DIMENSIONAMENTO DE UM TROCADOR DE CALOR PARA UM PAINEL FOTOVOLTAICO

Resumo

Painéis fotovoltaicos são elementos empregados em escala mundial, como forma de suprir a demanda de energia elétrica. O seu uso contribui também com o meio ambiente, pois trata-se de uma fonte renovável de energia. Geralmente, sua instalação é realizada em telhados de residências, como forma de melhor aproveitar a área útil. No entanto, um efeito colateral da exposição à radiação solar, é o excesso de aquecimento, o que implica em redução do rendimento do painel. Uma forma de transpor tal problema consiste no arrefecimento do painel usando ar ambiente. De forma avançada, o ar do arrefecimento, ao remover o calor do painel, pode ser levado à uma outra aplicação, como secagem de grãos ou aquecimento residencial. Para investigar isso, este trabalho traz como objetivo principal, o dimensionamento de um trocador de calor para um painel fotovoltaico, sendo a inspeção de variáveis envolvidas no fenômeno de transferência de calor, um dos objetivos específicos; além da elaboração de um desenho conceito do trocador de calor, simulação numérica e melhora do trocador de calor através de averiguação mais profunda das variáveis. Como métodos, na respectiva ordem de apresentação dos objetivos, apropriou-se do equacionamento disposto na literatura da área e dados levantados pelo Grupo de Pesquisa de Exploração Integrada de Recursos Energéticos (Unipampa), modelando o trocador tal como um dissipador de calor para processadores de computador, através de cálculos em planilhas; já o desenho foi realizado em software CAD, permitindo tanto a observação dos acoplamentos necessários para casamento do trocador ao painel, quanto melhor adequando os cálculos à geometria, acedendo ainda à simulação numérica para verificação dos cálculos; para a melhora do trocador, gráficos conferem a influência da geometria e das condições do ambiente para a temperatura do painel. No que se refere aos resultados, as planilhas esclareceram, em teoria, a influência das variáveis sobre o trocador de calor e, portanto, sobre a temperatura do painel, indicando parâmetros geométricos relevantes para sua construção; para tornar melhor apreciável o conceito estabelecido, o desenho em software CAD foi realizado, confirmando também a viabilidade técnica de construção, enquanto a simulação convergiu com os cálculos realizados; como última etapa, o comprimento da aleta (componente do trocador de calor) e o coeficiente de convecção (atrelado ao ambiente) foram averiguados quanto à sua interferência na temperatura do painel.