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Título: Otimização do posicionamento de coletores solares
Título(s) alternativo(s): Positioning optimization of solar collectors
Autor(es): Jacome Junior, Francisco das Chagas
Orientador(es): Santos, Gerson Henrique dos
Palavras-chave: Coletores solares
Recursos naturais renováveis
Desenvolvimento sustentável
Solar collectors
Renewable natural resources
Sustainable development
Data do documento: 25-Jun-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: JACOME JUNIOR, Francisco das Chagas. Otimização do posicionamento de coletores solares. 2019. 73 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019.
Resumo: O crescente aumento da demanda por energia elétrica, o possível esgotamento da capacidade de produção dos meios convencionais de produção e o aumento de seu valor abrem possibilidades para o aproveitamento de novos tipos de produção de energia; alternativas aos derivados do petróleo ou fósseis. Como exemplo pode-se utilizar a luz solar para a produção direta de eletricidade ou para o aquecimento de água. Para o melhor aproveitamento dos raios solares, deve-se orientar os coletores solares da melhor forma possível. Fabricantes e vários autores de livros, sobre instalações de coletores solares, recomendam utilizar a latitude como ângulo de inclinação e a direção ao Norte geográfico. Dados reais de radiação direta solar foram utilizados para se chegar ao melhor posicionamento de acordo com a descrição do fator Rb (fator de inclinação para radiação solar direta) por três autores, Duffie e Beckman (2006) e Kalogirou (2016). Foi desenvolvido um programa no Matlab para varrer todos os dias do ano e coletar os dados de radiação direta para cada hora do dia e transformar o total em kWh/m2ano, que é a forma mais vista nos mapas solares e é de fácil conversão para kWh/m2mês ou kWh/m2dia. A simulação foi aplicada, a princípio, em Curitiba/PR e, posteriormente, em várias localidades, levando-se em conta a diferença de latitudes de diferentes cidades do Brasil. O inverno foi levado em consideração para aplicações que precisem de mais energia nesse período, como os aquecedores solares de água. Chegou-se à conclusão de que a latitude pode ser utilizada como ângulo de inclinação para os painéis solares, porém, para projetos grandes, pode-se ter um ganho de até 1% se utilizada a simulação desenvolvida neste trabalho.
Abstract: The increasing demand for electricity and the possible collapse of production capacity from conventional power plants and the increase of production costs open possibilities for the use of new types of energy production, alternatives to petroleum. There are several types of renewable energy, such as the use of sunlight for direct production of electricity or for heating water. For the best use of the solar rays, the solar collectors should be oriented in the best possible way. Manufacturers and several authors of books on solar collector implementations recommend using latitude as the angle of inclination, or with some variation, for the panels. Real data of direct solar radiation were used to reach the best positioning according to the description of factor Rb (inclination factor for direct solar radiation) by three authors, Duffie and Beckman (2006) and Kalogirou (2016). A Matlab program was developed to scan every day of the year and collect the direct radiation data for each hour of the day, and turn the total into kWh/m2year, which is the most viewed form in solar maps and is easily converted to kWh/ m2month or kWh/m2day. The simulation was applied in the beginning in Curitiba/PR and in several localities taking into account the difference of latitudes of different cities of Brazil. Winter has been taken into consideration for applications that require more energy in this period, such as solar water heaters. It was concluded that latitude can be used as an angle of inclination for solar panels, but for big projects, a gain of up to 1.0% can be achieved if used the developed simulation.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12702
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