Armazenamento de calor em rocha: modelação de um reservatório com minério hematítico

• Autor(a) principal: Santos, Andreia Filipa Neto
• 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/10773/30585
• topic: Armazenamento de energia térmica; Calor sensível; Condutividade térmica; Calor específico; Armazenamento em rocha; Minério hematítico de Moncorvo; Modelo numérico

Devido à evolução industrial, tecnológica e ao crescimento populacional, tem-se verificado um aumento da dependência energética. É urgente encontrar soluções capazes de satisfazer as necessidades energéticas, que sejam sustentáveis e representem um nível elevado de consciência ambiental. Uma solução possível é o armazenamento de energia térmica. Este tipo de sistemas permite auxiliar as energias renováveis, uma vez que oferecerem um equilíbrio entre a oferta e a procura, suprimido a lacuna da intermitência. O armazenamento de energia térmica é alimentado durante o dia, por exemplo por um painel solar, quando a energia fornecida não é suficiente, será usado a energia armazenado no reservatório. Nesta dissertação foi criado um reservatório cilíndrico, onde foi ensaiado ciclos de aquecimento e arrefecimento do minério hematítico de Moncorvo, recolhida no Cabeço da Mua. O material foi sujeito a uma britagem e calibração, de onde se retiraram três lotes que foram caracterizados por DRx e FRx. Com o auxílio do software LabView que controla uma placa de aquisição (DAQ) com sete termopares e do software Matlab propomos um modelo numérico que simula as trocas de calor. Além disto, foi estudado a condutividade térmica, calor específico e a difusividade térmica do material ferroso e da interferência da granulometria no armazenamento térmico. Os ciclos de aquecimento e arrefecimento mostraram que a condutividade térmica do minério granulado é baixa, o que permite armazenar durante mais tempo a energia. Por outro lado, o calor específico por volume é elevado, o que permite inferir que os grãos do minério hematítico são capazes de absorver mais energia, mostrando que é um bom material armazenador de calor. O modelo numérico é obtido a partir de um modelo inicial dos parâmetros densidade, calor específico e condutividade, resultando no modelo direto. Este é comparado com os dados experimentais e efetua um ajuste através da minimização dos desvios entre as curvas. Adicionalmente foram realizadas duas simulações de um reservatório cinco vezes maior, com uma fonte de calor estacionária e outra variável no tempo com vista a simular um reservatório alimentado por um painel solar. Por fim, foi calculada uma eficiência dos sistemas simulados a partir da razão entre o calor fornecido e o calor armazenado.