Nova abordagem para a determinação da densidade de fluxo solar no absorvedor de concentradores lineares

Abstract

O desempenho de sistemas de conversão solar, que utilizam o fluxo concentrado, depende da forma com a qual este fluxo atinge a superfície do absorvedor. Diversos autores têm estudado fatores que influenciam na eficiência da coleção desse fluxo solar, sendo os desvios mecânicos um exemplo desses fatores. Vários modelos foram propostos para a determinação da distribuição do fluxo solar em absorvedores de concentradores. Alguns desses modelos apresentam limitações em sua utilização quando se necessita simular a influência simultânea de desvios ópticos de forma que seja possível obter parâmetros operacionais do concentrador. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo método para a determinação da densidade de fluxo solar concentrado em absorvedores e utiliza uma forma analítica, por meio de uma equação geométrica e uma convolução em conjunto com uma forma gráfica – gráfico de isolinhas. Os resultados obtidos permitiram comprovar a possibilidade de utilizar uma representação dos fenômenos que ocorrem em um concentrador (2D) por meio do diagrama de isolinhas, que expressa a relação entre o local de incidência da radiação no concentrador, dado pelo ângulo (θ), e a região do Sol que ilumina esse local (ângulo φ), para diversos valores do ponto de incidência no absorvedor (y). É possível reunir, ao longo de uma isolinha, o conjunto de pares (θ - φ) que iluminam um único ponto (y) do absorvedor. No desenvolvimento deste método, utilizou-se a calha parabólica com um absorvedor plano, embora seja possível a sua utilização com outras geometrias. Essa metodologia permite a utilização de qualquer modelo de distribuição de brilho solar, sendo possível a simulação de desvios ópticos que alteram a distribuição angular da energia refletida em direção ao absorvedor. Pode-se também determinar os parâmetros ópticos do sistema concentrador, que permitem caracterizar sua qualidade óptica. O diagrama de isolinhas desenvolvido permite visualizar claramente a contribuição de cada ponto da superfície refletora na iluminação do absorvedor, sendo possível simular facilmente, em diferentes geometrias de concentradores, os efeitos dos desvios ópticos determinísticos e estocásticos. A metodologia desenvolvida é constituída por um conjunto de procedimentos simples, porém precisos, baseados inicialmente em uma equação de intercâmbio radiativo entre as superfícies (refletora e absorvedora) e na geometria do concentrador e de seu absorvedor. Permite trabalhar com qualquer tipo de função de distribuição de brilho, determinística ou estocástica.