováveis e limpas. A energia solar se destaca dentre todas pela sua disposição e quantidade. Uma forma já conhecida de sua utilização é através da concentração em sistemas parabólicos, que permitem o direcionamento dos raios do Sol para uma pequena área. A vantagem deste tipo de projeto é a produção de energia térmica a altas temperaturas e pressões. Essa energia concentrada possui grande aplicação, pois permite a conversão eficiente em energia elétrica, produzidas em turbinas a vapor. O objetivo deste trabalho foi construir um dispositivo termo-eletrônico para concentração solar e, com isso, quantificar a energia produzida, bem como sua eficiência. Assim sendo, foi construído um concentrador parabólico e um rastreador solar com movimento tridimensional, que permite o alinhamento do equipamento com a incidência dos raios do Sol. Foi utilizado ainda, para circulação no interior do absorvedor, um sistema de bombeamento de fluido térmico de alto ponto de ebulição e que não sofria deformação a altas temperaturas. O balanço energético no dispositivo permitiu obter as curvas de potência útil e da eficiência do sistema. O experimento foi dividido em duas partes. Na primeira parte, foi obtida a temperatura de estagnação e na outra parte, foi medida a eficiência energética sobre o fluido térmico em circulação. A temperatura de estagnação medida em dezembro foi de 476,5 °C, às 4:25 PM. A segunda parte dos testes mostrou uma eficiência de 33% no primeiro ensaio. No entanto, quando se utilizou uma outra forma de medir a irradiação solar (abordagem teórica), a eficiência aumentou, permanecendo entre 45% a 55%, considerando regime permanente. Além disso, possibilitou a discussão de formas de incrementar a sua eficiência.
Capes: 2012/2014
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Nacif, Hartley Javier Andrés. "Acumulación térmica para un sistema solar de calefacción activo." Tesis, Universidad de Chile, 2011. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/104274.
Full textAbstract:
La energía solar es un recurso dependiente del tiempo. Los requerimientos de energía también son dependientes del tiempo, pero muchas veces no coinciden con la disponibilidad del recurso solar. De aquí nace la necesidad de usar sistemas de almacenamiento de energía.
Una aplicación de particular interés en los sistemas solares es la calefacción de viviendas. En estos sistemas la demanda está desfasada con la abundancia del recurso solar por lo que requieren de un sistema de a almacenamiento.
El objetivo general de este trabajo es aportar a la investigación y desarrollo de los sistemas de almacenamiento de energía solar térmica aplicados a calefacción de recintos, dando particular énfasis a los sistemas de lecho de material encapsulado. El trabajo se enmarca en el proyecto GeVi (Generador Virtual), el cual pretende suplir, por medio de energías renovables no convencionales, gran parte de las necesidades energéticas del poblado de Huatacondo, ubicado en la Región de Tarapacá, Chile. Entre estas necesidades se considera brindar calefacción a una vivienda por medio de energía solar.
Se hace un estudio detallado del estado del arte de la acumulación solar térmica para calefacción de recintos, para luego realizar un diseño y construcción de un acumulador para una vivienda del poblado de Huatacondo. Este acumulador almacena la energía en un lecho de agua encapsulada.
Se estudia por medio de un modelo la transferencia de calor en el acumulador fabricado y finalmente se le realizan ensayos en un modulo experimental que valida el modelo teórico aplicado. Los ensayos realizados concluyen que el modelo aplicado predice de manera satisfactoria el comportamiento térmico del acumulador diseñado, sin embargo existen ciertas diferencias que se deben a supuestos inexactos tomados en el modelo y a dificultades en la toma de medidas. El acumulador estudiado presenta un alto grado de estratificación, bajas pérdidas térmicas, alta capacidad de almacenamiento por unidad de volumen, se puede implementar con un colector solar de aire, tiene un costo económico relativamente bajo y es de fácil construcción e implementación. Estas características lo hacen favorable frente a otras alternativas de acumulación térmica para calefacción, tales como acumulación en tanque de agua, en materiales con cambio de fase y lecho de rocas.
A futuro se sugiere que se realice un estudio del comportamiento del sistema completo de calefacción, considerando el acumulador, el colector solar y el recinto a calefaccionar como elementos interdependientes.
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Fernandes, Hugo Coelho. "Optimização térmica de um sistema de concentração solar fotovoltaico." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2011. http://hdl.handle.net/10362/6639.
Full textAbstract:
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia de MateriaisEste trabalho consistiu na optimização de um sistema CPV (Concentrated Solar Photovoltaics) produzido pela empresa Magpower SA. Para tal, foi caracterizada termicamente parte do sistema CPV recorrendo a uma câmara térmica (caracterização por termografia) em que foram estudados em laboratório alguns parâmetros como a inclinação do CPV e a presença ou não de vento. Criou-se também um modelo matemático simples, de modo a prever o desempenho térmico do CPV com as diversas alterações sugeridas. Foram ainda idealizados processos de união da placa de circuito ao dissipador, para aumentar a resistência do CPV à fadiga térmica e melhorar a dissipação de calor. Por fim, foi projectado um protótipo termo-fotovoltaico com vista à maximização da eficiência do sistema, através da recuperação da energia perdida sob a forma de calor.
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Cordero, Pérez Rodrigo Nicolás. "Modelamiento térmico de una granja solar fotovoltaica desde la perspectiva de sistemas ciberfísicos." Tesis, Universidad de Chile, 2017. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/150820.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoLa crisis mundial medioambiental actual ha llevado a diversas naciones a masificar el uso de energías renovables no convencionales como la solar con tal de purificar su matriz energética. Los gradientes de temperatura entre las distintas celdas que conforman un módulo fotovoltaico, provocan ineficiencias en el comportamiento, debido a que se produce un efecto denominado dispersión de parámetros . Lo anterior, se traduce en un perjuicio en la potencia de salida y del rendimiento, luego es necesario disminuir la temperatura de operación de las celdas. El objetivo de la presente memoria es definir el comportamiento de la temperatura al interior de la granja solar en función de la radiación incidente, pérdidas por radiación, convección y conducción, tras variar parámetros atmosféricos, como velocidad del viento y temperatura ambiente, además de parámetros geométricos, como el distanciamiento entre paneles. Tras determinar los parámetros anteriores, se procede a simular el modelo planteado en el software ANSYS FLUENT 18.1 para posteriormente realizar el análisis térmico transiente del panel fotovoltaico. Finalmente se encuentran relaciones para poder determinar la temperatura más elevada en las celdas y el distanciamiento promedio que debe tener una granja con tal de optimizar la eficiencia de esta, así poder tener inputs para un posterior desarrollo de un sistema ciberfísico. La simulación consiste en sólo una fila de 30 paneles de una granja fotovoltaica, cada panel de la marca Hareon genera 320 W por ende la cantidad evaluada generaría en condiciones óptimas 9,6 kW lo que se considera aceptable para una fila de paneles. La metodología ocupada es la siguiente: a) se realizan simulaciones para distintos casos hipotéticos de funcionamiento y distribución de los paneles en el modelo; b) se analizan que los parámetros de coeficiente de arrastre y de sustentación sean acordes a la bibliografía, así como encontrar un mallado adecuado que logre validar el modelo; c) se estudia el efecto de las variables climáticas y de la posición de los paneles en la temperatura del arreglo; d) se define una ecuación que optimice la eficiencia del arreglo sirviendo como input para el desarrollo de un posterior sistema ciberfisico. Los resultados obtenidos demuestran la importancia que tiene la temperatura ambiente o de ráfaga en el enfriamiento de los paneles, obteniendo que una diferencia de 4°C signifique un cambio de hasta 2% en la eficiencia de la granja solar. Además, se logra encontrar una relación que permite determinar el distanciamiento eficiente en una granja en función de su eficiencia y con parámetros atmosféricos extremos, obteniendo un máximo de 13% con un distanciamiento mínimo de 0,975 m entre paneles.
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Mansoa, Schnaider Wasnate Gomes. "Cogeração solar doméstica com utilização de motor Stirling e sua comparação com sistema fotovoltaico/solar térmico." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2017. http://hdl.handle.net/10773/23399.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia MecâncicaNeste trabalho e concretizada uma análise comparativa entre um sistema de cogeração composto por um disco parabólico e motor stirling e a produção separada de eletricidade e calor com recurso a painéis fotovoltaicos e painéis solares térmicos, no âmbito doméstico. E feita uma breve apresentação das tecnologias e algumas das suas aplicações mais relevantes. E também explicado o conceito de cogeração. O trabalho ter a enquadramento em Portugal, pelo que e necessário apresentar a legislação aplicável em ambos os casos. A análise comparativa, e feita com base nos resultados das simulações efetuadas no System Advisor Model (SAM), desenvolvido pela NREL. Os dados das temperaturas do uido de refrigeração provenientes da simulação do motor Stirling são usados para determinar energia térmica disponível para pre aquecimento de agua quente. A modelação mostra que existe potencial de redução da energia necessária para os requisitos de aquecimento estipulados por lei, usando o uido de arrefecimento para pré aquecimento da agua. Este fator contribui para uma redução do retorno do investimento. O estudo revela que existe uma grande diferença no custo de investimento, 1130e/kW no caso mais caro de um sistema de painéis fotovoltaicos e painéis solares térmicos, contra 39644e/kW no caso do sistema de cogeração com Stirling. A menor diferença entre o retorno do investimento dos modelos e de três anos, 7,9 na produção separada e 10,6 na cogeraçao. Uma redução de 30% no custo de investimento tornaria a cogeração uma opção competitiva no terceiro caso, o caso de uma habitação com 5 pessoas e potência contratada de 6,9kV A. A cogeração torna-se interessante quanto maior for o consumo eléctrico da habitação. A legislação permite a venda do excedente da energia eléctrica produzida, e o produtor/consumidor, ap os investimento inicial, apenas se preocupa com os custos de manutenção e a compensação que tem de ser paga as autoridades, que depende da potência da tecnologia instalada. Outro ponto a favor da cogeração e o fato de não existirem as mesmas limitações de potência máxima instalada ou produção eléctrica máxima permitida, presentes na legislação que rege os sistemas fotovoltaicos. Um ponto que pode demover possíveis investidores e o já a mencionado elevado custo de investimento. Também e relevante considerar que, apesar de ser possível vender excedente de energia térmica, esta opção não e considerada neste trabalho. Isto porque a quantidade de energia térmica disponível não chega para suprir as necessidades de aquecimento da instalação produtora.
This work makes a comparitive analysis between cogeneration using a parabolic dish and a Stirling engine and production of heat and electricity using solar thermal pannels and photovoltaic technology in household applications. This work makes an overview of the technologies and their most relevant applications. Is is also presented the concept of cogeneration. Since this work is applied to Portugal, the regulations and laws for both cases are also mentioned in this work. The comparitive analysis based on the results obtained from simulations of the System Advisor Model (SAM), developed by NREL. The data from the cooling uid temperature given by the Stirling model performance is used to calculate the thermal potential available to pre heat water. The model shows that it is possible to use the cooling uid to pre heat the water, thus reducing the energy required to meet the hot water requirements de ned by the legislation. This reduces the system payback. The study shows that there is a big di erence in the investement cost, the most expensive case for photovoltaics and solar heating being 1130e/kW, and the stirling cogeneration system being 3964e/kW. The minimum payback di erence between both models is three years, 7,9 years in the photovoltaic model and 10,6 in the Stirling cogenration. Reducing 30% in the investement cost would make the Stirling cogeneration system a competitive option in the third case, a household with ve people and 6,9kV A apparent power. The cogeneration system is best used with greater eletrical consumptions of the household. The legislation allows eletrical energy surplus to be sold and, apart from the initial cost, the producer/consumer only has to worry about the maintenance expenses and the compensation that has to be paid to the authorities which deppends on the total system power. Another favourable aspect is the fact that the installed power limitations and the maximum allowed eletrical production, for the photovoltaic systems are not the same for the cogeneration systems. One of the main issues that could demote potential investors is the already mentioned high investement cost. It is also important to refer that, although it is possible to sell the eletrical and thermal energy surplus, the option is not considered in this work. The reason being the available thermal energy is not enough to supply the needs of the producer household.
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Moya, Arrué Cristóbal Hernán. "Modelamiento térmico unidimensional y transiente de un panel fotovoltaico." Tesis, Universidad de Chile, 2016. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/141760.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoEn el transcurso de los últimos años, la generación de energía renovable, ha sido promovida por distintas naciones. En este contexto, encontramos las celdas fotovoltaicas como una de las formas de producción de energía renovable más usadas en el mundo debido a que pueden transformar directamente la radiación solar en electricidad y a la vez, pueden ser usadas en aplicaciones domésticas e industriales. Sin embargo, en su operación, solamente se puede aprovechar alrededor de un 20% de la radiación incidente, el resto se convierte en calor, por otra parte, esta eficiencia se ve disminuida cuando las temperaturas de operación aumentan. Por las razones indicadas anteriormente, la dependencia del rendimiento con la temperatura de la celda, convierte a este parámetro en uno de los más relevantes a la hora de diseñar mejoras en el desempeño de un panel fotovoltaico. El objetivo de la presente memoria es elaborar un modelo unidimensional térmico que pueda simular el comportamiento transiente de la temperatura de la celda a lo largo del día. Para el desarrollo del tema referido, se realiza un análisis teórico de la temperatura al interior de un panel fotovoltaico mediante un balance energético, es decir, definir el comportamiento de la temperatura al interior de la celda en función de la radiación incidente, pérdidas por radiación, convección y conducción. A continuación, se procede a ensamblar el modelo planteado en un software numérico con las condiciones de borde adecuadas, para posteriormente realizar el análisis térmico transiente del panel fotovoltaico. Finalmente se verificará si el modelo planteado sirve para modelar el panel fotovoltaico, para esto se compara el comportamiento térmico con modelos reportados en la literatura y mediante a datos obtenidos de una central fotovoltaica instalada en el norte de Chile. La metodología ocupada para el desarrollo de los temas indicados en el párrafo anterior son las siguientes: a) se realizan simulaciones para distintos casos hipotéticos de funcionamiento aumentando de complejidad el modelo; b) se aplica el modelo para comparar los resultados con otros modelos de la literatura y para estimar la corriente generada en un día y se verifica que predice con suficiente precisión lo observado en la realidad; c) se estudia el efecto de las variables climáticas en la temperatura de la celda y se deduce una ecuación que describe el efecto de la temperatura ambiente, velocidad de viento y la radiación sobre la temperatura de la celda; y d) se estudia el efecto de la localización del panel en distintas zonas de Chile en la temperatura de la celda.
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Gonçalves, Filipe Madeira Correia. "Sistemas híbridos solar térmico/biomassa como alternativa para a produção de calor de processo." Master's thesis, Universidade de Évora, 2019. http://hdl.handle.net/10174/26136.
Full textAbstract:
O sector industrial possui elevadas necessidades de calor para os mais diversos tipos de processos. As fontes para a obtenção deste tipo de calor provém, na sua grande maioria, de recursos não renováveis, como o petróleo ou o gás natural, recursos que deveriam ter, numa política de futuro sustentável, uma quota de utilização cada vez mais reduzida no futuro. A utilização de energia proveniente de recursos renováveis para a obtenção de calor na indústria ainda é actualmente muito escassa, estando practicamente circunscrita à utilização de biomassa, através da combustão de resíduos.
Nesta dissertação avalia-se qual o impacto, tanto do ponto de vista energético como do ponto de vista económico, da introdução de um sistema solar térmico para obtenção de calor, através da hibridização com um sistema de biomassa, para o processo de cozedura das pranchas de cortiça natural. Foi realizado o dimensionamento do sistema, tendo sido definido um diagrama esquemático do sistema híbrido.
Os resultados da análise energética mostram que a implementação do sistema solar térmico é viável do ponto de vista energético, e que a instalação deste tipo de tecnologia no que toca à produção de calor para processos que requeiram temperaturas baixas apresenta potencial para ser explorado. Foi analisado o impacto ambiental da implementação do sistema solar térmico, através de duas perspectivas de análise diferentes: a das emissões de GEE do pó de cortiça evitadas pela introdução do sistema solar térmico e as emissões de GEE evitadas pelo sistema híbrido solar térmico/biomassa, comparativamente a se o sistema tivesse como fonte de combustível o gás natural. Foi realizada também uma análise económica do sistema, através do SolTerm, sendo que o método usado para fazer a análise económica do sistema foi o Discounted cash flow method. Verificou-se que a introdução do sistema solar não é compensatória do ponto de vista económico, pois o pó de cortiça, um subproduto da própria indústria da cortiça que na grande maioria das vezes é utilizado como fonte energética, possui um valor de mercado bastante baixo. Foram apresentadas algumas soluções e que incentivos económicos seriam necessários para tornar viável a instalação de sistemas solares para produção de calor na indústria da cortiça no futuro; Abstract: “Hybrid solar thermal/biomass systems as an alternative for process heat produc-tion” The industrial sector has high heat requirements for the most diverse types of processes. Most of the sources of this type of heat come from non-renewable resources, such as oil or natural gas, which should have an increasingly shrinking share in the future. . The use of energy from renewable sources for obtaining heat in industry is still very scarce at the moment, being practically circumscribed to the use of biomass, through the com-bustion of residues.
In this dissertation it is evaluated the impact, both from an energy and economic point of view, of the introduction of a solar thermal system to obtain heat, through hybridization with a biomass system, for the baking process of the boards of natural cork. The sizing of the system was performed, and a schematic diagram of the hybrid system was defined.
The results of the energy analysis show that the implementation of the solar thermal system is feasible from the energy point of view, and that the installation of this type of technology in the production of heat for processes that require low temperatures presents the potential to be explored. The environmental impact of the implementation of the solar thermal system was analyzed through two different perspectives: the GHG emission of cork dust avoided by the introduction of the solar thermal system and the GHG emissions avoided by the hybrid solar thermal / biomass system, compared to if the system had natural gas as fuel. An economic analysis of the system was also performed through SolTerm, and the method used to make the economic analysis of the system was the Discounted cash flow method. It has been found that the introduction of the solar system is not economically compensatory, since cork dust, a byproduct of the cork industry itself, which in most cases is used as an energy source, has a fairly low market value . Some solutions were presented and economic incentives would be required to make feasible the installation of solar systems for the production of heat in the cork industry in the future.
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Luz, Frederico da Cruz. "Dimensionamento de um sistema solar térmico para apoio à climatização de 4 edifícios da FCT-UNL." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2013. http://hdl.handle.net/10362/12199.
Full textAbstract:
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização SustentáveisA presente dissertação apresenta e discute os resultados obtidos através de simulações computacionais, com recurso ao programa SolTerm (análise de desempenho de sistemas solares térmicos e fotovoltaicos), da implementação de campos de colectores solares térmicos em quatro edifícios da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, com vista ao apoio à climatização nas estações de aquecimento e de arrefecimento. O arrefecimento é obtido através da utilização de chillers de absorção. O objectivo é analisar a viabilidade económica e financeira dos sistemas. Para tal, simularam-se diferentes parâmetros. São estes: tipo de colector (colector plano selectivo e colector tubo de vácuo); temperatura produzida pelo campo solar (80ºC, 70ºC e 60ºC na estação de aquecimento e 90ºC e 95ºC na estação de arrefecimento); volume de armazenamento. Os resultados obtidos na forma de energia produzida mostram uma grande diferença entre os colectores, sendo o colector tubo de vácuo claramente superior. Esta diferença era esperada e deve-se ao maior rendimento dos tubos de vácuo em relação ao colector plano selectivo. Em relação à temperatura simulada pelo campo solar, os 60ºC e 90ºC correspondem às melhores temperaturas para a estação de aquecimento e arrefecimento, respectivamente. Estes resultados eram esperados, uma vez que, o rendimento dos colectores é maior quando a temperatura simulada é mais baixa. Por último o melhor volume de armazenamento varia entre edifícios, sendo que, para os edifícios VIII e IX corresponde a 2 m3 e para os edifícios VII e X a 3 m3. Os volumes escolhidos correspondem a um equilíbrio entre a energia que é possível produzir, graças a maior capacidade de armazenamento, e o preço do aumento dessa capacidade. O tempo de retorno do investimento nos sistemas depende dos juros aplicados a poupança anual correspondente ao custo da energia poupada. Considerando os preços utilizados, ambos os sistemas são pouco interessantes do ponto de vista de investimento de capital.
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Cuevas, González Felipe Ignacio. "Simulación y Análisis Térmico de Sistema Solar de Colectores Planos de Gran Superficie." Tesis, Universidad de Chile, 2008. http://www.repositorio.uchile.cl/handle/2250/103155.
Full textAbstract:
En una importante empresa dedicada a la exportación de carne de cerdo, existe una instalación de energía solar como apoyo a la calefacción de los lechones. Los lechones requieren de cuidados especiales para crecer, siendo uno de los cuidados más importantes la temperatura del medio y la temperatura del punto de contacto del lechón con el suelo. Las temperaturas requeridas en este caso varían entre 37 y 42 [o C], siendo la más alta al momento en el que nacen. Dadas estas temperaturas, se establecen los principales parámetros de diseño que debe cumplir el sistema de calefacción utilizado.
En general, se ocupan calderas que consumen gas licuado, pero en este caso se instaló como apoyo un sistema solar térmico de circulación forzada con 254 colectores solares planos, logrando un área de captación de 645 [m2 ] aproximadamente y una capacidad de acumulación de 30000 [lt]. Desde que se concibió el sistema solar, presentó problemas en su funcionamiento, no logrando las temperaturas requeridas por los lechones. Dado esto los dueños del criadero han optado por dejar sin funcionamiento el sistema solar y ocupar solamente las calderas, luego se debe realizar un análisis que permita detectar las fallas y realizar propuestas para mejorar el sistema.
Para abordar el problema, se realiza un profundo análisis de los posibles problemas existentes. El análisis se realiza a través de simulaciones computacionales que permitan ver el comportamiento térmico del sistema solar, se analiza en profundidad el circuito de acumulación existente y se compara con una configuración de estanques en paralelo. Una vez que se analiza la forma de acumular, se simula la distribución de energía, de tal forma de detectar los posibles problemas térmicos.
Por otra parte, se realiza un análisis basado en el juicio técnico sobre la concepción del sistema solar, de esta manera se detectan problemas de diseño que pueden afectar el comportamiento general de la instalación.
Dadas las condiciones de trabajo que se tienen, se observa que la configuración de estanques en paralelo es más eficiente durante el año, lo cual complementado con una lógica de control que entregue la energía de manera directa, se logra de manera eficiente la energía solar disponible.
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Lisboa, Pablo de Abreu. "Programa de simulação de sistemas de aquecimento Solar." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2012. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4485.
Full textAbstract:
Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um programa computacional que simula o desempenho térmico de um sistema de aquecimento solar de água com circulação forçada, adequado para uso em edificações. O programa trabalha realizando o balanço de massa e de energia no reservatório térmico a cada hora, tendo como valores de entrada dados do ano meteorológico típico da localidade selecionada e a vazão de água quente de consumo. Os componentes do sistema são o reservatório térmico de água quente com aquecedor auxiliar interno, o coletor solar e a bomba de circulação. A base de dados meteorológicos escolhida foi a do projeto SWERA, que contém arquivos no formato padrão TMY disponíveis na internet para um número
considerável de cidades, incluindo diversas localidades brasileiras. Foi proposto um modelo de temperatura de água da rede de abastecimento relacionado com a temperatura
do solo, dado disponível nos arquivos de entrada utilizados. O programa utilizou como referência para a validação dos modelos de cálculo resultados obtidos pelo programa comercial de simulação TRNSYS. Foram comparados resultados para os modelos de irradiação incidente em superfície inclinada, do coletor solar e do sistema
completo. Para isto foram simulados sistemas localizados em quatro cidades distintas com climas diferentes. O tempo total usado nas simulações foi de um ano e os resultados das comparações dos valores resultantes foram considerados satisfatórios.This paper presents the development of a software that simulates the thermal performance of a solar water heating system with forced circulation, suitable for buildings. The implemented model computes the mass and energy balance in the thermal tank every hour. Its input data are values from a typical meteorological year of a chosen location and the hot water load. The system components are the thermal tank, the solar collector and the circulation pump. The Swera project was used as the meteorological database, which contains files in the standard TMY format. Those are available on the internet for a number of cities, including several Brazilian locations. A model for the network water supply temperature was proposed. It is related with the ground temperature, available in the data input files. The validation of the models used results obtained by the commercial simulation software TRNSYS. Results for the incident radiation on tilted surface, the solar collector and the complete system models were compared. For that, systems were simulated in four cities with different climates. The total time used in the simulations was one year and the results obtained from this comparison were satisfactory.
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Andrade, Edgar Emanuel Raimundo. "Metodologia de implementação e avaliação de sistemas solar térmico e fotovoltaico: estudo de caso." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2012. http://hdl.handle.net/10362/8743.
Full textAbstract:
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Mestrado de Energias Renováveis - Conservação e Utilização SustentáveisUma crescente consciencialização ambiental a nível mundial começou a influenciar as vidas das pessoas bem como os mercados económicos, verificando-se que empresas que adoptam estratégias ambientais, estão a receber reconhecimento publico pelos seu esforços. Com o amadurecimento de tecnologias limpas, quer seja a produção de energia de base renovável com maior eficiência ou o design ecológico que visa ao desenvolvimento de produtos, sistemas ou serviços que minimizem o seu impacto ambiental, e os crescentes benefícios económicos associados a estas, o número de empresas a investir nestas tecnológicas continua a aumentar. O presente documento contém o estudo técnico e económico relativo à implementação de uma mini central fotovoltaica e um sistema solar térmico de aquecimento de águas sanitárias, na cobertura da empresa Mota-Engil. Foram analisadas diversas soluções para as duas tecnologias, incluindo a conjugação de ambas, de forma a determinar a melhor escolha possível para a empresa, que proporcione os melhores benefícios técnicos, económicos e ambientais.
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Rampinelli, Giuliano Arns. "Estudo de características elétricas e térmicas de inversores para sistemas fotovoltaicos conectados à rede." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/27935.
Full textAbstract:
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede convertem diretamente a energia solar em energia elétrica entregando à rede elétrica de distribuição uma energia limpa e renovável. Esses sistemas são formados basicamente por um conjunto de módulos fotovoltaicos e inversores que são responsáveis por converterem energia elétrica em corrente contínua em energia elétrica em corrente alternada. Esta Tese apresenta um estudo de características elétricas e térmicas de inversores utilizados em sistemas conectados à rede a partir de uma análise teórica e experimental. Os ensaios de inversores foram realizados em duas etapas: a primeira etapa foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar (Labsol) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 4,8 kWP e dez modelos de inversores de diferentes fabricantes. As características elétricas de inversores que foram medidas e analisadas são: eficiência de conversão de corrente contínua em corrente alternada, eficiência do seguidor do ponto de máxima potência, fator de potência e distorção harmônica na corrente e na tensão. Ensaios térmicos de inversores também foram realizados e os resultados apresentados e analisados. A segunda etapa dos ensaios foi desenvolvida no Laboratório de Energia Solar Fotovoltaica do Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) na Espanha onde foi utilizado um sistema fotovoltaico de 3 kWP e sete modelos de inversores de diferentes fabricantes. Os inversores ensaiados são monofásicos de potência até 5 kW e de diferentes topologias (transformador de alta freqüência, baixa freqüência e sem transformador). A influência da tensão CC de entrada no comportamento da eficiência CC/CA e do fator de potência foi analisada. Os resultados obtidos nos ensaios permitiram o desenvolvimento de modelos matemáticos que descrevem o comportamento elétrico e térmico de inversores. Os modelos matemáticos propostos foram inseridos em um programa de simulação computacional desenvolvido no Labsol da UFRGS, denominado FVConect. A evolução dos resultados da simulação comparada valida plenamente os modelos utilizados. A análise dos resultados do comportamento de inversores amplia o conhecimento sobre o funcionamento desses equipamentos e a sua interação dinâmica com os demais componentes de sistemas fotovoltaicos conectados à rede.Grid-connected photovoltaic systems directly convert solar energy into electrical energy delivering to the distribution grid a clean and renewable energy. These systems are basically formed by an array of photovoltaic modules and inverters. The inverters are responsible for converting direct current to alternating current. This Thesis presents a study of electrical and thermal characteristics of inverters used in grid-connected photovoltaic systems from a theoretical and experimental analysis. The inverters tests were carried out in two stages: the first stage was performed at Solar Energy Laboratory at Federal University of Rio Grande do Sul where it was used a 4,8 KWP grid-connected photovoltaic system and ten inverters of different manufacturers. The proposed mathematical models were inserted into computer simulation software developed at UFRGS named FVConect. The evolution of the simulation results compared to the experimental results validates the proposed models. The analysis of the behavior of the inverters improves the understanding of the operating of such equipment and their dynamic interaction with other grid-connected photovoltaic system components.
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Gonçalves, Juliana Emanuella. "Análise de viabilidade técnico-econômica de sistemas solares combinados a bombas de calor para aquecimento de água." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2016. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/172781.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016.Made available in DSpace on 2017-01-31T03:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343720.pdf: 2037557 bytes, checksum: 9fa3a75bec05f074541dcb7113b66c77 (MD5) Previous issue date: 2016
Uma análise da viabilidade técnico-econômica de sistemas solares com-binados a bombas de calor para aquecimento de água é conduzida neste trabalho com o objetivo de estimular o uso de energia solar térmica no Brasil. Duas configurações distintas são propostas: (1) sistema solar com dois reservatórios conectados em série e uma bomba de calor ar-água atuando como fonte de energia auxiliar; e, (2) sistema solar com dois reservatórios conectados em paralelo e uma bomba de calor água-água. Além dessas, duas configurações alternativas para o sistema solar convencional foram tomadas como referência para as análises. Todos os sistemas foram modelados no software TRNSYS, dedicado a simulações transientes, considerando-se dados climatológicos de um ano meteoro-lógico típico (typical meteorological year - TMY) para cidade de Flori-anópolis-SC. Dados de catálogo fornecidos por fabricantes foram utili-zados para determinar o desempenho dos coletores solares e das bombas de calor. Os sistemas são direcionados ao aquecimento de água em larga escala, isto é, a empreendimentos com grande consumo de água quente, como condomínios residenciais, hospitais e hotéis, visto que possuem maior potencial para economia de energia e redução de custo, justificando assim o aumento do investimento inicial devido à introdução da bomba de calor no sistema. Nesse sentido, busca-se determinar qual dos sistemas retornará ao usuário a melhor relação custo-benefício segundo o critério do ganho líquido no ciclo de vida do empreendimento. O método de Monte Carlo foi utilizado para analisar o impacto de incertezas do padrão de consumo na viabilidade econômica dos sistemas. Os resultados mostram que todos os sistemas apresentados são capazes de proporcionar ganhos líquidos positivos ao usuário. A quantificação desse ganho depende, no entanto, do dimensionamento dos sistemas em função da área de coletores, do tamanho dos reservatórios de armazenamento de energia e da capacidade da bomba de calor, além dos parâmetros econômicos adotados. De modo geral, o sistema combinado à bomba de calor ar-água demonstrou desempenho superior em termos de eficiência energética global em relação aos demais, e foi capaz de proporcionar ganhos líquidos comparáveis aos sistemas solares convencionais.
Abstract : This work presents an analysis of the simulated performance of two combined solar heat pump water heating systems, aiming to provide technical data to promote the use of thermal solar energy in buildings in Brazil. Two configurations of combined solar-heat pump domestic water heating systems were proposed: (1) a dual tank solar system combined to an air-source heat pump (ASHP); and, (2) a dual tank solar system combined to a water source heat pump (WSHP). A single and a dual tank traditional solar system were also undertaken as reference systems. The four systems of interest were modeled in the TRNSYS software and simulated for a year in order to compare their performances. Simulations were performed for a typical meteorological year (TMY) using climate data of Florianópolis, Brazil. Actual manufacturers catalog data were used to simulate both the solar collector and the heat pumps performances. Focus is given on large daily hot water consumers, such as multi-residential buildings, hospitals or hotels, in order to explore their higher potential for energy and cost savings, and improve the economic justifiability of the proposed systems through the economy of scale. The economic feasibility of the proposed systems was assessed by means of Life Cycle Savings Analysis (LCSA). Uncertainty analysis was carried out through a Monte Carlo approach. Results showed that all systems are profitable. The potential savings depend however on different combinations of economic parameters as well as design parameters such as collector area, storage volume and heat pump capacity. In general, the solar system combined to an ASHP showed better performance, and was able to provide economic savings comparable to the traditional solar systems.
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Silva, Ricardo Filipe Alves da. "Análise comparativa de um sistema de refrigeração solar." Master's thesis, Universidade de Évora, 2016. http://hdl.handle.net/10174/18572.
Full textAbstract:
Nesta dissertação são comparadas duas tecnologias de refrigeração. Uma tecnolo-gia é um sistema que usa a energia elétrica para fazer funcionar um ciclo de com-pressão de vapor, sistema comum em instalações de refrigeração. A outra solução é um sistema de absorção, em que a energia necessária para o funcionamento do sistema é energia térmica obtida através de coletores solares térmicos.
Estas tecnologias são estudadas e comparadas para a refrigeração de um arma-zém de produtos agrícolas à temperatura constante de 5ºC para a região de Alque-va, região onde estão a ser desenvolvidos projetos hortofrutícolas a que estão as-sociadas necessidades de preservação dos produtos que envolvem refrigeração e em que a acessibilidade à rede elétrica é reduzida.
É mostrado que a tecnologia do sistema de absorção com os coletores se apresenta a médio prazo mais vantajosa em termos económicos e ambientais; Abstract:
Comparative analysis of a solar refrigeration system
In this dissertation two refrigeration technologies are compared when used for the same objective. One is a technology using the electric energy to operate a vapour compression cycle, commonly used in refrigerated installations. The alternative technology is an absorption system driven by thermal energy, provided by solar thermal collectors.
Both technologies are studied and compared for the refrigeration of an agricultural products warehouse at a constant temperature of 5ºC in the Alqueva region, where horticultural projects are being developed with associated needs of preservation of the products involving refrigeration, and where accessibility to the electrical grid is reduced.
In the referred conditions it was shown that the absorption technology with collec-tors in the medium term surpasses the usual compression system, both from eco-nomic and environmental viewpoints.
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Sanz, Biava Nicolás Ignacio. "Diseño de sistema solar térmico para lavado de lana de camélidos en la localidad de Visviri." Tesis, Universidad de Chile, 2018. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/152117.
Full textAbstract:
Ingeniero Civil MecánicoAyllu Solar es una iniciativa de SERC Chile que busca impulsar el desarrollo de comunidades pertenecientes a la región de Arica y Parinacota a través de cuatro proyectos de energía solar. Uno de estos proyectos consiste en la creación de un centro de acopio y procesamiento de lana de camélidos, sistema de esquila móvil y micro-red fotovoltaica en Visviri, un poblado aimara ubicado en el Altiplano andino. Los niveles de radiación solar en Visviri son idóneos para la aplicación de sistemas de energía solar, con un índice anual de transparencia atmosférica de 0,72 y una insolación global horizontal anual cercana a los 2.500 kWh/m2. Dadas estas condiciones, la motivación para realizar este trabajo surge de la posibilidad de solucionar los requerimientos de calor de los procesos de lavado y secado de lana en el centro por medio de un sistema solar térmico. La solución propuesta considera un sistema con colectores no concentradores y acumulación en forma de calor sensible en agua. Dadas las bajas temperaturas registradas en Visviri, se propone utilizar agua con un 45% en peso de anticongelante como fluido de trabajo en los colectores, por lo que se considera una conexión indirecta entre éstos y el estanque. El suministro de calor para los procesos de lavado y secado se realiza a través de intercambiadores de calor de placas y de flujo cruzado, respectivamente, permitiendo trabajar con agua tratada al interior del estanque, con el fin de evitar problemas de corrosión e incrustaciones. El diseño considera criterios técnicos y económicos, evaluados en función de la respuesta en régimen transiente del sistema a lo largo del año, para lo cual se realizan simulaciones mediante el programa TRNSYS 17. A partir de los resultados de las simulaciones, se propone una configuración de cuatro colectores de tubos evacuados tipo heat pipe, totalizando un área bruta de alrededor de 20 m2, con una inclinación de 20° en orientación norte, acoplados a un acumulador térmico de 1.500 litros de capacidad. Se demuestra, además, que el uso de colectores planos no presenta beneficios económicos. Se estima que el sistema propuesto es capaz de proveer alrededor de 9,1 MWh/año, lo que se traduce en un aporte cercano al 88% de la demanda total de calor para calentamiento de agua y una remoción de agua mediante secado del orden del 97% de lo requerido. La evaluación económica del sistema indica un costo nivelado de la energía menor que el de un sistema alternativo en base a GLP, para una tasa de descuento del 3%, al considerar una vida útil igual o mayor a 17 años. Por último, se evalúa una propuesta alternativa diseñada para aportar sólo un cuarto de la demanda del proceso de secado, para la cual se observa un costo nivelado superior al del sistema en base a GLP. Dado esto, se recomienda la implementación de un sistema solar térmico sólo en caso de requerir de un aporte energético significativo al proceso de secado.
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Miranda, Marco António Cunha. "optimização de sistemas solares térmicos." Dissertação, 2008. https://hdl.handle.net/10216/101600.
Full text
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Miranda, Marco António Cunha. "optimização de sistemas solares térmicos." Master's thesis, 2008. https://hdl.handle.net/10216/101600.
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Costa, Hélder António Ferreira Pereira. "Modelação Matemática de Sistemas Solares Térmicos." Master's thesis, 2009. http://hdl.handle.net/10348/276.
Full textAbstract:
Dissertação de Mestrado em Engenharia MecânicaEste trabalho tende a focar a importância do desenvolvimento e utilização da energia solar como alternativa às fontes energéticas de origem não renovável. A utilização desta fonte de energia pode ser feita através da implementação de sistemas solares térmicos. Neste trabalho é feito um enquadramento às políticas europeias e nacionais, no que diz respeito a esta matéria, bem como, uma avaliação do potencial energético existente no nosso país. É explicado o funcionamento dos sistemas solares térmicos, bem como quais os seus principais constituintes, tecnologia utilizada e aplicações. É feita uma avaliação dos métodos de dimensionamento existentes. Com base no cálculo manual é desenvolvido um código computacional, capaz de dimensionar de uma forma rápida e expedita, sistemas desta natureza. Assim, a realização deste trabalho irá contribuir para uma melhoria no processo de dimensionamento de sistemas solares térmicos, através da modelação matemática. O modelo em questão permitirá simular o funcionamento de sistemas solares térmicos, tendo em conta características do local, tipologia de utilização do sistema, perfil de consumo e os dados do colector solar, entre outros parâmetros. O desenvolvimento do modelo teve em conta os critérios descritos no Decreto-Lei 80/2006. O modelo matemático foi implementado num código computacional, recorrendo à linguagem Visual Basic, o qual tem por base as equações matemáticas desenvolvidas neste mesmo trabalho. Estas equações permitem, o cálculo da fracção solar f (relação entre a energia fornecida pelo sol nos colectores e a energia necessária/carga térmica). A construção do código computacional está estruturada de modo a minimizar a intervenção do utilizador, ficando ao seu encargo a selecção e introdução de parâmetros específicos para cada situação de utilização. Assim, com este trabalho, pretende-se contribuir para o correcto dimensionamento de sistemas solares térmicos, colocando à disposição de projectistas uma ferramenta que cumpra o estipulado no Decreto-Lei 80/2006 e que, ao mesmo tempo, efectue uma avaliação indicadora da viabilidade económica de investimentos desta natureza. Recorrendo a um software comercial e ao cálculo manual, foi realizada uma comparação de resultados de modo a validar o modelo matemático desenvolvido. Verificou-se que a diferença dos resultados obtida para o cálculo da fracção solar f, não ultrapassa os 3% quando comparada com o software comercial e os 6% em relação ao cálculo manual. Todos os outros parâmetros obtidos, VAL, TIR, tempo de retorno do investimento, QSolar (energia fornecida pelo sol), QCT (energia necessária) e as emissões de CO2 evitadas, não apresentam diferenças substanciais, principalmente quando comparadas com os resultados obtidos pelo cálculo manual.
This work tends to focus the importance of development and utilization of the solar energy as an alternative to the non renewable energetic sources. The utilization of this energy source can be made through the implementation of thermal solar systems. In this work a framework to the European and national politics is made, as well as, an evaluation of energetically potential, existing in our country. Based on the manual calculation, is developed a computational code, which in a fast and expeditious way is capable of sizing thermal solar systems. So, the realization of this work will contribute to a better sizing of solar energy systems, through a construction of a mathematic model. The created model, will permit simulate the function of thermal solar systems, taking into consideration, local features, utilization typology, consumption profile and solar collector data. The development of the model is based on the Law 80/2006. The mathematic model was implemented in Visual Basic language, which is based on the mathematic model developed in this work. This model permits a calculation of solar fraction, f, (relation between energy given by sun through the collectors and the required energy). The code construction is structured to minimize the intervention of user, in this way; the user is responsible for the selection and introduction of specific parameters from all situation of utilization. This work seeks to give a contribute to the correct sizing of thermal solar systems, by providing to the designers, a tool which meets the requirement in 80/2006 Law, and at the same time, take a evaluation of the economic viability of this type of investments. Using the manual calculation process and a commercial software, was made a results comparison to validate the mathematical model developed. Thus, the difference to the calculation of solar fraction is not bigger than 3% when compared to the commercial software and 6% when compared to the manual calculation. All the others obtained parameters, VAL, TIR, Payback, QSolar (energy given by sun trough the collectors), QCT (required energy), and avoided CO2 emissions, don’t present substantial differences, mainly when compared to the results obtained through manual calculation.