Study of Photovoltaic/Thermal collector technology for domestic water treatment

• Autor(a) principal: Chokkalingam, Manibaalan
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/14075
• topic: Energia solar; Produção de energia; Água potável; Purificação de água; Eficiência energética; Coletor PVT; Solar energy; Energy production; Potable water; Water purification; Energetic efficiency; Photovoltaic/thermal collector

A radiação solar absorvida pela Terra desde que entra na atmosfera é de tal ordem de grandeza que bastaria uma hora de energia solar para suprir as necessidades de consumo energético para um ano inteiro (valores de 2002). Por outras palavras, um ano de energia solar, se utilizada na totalidade, é superior à energia alguma vez produzida usando combustíveis convencionais como carvão, urânio, crude, etc. Com o aumento das necessidades de consumo energético devido ao crescimento da população mundial, a energia produzida mundialmente com recurso a combustíveis convencionais aumentou 97 vezes desde 2004. De acordo com previsões da Agência Internacional de Energia Solar, em 2050 a utilização de energia solar contribuirá em cerca de 27% para a produção energética a nível mundial. A escassez de água potável é um problema cuja resolução é vital para a vida humana. Esta problema está a alastrar por todo o globo devido às mudanças climáticas, que provocam secas em locais onde não existiam anteriormente. Normalmente é um problema que vem acompanhado pela falta de rede elétrica e dificuldades económicas. Assim, o uso de processos de purificação de água com base em formas renováveis de energia é mais apelativo, na maior parte dos casos em que há escassez de água. Sabe-se que os patógenos podem ser eliminados aquecendo a água até uma temperatura superior a 100ºC. O projeto desenvolvido pretende estudar a possibilidade de purificar água, com recurso à energia solar disponível. O foco principal é analisar o projeto construtivo de coletores híbridos (fotovoltaicos e térmicos) e entender os requisitos para a sua boa performance. Parâmetros operacionais como temperatura do painel, temperatura da célula fotovoltaica, ou caudal de fluido térmico serão analisados, por forma a selecionar um parâmetro crítico. Serão abordadas métricas de performance como eficiência térmica, elétrica e eficiência de acordo com a 1ª e 2ª leis da termodinâmica, que serão integradas numa rotina de cálculo desenvolvida com Excel. Os resultados obtidos serão discutidos, por forma a obter as conclusões. O comportamento da temperatura atingida pela água é também estudado e discutido, bem como a possibilidade de aumentar essa temperatura com um coletor deste tipo. Através deste projeto, elementos críticos necessários para analisar e projetar um coletor solar híbrido são identificados. O estudo foi conduzido, identificando os fatores que promovem o aumento da temperatura da água. Verificou-se que os valores de eficiência associados são reduzidos, se bem com o aumento da temperatura pretendido.