Simulação do sistema de aquecimento de ar de um secador solar híbrido de produtos agroalimentícios usando o TRNSYS

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo principal apresentar a avaliação térmica, energética e financeira para um sistema de aquecimento de ar de um secador solar híbrido de produtos agroalimentícios, o qual utiliza como fonte de energia a energia solar e uma fonte de energia auxiliar. Dois tipos de fonte de energia auxiliar são utilizados, uma fonte utiliza biomassa como combustível e a outra utiliza energia elétrica. O sistema é composto por um coletor solar térmico, tipo placa plana de exposição indireta, uma fonte de energia auxiliar. O software TRNSYS é utilizado como ferramenta para executar as simulações, tendo como meta alcançar a temperatura do ar de 70°C na entrada da câmara de secagem. Os resultados são apresentados em função das temperaturas da placa absorvedora, do ar de saída do coletor solar e do ar de entrada na câmara de secagem e em função da quantidade de energia, por hora, fornecida para o ar de secagem pelo coletor solar (ganho de energia útil) e pela fonte de energia auxiliar. Calcula-se o custo horário da energia considerando a utilização da biomassa e da energia elétrica, resultando no custo da biomassa equivalente a 42,5% do custo da energia elétrica.Embora os custos com insumos sejam mais baratos para a utilização do sistema com biomassa, a implementação desse sistema é mais cara, sendo viável apenas em longo prazo. O retorno do investimento para o sistema com biomassa ocorre no quarto ano, enquanto que o sistema com energia elétrica obtém retorno no primeiro ano.

This work aim to perform thermal, energy and financial analysis for an air heating system of a hybrid solar dryer for agricultural products, which uses as energy source a combination of solar energy and an auxiliary power source. Two types of external auxiliary power source for energy are used, biomass and electric power. The dryer is composed by an indirect flat plate flat plate collector, an external energy source and a drying chamber. The software TRNSYS is used to run the hybrid solar dryer simulations. The simulations goal is for the system to achieve 70°C air temperature at the drying chamber inlet. The results are showed as a function of the absorber flat plate temperature, the solar thermal collector outlet air temperature and the drying chamber inlet air temperature as a function of the energy amount per hour supplied to the drying air by the solar collector (useful energy gain) and by the external auxiliary power source. The energy cost per hour is calculated by assuming each one of the sources, biomass and electric power. It resulted that biomass costs 42.5% of the electrical power total costs. Although the source material costs are cheaper for biomass usage, it implies higher implementation costs, thus requiring long range usage analysis to prove practicable. The biomass system return of investment occurs at the fourth year while at the electrical power system return of investment occurs at the first year.