Estudo da viabilidade técnica, económica e ambiental de um concentrador solar cilindro parabólico para aquecimento e arrefecimento de um edifício

• Autor(a) principal: Barbosa, Helena Beatriz Vieira
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/7193
• topic: Energia solar; Energias renováveis; Concentrador solar cilíndrico parabólico

A tecnologia associada à energia solar térmica concentrada (CSP, Concentrated Solar Power) tem vindo a ser desenvolvida num contexto de aposta em energias renováveis que contribuam para a minimização das alterações climáticas globais. Focou-se o trabalho no estudo do funcionamento dos concentradores solares cilíndricos parabólicos por se tratar de uma forma de captação/conversão de energia de forma inovadora. De seguida estudou-se qual o permutador mais adequado à obtenção do objetivo principal, que foi analisar diferentes tipos de fluidos térmicos e discutir qual a melhor opção a utilizar nos coletores solares cilíndricos parabólicos. Para isso utilizou-se a Dinâmica Computacional de Fluídos (CFD) para a simulação tridimensional dos vários fluídos térmicos considerados. Considerando o permutador de tubos concêntricos foi idealizado um protótipo, com comprimento de 1 m e diâmetros exterior e interior de 20 e 10 mm, respectivamente. Recorrendo ao pacote de software ANSYS Workbench, desenvolveu-se um modelo CFD, utilizando uma geometria tridimensional, com malha híbrida, de dois tubos concêntricos. No interior de cada tubo escoa o fluido térmico em estudo, um fluido vai emitir calor e outro receber. Após a validação do modelo definiram-se diversas simulações em duas situações de escoamento: em co corrente e em contra corrente. Selecionaram-se diversos fluidos para a análise do fluido mais eficaz para a transferência de energia. Na primeira fase do trabalho fez-se um estudo de sensibilidade ao caudal mássico a utilizar nas simulações. Os resultados mostraram que o caudal do fluido a aquecer deveria tomar o valor de metade do caudal associado ao fluido térmico, tanto no caso de escoamento em co corrente como em contra corrente. No que se refere ao tipo de fluido, o fluido sódio alcançou os melhores resultados nas duas orientações estudadas. Importa salientar que apesar de se ter considerado neste estudo o fluido térmico Dowtherm_A, comummente utilizado, este não alcança no nosso estudo resultados comparáveis com o Sódio. Assim considera-se que o fluido Dowtherm_A foi concretizado para coletores com maiores dimensões não tendo capacidade para mostrar as suas capacidades num concentrador de dimensões menores.