Sistema de aquecimento solar de água para uso em bebidas quentes : proposição e estudo

Abstract

Este trabalho propõe um sistema de aquecimento híbrido, gerado por energia solar térmica e energia elétrica, cujo objetivo é a disponibilização de água quente em locais públicos, apropriada para a preparação de chimarrão, bebida popular no sul da América Latina. Para estudar este novo conceito, a seguinte metodologia foi utilizada: pesquisas bibliográfica e de produtos similares; definição dos parâmetros de vazão, temperatura e tecnologia do coletor solar; determinação da área coletora que maximiza a relação de custo-benefício do sistema, utilizando os resultados da fração solar obtidos no software F-Chart e avaliação do valor presente líquido de diversas configurações; avaliação do comportamento transiente do sistema, através do software TRNSYS. Os resultados obtidos mostram que a melhor configuração do sistema ocorre para área coletora de 6 m2 e reservatório térmico de 300 L, onde foi obtida fração solar média-anual de 0,524 e consumo de energia elétrica de 875.012,4 kJ. Concluiu-se que o sistema é economicamente viável, com custo operacional estimado em R$ 1.428,94 por ano, e pode contribuir para a difusão e conscientização dos benefícios decorrentes do uso da energia solar térmica.

This work studies a hybrid water heating system, powered by solar thermal energy and electricity, applied for hot water disposal in public areas, in appropriate temperature for mate brewing, a popular drink in the south of Latin America. In order to study this new concept, the following methodology was used: similar products analysis and bibliographic research; definitions of volumetric flow, ideal disposal temperature, and best solar collector technology; definition of the collecting area that maximizes the cost-benefit ratio of the system, by using results obtained in the F-Chart software for several configurations, together with an evaluation of the net present value of each one; and evaluation of the transient behavior of the system, on TRNSYS. The results show that a 6 m2 collecting area and a 300 L thermal storage tank are the best configuration for the system, resulting in an average annual solar fraction of 0.524, and an annual auxiliary electric energy consumption of 875,012.4 kJ. Results led to the conclusion that the system is economically feasible, with an annual estimated operational cost of R$ 1,428.94, and may contribute to spread and raise awareness of the benefits of solar thermal energy.