Desenvolvimento, construção e estudo de um módulo solar térmico, fotovoltaico e termoelétrico
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10400.6/10508 |
Resumo: | Tem-se verificado nos últimos anos um importante aumento das preocupações relacionadas com as consequências do efeito antropogénico no meio ambiente. A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, tal como as marés, as ondas, o vento e o sol, têm contribuído de uma forma muito positiva de forma a controlar e a minimizar a emissão de gases poluentes. Contudo, certos aproveitamentos renováveis apresentam taxas de conversão baixas, ou seja, face ao rendimento apresentado existem hesitações face à sua implementação. Face a tal, o tema desta dissertação revela-se muito promissor para atingir rendimentos superiores aos atuais conseguidos. Neste caso em particular, pretende-se aumentar o rendimento de módulos fotovoltaicos, simultaneamente incrementar a potência elétrica com o acoplamento de módulos termoelétricos e finalmente realizar o aproveitamento térmico da energia solar incidente, esta que é totalmente desprezada pelos típicos módulos fotovoltaicos, além de afetar de forma negativa os valores da conversão fotovoltaica. O presente trabalho de âmbito experimental, apresenta todos os conhecimentos teóricos- explicativos de uma forma coesa através de uma correta organização de ideias bem como a revisão bibliográfica é realizada a par e passo mediante a apresentação dos diferentes conceitos. Esta dissertação cujo foco incide precisamente no desenvolvimento e construção de um protótipo e do seu respetivo estudo, de forma a apresentar resultados práticos que permitem concluir acerca da rentabilidade do mesmo. A principal variável em estudo é o rendimento total do módulo híbrido solar construído, que consequentemente irá permitir avaliar a fiabilidade do módulo. Com o intuito de otimizar o sistema e aumentar a potência elétrica despendida e graças ao gradiente térmico existente entre o módulo fotovoltaico e o módulo térmico, acoplou-se um conjunto termoelétrico. Por outro lado, a otimização é efetuada realizando o aproveita- mento térmico. Realçando assim o quão importante é aproveitar o máximo possível toda a energia solar incidente, seja no aproveitamento elétrico ou térmico. Todos os resultados obtidos, via experimental, foram obtidos durante o final da primavera do ano de 2019. Para cada ensaio foi registada a temperatura ambiente, bem como as temperaturas da face frontal e traseira do módulo fotovoltaico, entre outras, de forma a caracterizar e compreender totalmente o módulo construído. Além das variáveis elétricas, tensões e correntes dos circuitos elétricos que compõem o módulo solar, foi também registada, através da utilização do solarímetro, a intensidade da radiação solar natural. Sendo posteriormente, calculados os valores práticos das potências elétricas visadas, bem como a potência térmica, sem esquecer as diferenças de temperatura sentidas ao longo de todo o módulo que condicionam e regem o rendimento, principalmente do conjunto termoelétrico. Com estes parâmetros de desempenho calculados e apresentados, foi possível retirar uma diversidade de conclusões referentes ao desempenho do protótipo construído. |
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Desenvolvimento, construção e estudo de um módulo solar térmico, fotovoltaico e termoelétricoConcentrador SolarConjunto TermoelétricoEnergia RenovávelEnergia TérmicaMódulo HibridoPainel FotovoltaicoPermutador de CalorSimulador Solar.Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia EletromecânicaTem-se verificado nos últimos anos um importante aumento das preocupações relacionadas com as consequências do efeito antropogénico no meio ambiente. A geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, tal como as marés, as ondas, o vento e o sol, têm contribuído de uma forma muito positiva de forma a controlar e a minimizar a emissão de gases poluentes. Contudo, certos aproveitamentos renováveis apresentam taxas de conversão baixas, ou seja, face ao rendimento apresentado existem hesitações face à sua implementação. Face a tal, o tema desta dissertação revela-se muito promissor para atingir rendimentos superiores aos atuais conseguidos. Neste caso em particular, pretende-se aumentar o rendimento de módulos fotovoltaicos, simultaneamente incrementar a potência elétrica com o acoplamento de módulos termoelétricos e finalmente realizar o aproveitamento térmico da energia solar incidente, esta que é totalmente desprezada pelos típicos módulos fotovoltaicos, além de afetar de forma negativa os valores da conversão fotovoltaica. O presente trabalho de âmbito experimental, apresenta todos os conhecimentos teóricos- explicativos de uma forma coesa através de uma correta organização de ideias bem como a revisão bibliográfica é realizada a par e passo mediante a apresentação dos diferentes conceitos. Esta dissertação cujo foco incide precisamente no desenvolvimento e construção de um protótipo e do seu respetivo estudo, de forma a apresentar resultados práticos que permitem concluir acerca da rentabilidade do mesmo. A principal variável em estudo é o rendimento total do módulo híbrido solar construído, que consequentemente irá permitir avaliar a fiabilidade do módulo. Com o intuito de otimizar o sistema e aumentar a potência elétrica despendida e graças ao gradiente térmico existente entre o módulo fotovoltaico e o módulo térmico, acoplou-se um conjunto termoelétrico. Por outro lado, a otimização é efetuada realizando o aproveita- mento térmico. Realçando assim o quão importante é aproveitar o máximo possível toda a energia solar incidente, seja no aproveitamento elétrico ou térmico. Todos os resultados obtidos, via experimental, foram obtidos durante o final da primavera do ano de 2019. Para cada ensaio foi registada a temperatura ambiente, bem como as temperaturas da face frontal e traseira do módulo fotovoltaico, entre outras, de forma a caracterizar e compreender totalmente o módulo construído. Além das variáveis elétricas, tensões e correntes dos circuitos elétricos que compõem o módulo solar, foi também registada, através da utilização do solarímetro, a intensidade da radiação solar natural. Sendo posteriormente, calculados os valores práticos das potências elétricas visadas, bem como a potência térmica, sem esquecer as diferenças de temperatura sentidas ao longo de todo o módulo que condicionam e regem o rendimento, principalmente do conjunto termoelétrico. Com estes parâmetros de desempenho calculados e apresentados, foi possível retirar uma diversidade de conclusões referentes ao desempenho do protótipo construído.On the last years has been a significant increase in concerns about the consequences of the anthropogenic effect on the environment. Electrical power production from renewable sources, such as tides, waves, wind and sun, has made a very positive contribution to controlling and minimizing the emission of polluting gases. However, some renewable uses have low conversion rates, their efficiency values lead to some hesitations regarding their implementation. That is why the theme of this dissertation is very promising to achieve higher performance values than the current achieved. ln this case, it is intended to increase the efficiency of photovoltaic modules, simultaneously increase the electric power with the coupling of thermoelectric modules and finally add the thermal energy, all this from the incident solar energy. The last energy is, at the present, totally neglected by the typical photovoltaic modules, besides affecting negatively the values of the photovoltaic conversion. This experimental work presents all the theoretical and explicative knowledge in a cohesive way through the correct organization of ideas, as well as the bibliographical revision is carried out step by step by presenting the different concepts. This dissertation focuses precisely on the development and construction of a prototype and its study on a practical way in order to achieved practical results that allow us to conclude about its profitability. The main variable under study is the efficiency of the built solar hybrid module, which consequently will allow to evaluate the reliability of the module. ln order to optimize the system and increase the electrical power available, thanks to the thermal gradient between the PV module and the thermal module, a thermoelectric assembly was coupled between them. On the other hand, the optimization is performed by the thermal energy harnessing. Highlighting how important it is to make the most of all incident solar energy, whether in electrical or thermal use. All the practical results obtained were obtained during the spring of 2019. For each test, the ambient temperature as well as the temperatures of the front and rear face of the photovoltaic module were noted, among others, in order to characterize and fully understand the built module. ln addition to the electrical variables, voltages and currents of the electrical circuits that make up the solar module, the intensity of natural solar radiation was also noted using the solarimeter. Subsequently, the practical values of the target electric powers, as well as the thermal power, are calculated, without forgetting the temperature differences felt throughout the module that condition and influence the efficiency, especially of the thermoelectric set. With these performance parameters calculated and presented, it was possible to assemble a variety of conclusions about the performance of the built solar prototype.Pires, Luis Carlos CarvalhoSilva, Pedro Nuno Dinho Pinto dauBibliorumMatias, Flávio Figueiredo2020-11-04T16:16:54Z2020-01-312019-12-302020-01-31T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/10508TID:202467295porinfo: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:RCAAP2023-12-15T09:52:23Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/10508Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:50:26.894600Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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