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Tipo do documento: Dissertação
Title: Uso da energia solar para aquecimento de água e microgeração de eletricidade visando a sustentabilidade energética de uma residência unifamiliar rural
Other Titles: Use of solar energy for water heating and electricity microgeneration aiming at energy sustainability of a residence single family rural
Autor: Lenz, Anderson Miguel 
Primeiro orientador: Souza, Samuel Nelson Melegari de
Primeiro membro da banca: Nogueira, Carlos Eduardo Camargo
Segundo membro da banca: Gurgacz, Flavio
Terceiro membro da banca: Zeferino, Cristiane Lionço
Resumo: Tendo em vista que o consumo energético dos sistemas de aquecimento de água residenciais por chuveiros representa 24% do consumo de energia elétrica residencial, e que as residências correspondem a 27% do consumo de energia elétrica total no Brasil, visando minimizar este consumo, uma das alternativas mais sustentáveis é o uso de sistemas de aquecimento utilizando placas termossolares. Neste trabalho buscou-se avaliar durante o período de um ano desempenho de um sistema de aquecimento termossolar de 1 m² de área, utilizando materiais comumente encontrados em construção civil. A unidade de medida utilizada para mensurar a quantia de energia absorvida pelo sistema foi o W(watt), mesma unidade de consumo dos chuveiros visando facilitar o seu dimensionamento. Dentro dos resultados observa-se que ao longo de um ano a eficiência média mensal variou de 33,7% á 53,54%, e eficiência média ficou em 45,9%, e ao longo deste período o sistema absorveu 695.394 Wh de energia térmica, indicando o montante de energia elétrica que pode ser economizada ao utilizar um sistema de aquecimento de água termossolar em vez de chuveiros. O sistema foi considerado adequado para o uso de aquecimento de água em residências, pois a sua eficiência ficou dentro dos mesmos níveis obtidos com placas fabricadas industrialmente. Painéis solares fotovoltaicos podem ser utilizados tanto para eletrificação rural em sistemas isolados, quanto serem usados conectados a rede de energia elétrica. Em ambos os casos um dos fatores que mais limita a eficiência do conjunto é a temperatura do painel, pois aumenta a sua resistência interna e por consequência gera perdas de energia. Visando minimizar este efeito montou-se um sistema de resfriamento na parte inferior do painel com aspersão de água, para avaliar o efeito do resfriamento sobre as características de desempenho do painel como corrente, tensão, potência e eficiência. O desempenho do painel foi monitorado em três períodos distintos, o 1° com resfriamento intermitente, o 2° sem resfriamento e o 3° com resfriamento continuo nas horas mais quentes do dia. As análises foram feitas sobre dois níveis de irradiação, o nível alto diz respeito aos níveis mais próximos do máximo que ocorre em um dia de céu limpo, em torno de 1000 W/m², e o nível baixo foi definido como 700 W/m² que é um dos níveis de maior ocorrência. Dentro da análise dos dados observou-se que o uso do resfriamento para um nível alto de irradiação solar a potência aumentou 12,26% e a eficiência 12,17% em relação ao não resfriado, e para o nível baixo de irradiação a potência aumentou 8,48% e a eficiência 9,09% em relação ao não resfriado. Conclui-se que o sistema foi eficaz em aumentar o desempenho do painel e que pode ser utilizado para incrementar a eficiência em sistemas isolados como em sistemas conectados a rede. Neste trabalho estudou-se o desempenho técnico de duas tecnologias de conversão de energia solar em energia útil, energia térmica no caso dos painéis termossolares, e energia elétrica com painéis fotovoltaicos, que podem ser utilizadas para auxiliar o suprimento das necessidades energéticas de uma residência unifamiliar rural bem como em residências urbanas. As informações técnicas de desempenho coletadas podem servir de incentivo para novos empreendimentos.
Abstract: Considering that the energy consumption of residential water heating systems by showers represents 24% of household electricity consumption, and households account for 27% of total electricity consumption in Brazil in order to minimize this consumption, one of the most sustainable alternatives is the use of heating systems using thermosolar plates. This work aimed to evaluate during the period of one year performance of a thermosolar heating system of 1 m² in size, using commonly found materials in civil construction. The unit of measurement used to measure the amount of energy absorbed by the system is the W (watt), the same unit of consumption of the showers to facilitate your sizing. inside the results it can be observed that along one year, the monthly average efficiency ranged from 33.7% will be 53.54%, and average efficiency was 45.9%, and over this period the system absorbed 695 394 Wh Thermal energy, indicating the amount of electric energy that can be saved by using a thermosolar water heating system instead of showers. The system was considered suitable for use in water heating in residences because their efficiency was within the same levels obtained with plates manufactured industrially. Photovoltaic solar panels can be used both for rural electrification in isolated systems, as they are used connected to the power grid. In both cases one of the factors that most limits the overall efficiency is the panel temperature, because it increases its internal resistance and therefore generates energy losses. To minimize this effect was mounted a cooling system in the bottom of the panel with water spray, to assess the cooling effect on the panel performance characteristics as current, voltage, power and efficiency. The performance of the panel was monitored in three different periods, the 1st with intermittent cooling, without cooling the 2nd and 3rd with cooling continued in the hottest hours of the day. The analyzes were performed on two levels of irradiation, the high level with respect to levels closer to the maximum occurring on a clear day, around 1000 W / m², and the lower level was set to 700 W / m² that it is one of the largest occurrence levels. Within the analysis of the data it was observed that the use of cooling for a high level of solar irradiation power increased by 12.26% and 12.17% efficiency at not cooled, and the low irradiation power increased by 8.48% and 9.09% efficiency compared to not be cooled. It is concluded that the system was effective in boosting the performance of the panel and can be used to increase efficiency in isolated systems as in the network connected systems. In this work we studied the technical performance of two solar energy conversion technologies into useful energy, thermal energy in the case of thermosolar panels and electric energy with photovoltaic panels, which can be used to help supply the energy needs of a single family residence rural as well as urban households. The collected performance technical information can provide an incentive for new ventures.
Keywords: Termossolar
Eficiência
Desempenho
Fotovoltaico
Resfriamento
Energia solar
Energia Elétrica
Energia Térmica
Residência Rural
Thermossolar
Efficiency
Performance
Photovoltaic
Cooling
Solar Energy
Electric Power
Thermal Energy
Rural Residence
CNPq areas: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: BR
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Parana
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Agroenergia
Program: Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Energia na Agricultura
Citation: LENZ, Anderson Miguel. Use of solar energy for water heating and electricity microgeneration aiming at energy sustainability of a residence single family rural. 2016. 91 f. Dissertação (Mestrado em Agroenergia) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Cascavel, 2016.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/802
Issue Date: 15-Feb-2016
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia de Energia na Agricultura (CVL)

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