Análise do uso de energia solar fotovoltaica em sistemas de ar condicionado para os climas brasileiros

Abstract

Este trabalho estuda o comportamento de um sistema autônomo de ar condicionado que utiliza energia solar. O uso de ar condicionado em residências terá considerável aumento, devido às mudanças climáticas que elevarão a temperatura de diversos locais no planeta. O uso de energia renovável, como a energia solar, mostra-se um grande aliado para reduzir o consumo de energia elétrica, ganhando cada vez mais espaço no mercado mundial, evitando a necessidade de recorrer tão frequentemente a fontes não renováveis. Com intenção de avaliar a autonomia desse sistema, simulações foram realizadas no programa TRNSYS, para uma edificação padrão, em dez cidades brasileiras. Para tal, estimou-se a carga térmica para algumas cidades escolhidas a fim de dimensionar a potência do sistema fotovoltaico. Os dados do dimensionamento foram utilizados no sistema autônomo gerado no TRNSYS, e realizaram-se simulações correspondentes aos períodos do ano de maior irradiância e menor irradiância: no solstício de verão e no solstício de inverno, respectivamente. Cidades com climas mais frios apresentaram menor carga térmica de resfriamento, tendo menor uso de ar condicionado e carregando completamente as baterias. Cidades próximas ao eixo Equador não conseguiram carregar plenamente as baterias do sistema, mas o ar condicionado recebeu suficiente energia para seu funcionamento. O sistema proposto aporta a demanda de energia para a carga térmica de resfriamento, sendo necessários ajustes no dimensionamento do sistema fotovoltaico para adequá-los ao clima de cada cidade.

The present work studies the behavior of an autonomous air conditioning system that uses solar energy. The usage of air conditioning in residences will have a considerable increase, due the climate changes which will raise the temperature of many places in the planet. The use of renewable energy, like the solar energy, shows a great ally to reduce the consumption of electrical energy, gaining more and more space in the global market, avoiding the necessity to resort so often from non-renewable energy. With the intention to evaluate the autonomy of this system, simulations were performed with TRNSYS software, for a standard building, in ten Brazilian cities. For this evaluation, the cooling load was estimated for some chosen cities to size the power of the photovoltaic system. The data from the sizing were used in the autonomous system inserted in TRNSYS, and simulations were carried out corresponding to the periods of the year with the highest irradiance and the lowest irradiance: in the summer solstice and in the winter solstice, respectively. Cities with colder climates presented lower cooling load, having less use of air conditioning and fully charging the batteries. Cities close to the Ecuador axis didn’t fully charge the batteries of the system, but the air conditioner received enough energy for its operation. The proposed system provides the energy demanded from the cooling load, requiring some adjustments in the sizing in the photovoltaic system to adapt them to the climate of each city.