Análise numérica de um sistema integrado coletor PV/T e armazenamento térmico por calor latente: efeito da presença de nanopartículas no material de mudança de fase e no fluido de transferência de calor

Abstract

A busca por fontes renováveis de energia é um dos desafios para o desenvolvimento sustentável, e a radiação solar é uma dessas fontes em potencial. Ela pode ser convertida exclusivamente em energia elétrica ou térmica em dispositivos dedicados, ou em ambas as formas simultaneamente por meio de coletores híbridos. Porém, devido sua natureza estocástica, sua aplicabilidade depende da integração a sistemas de armazenamento de energia. Neste estudo, análises da integração de um coletor solar híbrido a um armazenador térmico por calor latente foram realizadas através de simulação numérica. Um algoritmo de simulação foi desenvolvido e validado com base em uma análise global do sistema, variou-se parâmetros operacionais e se analisou o efeito da inclusão de nanopartículas no material de mudança de fase e no fluido térmico tanto nos dispositivos operando individualmente, como no sistema integrado. Constatou-se que a vazão, tempo de armazenamento e as condições de descarga são determinantes para a viabilidade destes sistemas. Já o uso de nanopartículas de cobre e nanotubos de carbono, sob combinações específicas, se mostrou uma alternativa de aprimoramento interessante para o sistema integrado. Observou-se reduções nos tempos de carregamento e descarga de 0,19% e 3,39%, respectivamente, bem como aumentos de 0,24% na capacidade de armazenamento e de 0,68% na eficiência térmica do coletor solar.