Aumento da eficiência de painéis fotovoltaicos com esfriamento por energia geotérmica e aquecimento de água
Resumo
Esta dissertação trata do aumento da eficiência de painéis fotovoltaicos (PVs) através
do esfriamento das células por energia geotérmica e aquecimento de água. Inicialmente, é
proposto um equacionamento para obtenção do ponto de máxima potência (MPP) de PVs em
função da radiação solar e da temperatura das células, considerando o modelo PV de cinco
parâmetros. Assim, a determinação do MPP, que depende somente dos parâmetros internos,
pode ser feita com maior precisão. Para esfriar o PV, utilizou-se a circulação de água numa
canalização que passa por reservatório térmico. Este esfriamento é complementado por
mangueiras enterradas no subsolo para troca de energia geotérmica evitando a saturação da
troca de calor entre PV e água de circulação, aumentando a eficiência do PV. Após estudos
sobre a constituição do solo, características técnicas dos tubos para a circulação de água,
bomba hidráulica e trocadores de calor instalados atrás do PV, foi feita a análise econômica e
montagem de um sistema com dois PVs, sendo um deles em conjunto com os trocadores de
calor e outro sem para verificar os ganhos de potência e rendimento. Experimentos foram
realizados com os dois PVs operando em MPP, onde se comprova que o MPP e o rendimento
aumentam com a diminuição da temperatura conforme a modelagem realizada. Durante os
experimentos, o subsolo sofreu pouca variação térmica de modo a evitar a saturação da troca
de calor. Dentre as principais contribuições destacam-se a modelagem para obtenção do MPP
de PVs com uma única iteração, viabilização do uso de energia geotérmica sem bombeamento
de calor e redução de carga térmica residencial pelo aproveitamento da água aquecida no PV.