Integração de energia eólica-solar térmica na produção de água quente

Abstract

A evolução do mundo está cada vez mais dependente da energia, possuindo esta um papel fundamental no desenvolvimento dos países. No entanto oconsumo de energia crescente implica uma crescente produção de energia, oque na realidade actual já começa a ser um grande problema devido à grandedependência da produção de energia através de fontes não renováveis,nomeadamente o petróleo. Por um lado a situação agrava-se devido à prevista escassez do petróleo e constante instabilidade no seu preço, por outro ladopõe-se o problema ambiental, que cada vez mais está a ganhar força na luta pela procura de alternativas a fontes de energia que emitam gases de efeitoestufa, nomeadamente o petróleo e outras fontes que poluam de alguma formao ambiente. Da procura por alternativas surgem as energias renováveis como alternativas com grande potencial e amigas do ambiente. Este trabalho procura explorar a utilização de energias renováveis através deum conceito diferente ao qual estamos habituados, que é a produção emmassa centralizada. O objectivo é produzir energia localmente através da energia solar térmica e energia eólica, dando grande relevância ao sectordoméstico e edifícios. Como seria muito difícil financeira e tecnicamenteconseguir que a grande maioria dos edifícios fosse totalmente autónomo emtermos energéticos, a melhor solução é procurar o maior ou um dos maioresconsumidores energéticos nas habitações e edifícios. Após pesquisa foideterminada como a maior fonte de consumo energético em habitações oaquecimento, nomeadamente de águas sanitárias e ambiente, pelo que esta será a vertente a explorar através deste trabalho. Para o fim de tirar partido da energia eólica e da energia solar térmica deforma distribuída para o aquecimento de água, foi neste trabalho projectadoum sistema híbrido solar-eólico. O sistema funciona de maneira muito simples, aproveitando a radiação solarpara aquecer água num determinado reservatório como outro qualquer sistemade aquecimento solar, mas por outro lado conta com o auxilio de uma turbinaeólica que produz energia eléctrica, que não necessita de controlo de tensão nem de frequência, tornando-a mais barata e simples, visto que a energia eléctrica será dissipada numa resistência no interior do reservatório térmico deforma a aquecer o mesmo. Através deste sistema consegue-se compensar de certa forma as altura em que houver fraca disponibilidade de um dos recursos,recorrendo ao outro se estiver disponível. Por exemplo de verão existe maisradiação solar e de Inverno existe maior disponibilidade do vento. Finalmente foi desenvolvido um software de apoio ao dimensionamento dostrês principais componentes do sistema, nomeadamente a turbina eólica, ocolector solar e o reservatório térmico de forma optimizada, e que permite também fazer uma análise de viabilidade económica ao sistema.

ABSTRACT: The progress is putting the world more and more dependent from energy, giving her a fundamental paper in the development of the countries. Howeverthe constant growing energy consumption implies a constant growing of theenergy production, that in nowadays begins to be a serious problem, because the dependency of the energy production with non renewable sources,principally the oil. By one side the situation is aggravated because the foreseenscarcity of the oil and his constant instability of price, and by other side there isthe environmental problem that is wining strength in the search for alternativesto the energy sources that emit gases with greenhouse effect, like the oil and other sources of energy that pollute the environment by anyway. In the search for alternatives appear the renewable energy sources asalternative with great potential and environmental friend. These work intents to explore the utilization of renewable energies through adifferent concept that is utilized nowadays of centralized mass production. Theobjective is to produce energy locally through thermal solar energy and eolicenergy, giving particular relevance do the domestic houses and buildings. As we know it would be technically and financer difficult to obtain the total energyautonomy from the buildings, so the best solution is search the biggest energy consumer in the domestic houses and service buildings. After research it wasdetermined that the biggest energy consumer of the buildings and domestichouses were the heating of water and environment, so this would be the way to explore with these work. With the purpose to take part of the eolic and thermal solar energy indistributed way to heating water, it was projected in this work a solar-eolic hybrid system. The system works in a very simple way, taking part of the solar radiation to heat water in a thermal reservoir as other solar heating system, but in otherway it counts with assistance of an eolic turbine producing electrical energy,that don’t needs to have tension or frequency control, turning it more simple and less expensive, because the electrical energy will be dissipated in aelectrical resistance to heat the thermal reservoir. With this system is possibleto compensate the instability of one or other of the sources of energy. Forexample in the summer there is more solar radiation and in the winter there istypically more availability of wind. Finally was developed a software to support the sizing the three principal components of the system, that is the eolic turbine, the solar collector and thethermal reservoir by an optimized way. The software also permits to make an analysis of economical viability.