Estudo computacional para avaliação da eficiência energética de sistema fotovoltaico e térmico associado a bomba de calor

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dc.contributor.advisorLima, Frederico Romagnoli Silveira
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5446350175411464
dc.contributor.authorVieira Júnior, Walmir Nunes
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2074554943217753
dc.contributor.refereeLima, Frederico Romagnoli Silveira
dc.contributor.refereeFerreira, André Guimarães
dc.contributor.refereeMaia, Cristiana Brasil
dc.date.accessioned2025-03-17T12:38:53Z
dc.date.available2025-03-17T12:38:53Z
dc.date.issued2023-08-14
dc.description.abstractOs coletores solares híbridos são resultados significativos da busca de aproveitamento da energia solar, visando, geralmente, a cogeração de energia elétrica e térmica. Um exemplo é o Photovoltaic-thermal system (PVT) que, quando associado a bomba de calor, é denominado Photovoltaic-thermal system and Heat Pump (PVT-HP). Estudos são necessários para avaliar a eficiência desses sistemas em situações específicas, como por exemplo, para aquecimento de água destinado a residências em diferentes localidades. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar um sistema fotovoltaico e térmico assistido por bomba de calor indireta de tanque duplo, para aquecimento de água de uso doméstico, em localidades brasileiras. Para tanto, a metodologia de simulação computacional foi empregada para a realização do projeto, por meio do software Transient System Simulation – TRNSYS. Para avaliar a viabilidade de implementação do sistema e os rendimentos térmicos e elétricos, foram projetados e simulados cinco sistemas: elétrico, solar térmico, PVT, solar térmico assistido por bomba de calor e PVT-HP. Um padrão de consumo diário de água quente foi implementado com retiradas de água quente em horários selecionados para simular o consumo de água quente diário de uma residência brasileira, foram simulados para as cidades de Belo Horizonte/MG, Brasília/DF, Florianópolis/SC e Recife/PE. Foi realizada a comparação dos valores simulados com bibliografias semelhantes e constatou-se a validade dos sistemas elaborados. O sistema PVT-HP apresentou uma redução de aproximadamente 80% de consumo elétrico da rede se comparado a um sistema totalmente elétrico, e de cerca de 70% se comparado a sistemas convencionais de aquecimento solar de água. Os valores médios mensais de eficiência térmica e elétrica para cada cidade, respectivamente, são: 62,25 e 10,98% para Belo Horizonte/MG, 61,70 e 10,79% para Brasília/DF, 67,03 e 11,09% para Florianópolis/SC e 51,08 e 9,99% para Recife/PE. As cidades que apresentaram maiores valores de economia de energia elétrica, quanto ao custo operacional, foram Belo Horizonte, Brasília e Florianópolis.
dc.description.abstractotherHybrid solar collectors are significant results of the quest to harness solar energy, generally aiming at cogeneration of electrical and thermal energy. An example is the Photovoltaicthermal system (PVT) which, when associated with a heat pump, is called Photovoltaic-thermal system and Heat Pump (PVT-HP). Studies are needed to evaluate the efficiency of these systems in specific situations, such as, for example, for heating water for homes in different locations. This research aims to evaluate a photovoltaic and thermal system assisted by a double tank indirect heat pump for domestic water heating in Brazilian locations. Therefore, the computational simulation methodology was used to carry out the project, using the Transient System Simulation - TRNSYS software. To evaluate the feasibility of implementing the system and the thermal and electrical yields, five systems were designed and simulated: electric, solar thermal, PVT, solar thermal assisted by heat pump and PVT-HP. A daily hot water consumption pattern was implemented with hot water withdrawals at selected times to simulate the daily hot water consumption of a Brazilian residence, were simulated for the cities of Belo Horizonte/MG, Brasília/DF, Florianópolis/SC and Recife PE. The simulated values were compared with similar bibliographies and the validity of the elaborated systems was verified. The PVT-HP system showed a reduction of approximately 80% in electricity consumption from the grid compared to a fully electric system, and around 70% compared to conventional solar water heating systems. The monthly average values of thermal and electrical efficiency for each city, respectively, are: 62.25 and 10.98% for Belo Horizonte/MG, 61.70 and 10.79% for Brasília/DF, 67.03 and 11, 09% for Florianópolis/SC and 51.08 and 9.99% for Recife/PE. The cities that showed the highest values of electricity savings, in terms of operating costs, were Belo Horizonte, Brasília and Florianópolis.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/796
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.subjectEnergia solar
dc.subjectSistemas de energia fotovoltaica
dc.subjectMeios de transferência de calor
dc.subjectBombas de calor
dc.titleEstudo computacional para avaliação da eficiência energética de sistema fotovoltaico e térmico associado a bomba de calor
dc.typeDissertação

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