Projeto de uma câmara frigorífica móvel com autonomia energética alargada

Abstract

A crescente necessidade de desenvolvimento de câmaras frigoríficas com autonomia energética alargada é atualmente um tema que suscita enorme interesse na indústria alimentar. Em zonas distantes ou sem acesso à rede elétrica torna-se necessária a integração de tecnologias de refrigeração móveis que não comprometam a qualidade dos produtos armazenados. Por outro lado, reconhece-se também uma maior preocupação com o ambiente, verificando-se cada vez mais a integração de energias renováveis em diversos tipos de equipamentos, com o objetivo de diminuir as emissões de dióxido de carbono para a atmosfera e reduzir o consumo de eletricidade proveniente da rede. Na presente dissertação foi elaborado um projeto de uma câmara frigorífica com autonomia energética alargada, que surgiu no âmbito de uma competição entre universidades portuguesas, promovida pela empresa Unilever-Jerónimo Martins. A competição “Sou OLÁ” visou a elaboração do projeto e construção de um protótipo de um veículo de venda de gelados inovador, disruptivo e autónomo do ponto de vista energético. Para isso, o presente trabalho consistiu no estudo e dimensionamento de uma câmara de conservação de gelados que garantisse que o seu conteúdo não atingisse temperaturas superiores a 􀀀18 C, durante oito horas consecutivas de funcionamento, sem a necessidade de ligação à rede elétrica. Com o intuito de cumprir os objetivos pretendidos, realizou-se uma revisão bibliográfica acerca das tecnologias existentes e possíveis de integrar no projeto. Apresentou-se como proposta uma nova configuração de uma câmara frigorífica com gavetas, que permite a melhor organização dos gelados, originando uma redução do tempo em que o interior da câmara se encontra em contacto com o exterior. Esta proposta é vantajosa tanto a nível energético, como a nível de organização e gestão do tempo durante a venda de gelados. Os resultados obtidos, de acordo com uma análise energética e comparação entre as câmaras frigoríficas existentes no mercado, e a configuração proposta neste projeto, permitem concluir que na última se verifica uma redução de cerca de 77% de perdas de energia. No entanto, tendo em conta que a introdução de um sistema de refrigeração na câmara frigorífica requer uma fonte de alimentação do sistema, foi projetado um sistema de duas baterias e um inversor que garantem o funcionamento da câmara durante as oito horas, nas condições pretendidas. Propõe-se ainda a criação de um posto fixo de abastecimento através de um sistema de painéis fotovoltaicos, cujo principal objetivo está centrado no carregamento de um sistema de baterias, que poderá ser trocado por aquele que se encontra no veículo, quando necessário. O posto estará ainda conectado à rede elétrica para que o carregamento não seja comprometido em situações meteorológicas desfavoráveis, como a ausência de radiação solar. Tendo em conta os resultados obtidos neste projeto, concluímos que a solução proposta é mais eficiente a nível energético, comparativamente às soluções existentes no mercado, tendo-se atingido a autonomia pretendida. Esta poderá ainda oferecer uma variedade de soluções interessantes às empresas comercializadoras de gelados que poderão originar um aumento das vendas.

The growing need for the development of refrigerating chambers with extended energy autonomy is nowadays a theme which rouses great interest in the Food Industry. In remote zones, or with no access to the electrical network, it becomes necessary to incorporate mobile refrigeration technologies which do not compromise the quality of the stored products. On the other hand, there is also a greater concern for the environment and, therefore, there is an increasingly widespread integration of renewable energies in different types of equipment, with the main purpose of reducing the emissions of carbon dioxide into the atmosphere and of lowering the consumption of electricity from the electrical network. In this Masters dissertation, we developed a project of a refrigerating chamber with extended energy autonomy, which was initially idealized in a competition involving Portuguese Universities, sponsored by a company called Unilever-Jerónimo Martins. The competition, which was entitled “Sou OLÁ”, had the twofold purpose of designing the project and the construction of a prototype of an innovative ice cream sales vehicle, disruptive and autonomous from an energetic point of view. With this purpose, the present work consisted of the studying and subsequent designing of an ice cream storage chamber which could guarantee that its content would not reach temperatures above 18 C for eight consecutive hours of operation without having to connect to the electrical network. With the purpose of attaining the desired conditions, a literature review was carried out on existing and potential technologies that would incorporate the project. Our proposal involved a new configuration of a refrigerating chamber with drawers, which allows the better organization of the ice creams, thus originating a reduction of the time in which the inside of the chamber is in contact with the outside. This proposal is advantageous not only in energetic terms, but also in organizational and time management during the selling process of ice cream. The obtained results, according to an energy analysis and comparison between existing refrigerating chambers on the market, and the configuration which is proposed in this project, allow us to conclude that in this last one there is a reduction of approximately 77% of loss of energy. However, bearing in mind that the introduction of a cooling system in the refrigerating chamber requires a system power supply, a system of two batteries was designed and an inverter that ensures the chambers operates throughout the eight hours in the desired conditions. We also propose the creation of an immobile supply point through a system of photovoltaic panels, whose main objective is centered on the charging of a battery system which may be changed for the one in the vehicle whenever necessary. The station will still be connected to the electrical network so that the loading process is not compromised in unfavorable weather conditions, such as the absence of solar radiation. Taking into account the results which were obtained in this project, it is possible to conclude that the proposed solution is more energy-efficient compared to other existing solutions on the market, having attained the desired autonomy. We consider that this option may also offer a variety of interesting solutions to the companies that produce and sell ice cream.