Viabilidade de Painéis Híbridos Solares para preparação de AQS e Autoconsumo de Eletricidade

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barbosa, Telmo Mendes Teixeira
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/45529
Resumo: Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020
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spelling Viabilidade de Painéis Híbridos Solares para preparação de AQS e Autoconsumo de EletricidadePainel Solar HíbridoPainel FotovoltaicoPainel Solar TérmicoEnergia SolarEfeito fotoelétricoTeses de mestrado - 2020Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e EnergiaTese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020Nos dias que correm presenciamos uma fase activa da transição energética mundial. Sendo a produção de energia a partir de fontes renováveis um dos focos principais desta transição o interesse e investigação de novas tecnologias tem vindo a crescer cada vez mais. Entre as diferentes fontes de energias renováveis a energia solar fotovoltaica tem um papel de extrema importância na redução da utilização de combustíveis fósseis uma vez que o seu custo tem vindo a reduzir significativamente. No entanto, apesar de os painéis solares fotovoltaicos serem alvos de estudo e estarem no mercado há vários anos, ainda não conseguem obter rendimentos muito elevados, sendo a conversão de energia solar em energia eléctrica usando este tipo de tecnologia caracterizada por ter, tipicamente, um eficiência da ordem de 20%., Acresce que, sobretudo no verão, a temperatura dos módulos fotovoltaicos pode chegar aos 80 °C, e uma das consequências deste aquecimento das células fotovoltaicas é a queda do seu rendimento, que decresce cerca de 0,5% por cada grau Celsius de aumento de temperatura. Uma solução para este problema pode ser a utilização de uma serpentina que transporta água na parte traseira do painel servindo como sistema de refrigeração das células fotovoltaicas. Para além da remoção do calor das células fotovoltaicas, o que implica um aumento da eficiência fotovoltaica, esta solução leva ainda à possibilidade de fazer, com o mesmo painel solar, produção extra de água quente. Desta forma surgiu o conceito do painel híbrido, maximizando o rendimento global painel, para valores acima dos 50%, devido à produção combinada de energia térmica e elétrica. Esta tecnologia é alvo de estudo há algumas décadas, já existindo algumas soluções no mercado e outras em fase de investigação. No âmbito de um estágio realizado na empresa Enforce foi-me proposta a realização de um estudo sobre a viabilidade produtiva e económica dos Paineis Solar Hibridos, com o objetivo de vir a lançar um produto no mercado juntamente com os Kits de Autoconsumo. Este estudo viria a revelar que, de acordo com a literatura existente, uma das maiores limitações do painel híbrido é o seu fraco desempenho na produção de calor devido às características das células fotovoltaicas, nomeadamente, a sua elevada reflectividade quando comparada com os emissores selectivos normalmente usados no fabrico de painéis solares térmicos. Sendo o painel híbrido uma tecnologia capaz de produzir eletricidade e água quente através do mesmo painel, nesta dissertação estudou-se a viabilidade da utilização de paineis híbridos comparativamente a outras tecnologias de conversão de energia solar nomeadamente: o painel fotovoltaico, o coletor térmico e a combinação bomba de calor alimentada por electricidade produzida a partir de painéis fotovoltaicos. Esta comparação foi feita através de simulações a nível de produção elétrica no software PV-SOL e produção térmica no software Solterm5, seguida de uma análise económica, em que se compararam as diferentes tecnologias a nível de investimento, período de retorno e cash-flow.These days we are witnessing an active phase of a global energy transition. Since the production of energy from renewable sources is one of the main focuses of this transition, the interest and research in new technologies has been growing more and more. Among the different sources of renewable energy, photovoltaic solar energy has an extremely important role in reducing the use of fossil fuels since its cost has been significantly reduced. However, despite the fact that photovoltaic solar panels are the target of study and have been on the market for several years, they are still unable to obtain very high efficiencies, with the conversion of solar energy into electrical energy using this type of technology characterized by having, typically, a conversion efficiency of about 20%. In addition, especially in the summer, the temperature of the photovoltaic modules can reach 80 ° C, and one of the consequences of this heating of the photovoltaic cells is the drop in their conversion efficiency, which decreases by about 0.5 % for each degree Celsius of temperature increase. A solution to this problem may be the use of a coil that carries water at the rear of the panel, serving as a cooling system for photovoltaic cells. In addition to removing heat from the photovoltaic cells, which implies an increase in photovoltaic efficiency, this solution also leads to the possibility of making, with the same solar panel, extra production of hot water. This way, the concept of the hybrid panel emerged, maximizing the overall panel performance, for values above 50%, due to the combined production of thermal and electrical energy. This technology has been the subject of study for some decades, with some solutions already on the market and others under investigation. As part of an internship at the Enforce company, I was asked to conduct a study on the productive and economic feasibility of Solar Hybrid Panels, with the aim of launching a product on the market together with the Self-Consumption Kits. This study would reveal that, according to the existing literature, one of the biggest limitations of the hybrid panel is its poor performance in heat production due to the characteristics of photovoltaic cells, namely, its high reflectivity when compared to selective emitters normally used in the manufacture of solar thermal panels. Since the hybrid panel is a technology capable of producing electricity and hot water through the same panel, this dissertation studied the feasibility of using hybrid panels compared to other solar energy conversion technologies, namely: the photovoltaic panel, the thermal collector and the heat pump combination powered by electricity produced from photovoltaic panels. This comparison was made through simulations at the level of electrical production in the PV-SOL software and thermal production in the Solterm5 software, followed by an economic analysis, in which the different technologies were compared in terms of investment, payback period and cash flow.Alves, Jorge Augusto Mendes de Maia, 1958-Repositório da Universidade de LisboaBarbosa, Telmo Mendes Teixeira2020-12-22T14:19:51Z202020202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/45529TID:202605094porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:47:25Zoai:repositorio.ul.pt:10451/45529Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:57:56.368647Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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